【正文】 高電平。 10 圖 3 基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)電路圖 11 單片機(jī)小系統(tǒng)的基本組成及硬件圖 圖 4 單片機(jī)小系統(tǒng)的基本組成及硬件圖 外圍電路工作原理及系統(tǒng)硬件圖 為了達(dá)到對(duì)紅綠燈的時(shí)間控制，需要對(duì)道路上的車流量進(jìn)行檢測(cè)。 每滿一個(gè)狀態(tài)循環(huán)周期，若為自動(dòng)模式，則須將檢測(cè)到的車流量數(shù)據(jù)處理一次，判斷兩個(gè)方向的交通輕重緩急狀況，再 調(diào)整下次狀態(tài)循環(huán)的紅綠燈時(shí)間，以達(dá)到自動(dòng)控制的目的。 時(shí)間到達(dá)一個(gè)狀態(tài)所要全部時(shí)間，則要進(jìn)行下一狀態(tài)判斷及銜接，并裝入次狀態(tài)的相應(yīng)狀態(tài)碼值以及時(shí)間值， 當(dāng)然，還要開啟兩個(gè)外部中斷，其一為違規(guī)信號(hào)或禁停信號(hào)輸入，一旦信號(hào)有效，中斷開始，進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，開啟蜂鳴器禁止全部通行，當(dāng)按下 F 鍵，中 9 斷結(jié)束返回。其實(shí)這個(gè)過程就是將存儲(chǔ)時(shí)間值的寄存器進(jìn)行設(shè)置，以及標(biāo)志是否要進(jìn)行車流量檢測(cè)及調(diào)整。 8 圖 2 AT89S52引腳 圖 系統(tǒng)工作原理 系統(tǒng)上電或手動(dòng)復(fù)位之后，系統(tǒng)等待模式選擇設(shè)置鍵按下，模式分兩種：紅綠燈時(shí)間自動(dòng)和紅綠燈時(shí)間設(shè)置?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷 系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。 AT89S52 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k Bytes ISP 的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS 51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。系統(tǒng)硬件電路由車流量檢測(cè)電路、單片機(jī)、違規(guī)檢測(cè)電路，狀態(tài)燈，LED 顯示，按鍵，蜂鳴器組成。 程序設(shè)計(jì)流程圖如圖 1 所示。 設(shè)計(jì)方案及其總體設(shè)計(jì)框圖 （ 1）溫度計(jì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)流程圖 單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機(jī)直接控制信號(hào)燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，當(dāng)然，接入 LED 數(shù)碼管就可以顯示倒計(jì)時(shí)以提醒行使者，更具人性化。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求選擇 相應(yīng) 器件， 根據(jù)所需要實(shí)現(xiàn)的功能 編寫程序 ，之后進(jìn)行軟件仿真 運(yùn)行 聯(lián)調(diào) ，驗(yàn)證系統(tǒng)是否 完成相應(yīng)功能，完成預(yù)期效果 。提高學(xué)生的 動(dòng)手 興趣，激發(fā)自主學(xué)習(xí) 意識(shí)并在理論知識(shí)應(yīng)用中使 創(chuàng)新意識(shí) 得到培養(yǎng) 。 （ 3） 熟練 應(yīng)用 相應(yīng) 軟件 如 Proteus 等對(duì)電 路的設(shè)計(jì)和仿真。 設(shè)計(jì)目的 （ 1） 使學(xué)生基本電子元器件加深了解，并掌握各個(gè)器件對(duì)物理量的的識(shí)別和檢測(cè)方法。 （ 3） 有緊急車輛要求通過時(shí)，系統(tǒng)要能禁止普通車輛通行， A、 B 道均為紅燈，緊急車由 K2 開關(guān)模擬，有緊急車時(shí) UINT0 為高電平。 A 道放行 5 分鐘（調(diào)試時(shí)改為 5 秒鐘）， B 道放行 4 分鐘（調(diào)試時(shí)改為 4 秒鐘）。 （ 5） 按要求 撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 （ 3） 編寫相應(yīng)程序， 按要求 實(shí)現(xiàn)相應(yīng)控制 。 5 1． 設(shè)計(jì)任務(wù) 要求及目的 設(shè)計(jì)任務(wù) （ 1）單片機(jī)最小系統(tǒng) 的焊制并 以其為核心，設(shè)計(jì)制作一個(gè) 交通燈控制 系統(tǒng) 。 本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng) 。 3 目 錄 目 錄 .................................................................3 摘 要： ...............................................................4 1．設(shè)計(jì)任務(wù) 要求及目的 ..................................................5 設(shè)計(jì)任務(wù) ........................................................5 基本要求 ........................................................5 設(shè)計(jì)目的 ........................................................5 2．設(shè)計(jì)思路 ............................................................6 設(shè)計(jì)原理： ......................................................6 設(shè)計(jì)方案及其總體設(shè)計(jì)框圖 ........................................6 3．交通燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ............................................7 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成及外部硬件件的選取 ..............................7 系統(tǒng)工作原理 ....................................................8 單片機(jī)小系統(tǒng)的基本組成及硬件圖 .................................11 外圍電路工作原理及系統(tǒng)硬件圖 ...................................11 4．系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì) .