【正文】 總體設(shè)計及功能描述 15 15 系統(tǒng)各組成部分 16 主控制器AT89S52 16 顯示元件 17 ISP接口 17 LED模擬燈組 17 電路板設(shè)計 18 PROTEL簡介 18 電路板設(shè)計 19第4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計 20 編程軟件Keil簡介 20 軟件主流程圖設(shè)計 20 緊急狀態(tài)子程序 21 22 計數(shù)器初值設(shè)置 22 倒計時顯示的理論分析 23 外部中斷 23第5章 軟件仿真 25 PROTEUS簡介 25 仿真結(jié)果 25第6章 軟硬件調(diào)試 27第7章 結(jié)論與展望 28參考文獻 29致 謝 30附 錄 31附錄1 原理圖 31附錄2 PCB圖 32附錄3 實物圖 33附錄4 程序 34附錄5 外文文獻翻譯 41附錄6 設(shè)計任務(wù)書 50附錄7開題報告 52 摘 要近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應(yīng)用正在不斷深入，不斷的改變著人們的生活，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。交通燈控制系統(tǒng)通常要實現(xiàn)自動控制，本系統(tǒng)采用MCS51系列單片機AT89S52為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，以共陽極雙位數(shù)碼管顯示倒計時間，實現(xiàn)了能根據(jù)實際車流量設(shè)置紅綠燈燃亮?xí)r間的功能；紅綠燈循環(huán)點亮，倒計時剩2秒時綠燈閃爍示警（交通燈位選通過P1口輸出，顯示時間通過P2口輸出至雙位數(shù)碼管）,另外，可以通過按鍵分別實現(xiàn)緊急模式和夜間模式以達到智能和節(jié)能的效果。 關(guān)鍵詞：單片機；交通燈 ；數(shù)碼管 AbstractIn recent years, with the rapid development of technology, SCM applications are deepening constantly changing people39。城市交通問題是困擾城市發(fā)展、制約城市經(jīng)濟建設(shè)的重要因素。 可以肯定的說，對于減輕交通擁塞及其副作用特別是對于大的交通網(wǎng)絡(luò)而言，仍然缺乏一種真正的交通響應(yīng)控制策略。智能化和集成化是城市交通信號控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和研究前沿，而針對交通系統(tǒng)規(guī)模復(fù)雜性特征的控制結(jié)構(gòu)和針對城市交通瓶頸問題并代表智能決策的阻塞處理則是智能交通控制優(yōu)化管理的關(guān)鍵和突破口。 國內(nèi)外交通燈研究的發(fā)展概況隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市現(xiàn)代化程度不斷提高，交通需求和交通量迅速增長，城市交通網(wǎng)絡(luò)中交通擁擠日益嚴重，道路運輸所帶來的交通擁堵、交通事故和環(huán)境污染等負面效應(yīng)也日益突出，逐步成為經(jīng)濟和社會發(fā)展中的全球性共同問題。交通是社會發(fā)展和人民生活水平提高的基本條件，經(jīng)濟的發(fā)展必然帶來出行的增加，而且在我國汽車工業(yè)正處在起步階段的時期，因此限制車輛的增加不是解決問題的好方法。智能交通系統(tǒng)是將先進的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)及計算機處理技術(shù)等有效的集成運用于整個地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的實時、準確、高效的綜合交通運輸管理系統(tǒng)。這是世界上最早的交通信號燈。電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，1914年始安裝于紐約市5號大街的一座高塔上。紅外線紅綠燈當行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要過馬路。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標志禁止某一種轉(zhuǎn)向。我國經(jīng)濟發(fā)展使得機動車輛發(fā)展迅速，而城鎮(zhèn)道路建設(shè)相對滯后。國內(nèi)的交通燈一般都設(shè)在十字路口，在醒目位置使用紅、綠、黃三種顏色的指示燈，加上一個倒計時的顯示計時器來提示行車。 課題設(shè)計內(nèi)容本次設(shè)計的課題是智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計，采用的控制芯片是AT89S52，交通型號燈控制系統(tǒng)除了具有一般的紅綠燈顯示功能外，還具有倒計時功能、夜間模式、緊急模式等功能，用PROTEL DXP實現(xiàn)電路原理圖和PCB電路圖的繪制，用KEIL C語言編程,并通過PROTEUS進行仿真。用單片機設(shè)計不但設(shè)計簡單，而且成本低，用其設(shè)計的交通燈也滿足了要求，所以本文采用單片機設(shè)計交通燈。它是MCS51系列單片機的派生產(chǎn)品，在指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標準8052單片機完全兼容，使用時容易掌握；采用AT89s52單片機穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛、通用性強，在系統(tǒng)/在應(yīng)用可編程。方案一：完全采用數(shù)碼管顯示。方案三：用七段LED數(shù)碼管完成倒計時顯示，用LED燈作為狀態(tài)燈指示功能。 輸入模塊方案選擇方案一：采用8155擴展I/O 口及鍵盤，顯示等。因為設(shè)計時精簡和優(yōu)化了電路，所以剩余的口資源還比較多，我們使用兩個按鍵，分別是KK2。方案二：采用獨立的穩(wěn)壓電源，采用USB供電為整個系統(tǒng)供電，它具有多路電源輸出，此方案的優(yōu)點是穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用；缺點是各模塊都采用獨立電源，方案比較：方案一只采用單片機自身的I/O來驅(qū)動數(shù)碼管顯示是不行的，而方案二雖然要給各模塊供電，但卻能給各模塊提供穩(wěn)定可靠的電壓從而達到顯示明亮的程度。設(shè)東西、南北的車流量相同。 單片機概述單片機(單片微型計算機)作為微型計算機的一個重要分支，自問世以來，以其極高的性價比，受到人們的重視和關(guān)注，因此廣泛應(yīng)用，發(fā)展迅速。因此，單片機只需要和適當?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。 主控制器AT89S52AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程AT89S52引腳圖 DIP封裝Flash存儲器。 AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。 P3口第二功能表 P3口第二功能引 腳第 二 功 能RXD: 串行口接收數(shù)據(jù)輸入端TXD: 串行口發(fā)送數(shù)據(jù)輸出端INT0: 外部中斷0輸入端INT1: 外部中斷1輸入端T0: 外部計數(shù)0脈沖輸入端T1: 外部計數(shù)1脈沖輸入端WR: 寫外設(shè)控制信號輸出端RD: 讀外設(shè)控制信號輸出端 單片機最小系統(tǒng)要使單片機工作起來。 時鐘電路單片機工作的時間基準，決定單片機工作速度。晶振AT89S52單片機時鐘頻率范圍：0 — 33MHz。 時鐘電路 復(fù)位電路RESET為復(fù)位端（正脈沖有效，寬度）10ms），RST引腳持續(xù)2個周期高電平將使單片機復(fù)位。VCC接通電源后，VCC便對電容通過電阻進行充電。系統(tǒng)采用上電復(fù)位與手動復(fù)位方式進行復(fù)位。本設(shè)計用AT89S52單片機，片內(nèi)有 8K字節(jié)程序存儲器ROM，所以EA引腳必須接高電平。在平均電流相同的情況下，脈沖工作狀態(tài)可產(chǎn)生比直流工作狀態(tài)較強的亮度。 工作原理數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）。共陽極數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。 數(shù)碼內(nèi)部電路圖 驅(qū)動方式由于LED是電流發(fā)光器件，加到LED顯示器上的段碼首先應(yīng)通過驅(qū)動電路，產(chǎn)生驅(qū)動LED顯示器發(fā)光所需要的驅(qū)動電流，從而顯示出我們想要的數(shù)字。(1) 靜態(tài)顯示驅(qū)動靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。因此，靜態(tài)驅(qū)動只適合于顯示位數(shù)較少的場合。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。單片機作為整個硬件系統(tǒng)的核心，它既是協(xié)調(diào)整機工作的控制器，又是數(shù)據(jù)處理器。系統(tǒng)采用雙數(shù)碼管倒計時計數(shù)功能，最大顯示數(shù)字99。通過外部中斷1實現(xiàn)。其將通用微處理器及FLASH存儲器結(jié)合，特別是可反復(fù)擦寫的FLASH存儲器可有效降低開發(fā)成本。 ISP接口ISP就是在線編程，以往單片機下載程序都需要專門的燒寫器，并且需要把單片機從電路板上拔下來燒寫，燒好再插上，很麻煩。綠燈表示允許通行，黃燈表示禁止通行，但已經(jīng)駛過安全線的車輛可以繼續(xù)通行，是綠燈過渡到紅燈提示燈。早期的PROTEL主要作為印制板自動布線工具使用，運行在DOS環(huán)境，對硬件的要求很低，在無硬盤286機的1M內(nèi)存下就能運行，但它的功能也較少，只有電路原理圖繪制與印制板設(shè)計功能，其印制板自動布線的布通率也低，而現(xiàn)今的PROTEL已發(fā)展到DXP 2004，是個龐大的EDA軟件，完全安裝有200多M，它工作在WINDOWS95環(huán)境下，是個完整的板級全方位電子設(shè)計系統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設(shè)計（包含印制電路板自動布線）、可編程邏輯器件設(shè)計、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時還兼容一些其它設(shè)計軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多層印制線路板的自動布線可實現(xiàn)高密度PCB的100%布通率。原理圖設(shè)計系統(tǒng)和印刷電路板的設(shè)計系統(tǒng)是PROTEL DXP的主要組成部分。在這一過程中，要充分利用PROTEL所提供的各種原理圖繪制工具、各種編輯功能，來實現(xiàn)我們的目的，即得到一張正確、精美的電路原理圖。（4）規(guī)劃電路板，導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表。出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，使用接近于傳統(tǒng)c語言的語法來開發(fā)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用,而且大大的提高了工作效率和項目開發(fā)周期,他還能嵌入?yún)R編，您可以在關(guān)鍵的位置嵌入，使程序達到接近于匯編的工作效率。 軟件主流程圖設(shè)計上圖所示為正常模式下的流程圖，其實現(xiàn)的主要功能是顯示十字路口倒計時顯示，當有按鍵按下的時候系統(tǒng)將進行自動掃描確定按鍵的值，然后進行判斷對應(yīng)的狀態(tài)進行執(zhí)行，包括特種車輛的通行（緊急模式），和節(jié)能模式（夜間模式）。 計數(shù)器初值設(shè)置定時中斷是為滿足定時或計數(shù)的需要而設(shè)計的。當定時器設(shè)置為定時方式時，定時器對系統(tǒng)時鐘計數(shù)。不同工作方式下定時器的最大計數(shù)值如下：方式0 M=213=8192us方式1 M=216=65536us （經(jīng)常使用）方式2 M=28=256us （經(jīng)常使用）方式3 M=28=256us本例中若定時1s，顯然已經(jīng)超過了計數(shù)器的最大定時時間，所以我們采用定時器和計數(shù)器相結(jié)合來實現(xiàn)1s的定時。軟件延時設(shè)計簡單、使用方便，但是無法進行精確計時，無法在實際應(yīng)用中進行使用，所以本次設(shè)計采用了定時器0進行計時，每100us產(chǎn)生一個脈沖信號，可以準確的計時并方便8段數(shù)碼管進行顯示。于是，CPU暫時中斷當前的工作，轉(zhuǎn)而處理所發(fā)生的事件。外部中斷是由外部原因引起的，共有兩個中斷源。電平方式是低電平有效。因此在這種中斷請求信號方式下，中斷請求信號的高電平和低電平狀態(tài)都應(yīng)至少維持一個機器周期，以確保電平變化能被單片機采樣到。當CPU采樣到INT0端出現(xiàn)有效的中斷請求時，再由硬件自動清零。（3）TF0和TF1為計數(shù)溢出標志位。它是目前比較好的仿真單片機及外圍器件的工具。針對微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實現(xiàn)實時調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀、交直流電壓表、交直流電流表、信號發(fā)生器等， Proteus建立了完備的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境！真正實現(xiàn)了在沒有目標原形時就可對系統(tǒng)進行調(diào)試，測試和驗證。所以在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中仿真過程是不可或缺的。以下是當中出現(xiàn)的問題: （1）制作PCB板時邊界處由于沒有注意到設(shè)置成了具有電氣性的，后經(jīng)老師檢查時發(fā)現(xiàn)。（5）在進行軟件編程時由于不細心導(dǎo)致單片機引腳和數(shù)碼管引腳的引腳對應(yīng)紊亂。本次設(shè)計在原有基礎(chǔ)上，增加了緊急通行按鍵、轉(zhuǎn)換夜間模式按鍵（使在行車較少的夜晚節(jié)約能源）。通過這次設(shè)計，我對大學(xué)四年所學(xué)知識有了進一步的認識，尤其是單片機中的定時計數(shù)器的工作方法，中斷子程序的運用方法，及單片各個端口的用法。他在設(shè)計中悉心指導(dǎo)，提出了許多寶貴的意見和建議，幫助我解決了許多難題，對我的設(shè)計起到了至關(guān)重要的作用，充分顯示了一位經(jīng)驗豐富的教師精神之高尚、學(xué)識之淵博。這次設(shè)計能順利完成，歸功與各位老師四年的認真負責，使我能很好的掌握專業(yè)知識，并在畢業(yè)設(shè)計中了解到了更深領(lǐng)域的知識。uchar flag。sbit B1=P0^0。sbit LED_G_A=P1^2。//按鍵切換sbit Key1=P3^2。A1=0。 //第一位數(shù)碼管顯示 Port=Tab[time1%10]。A2=1。delay(60)。B1=A1=A2=1。 //定時器工作在12T模式 TMOD = 0x02。 //啟用T0中斷 EA = 1。 LED_Y_B=OFF。 time_B=G_time。 if(Key1==0) //進入夜間模式按鍵 { EA=0。 //夜間只開黃燈 LED_Y_A=ON。 //按鍵去抖動 while(!Key1)。 break。 //緊急模式只開紅燈 LED_G_B=OFF。 //緊急模式只開紅燈 delay(31000)。 init()。 { count=0。 time_A。(LED_R_B==ON)amp。amp。 } if((time_A==0)amp。 //打開黃燈 LED_G_A=OFF。 //黃燈倒計時是3秒 LED_Y_B=ON。time_B==0) //AB通道倒計時都為零時,切換通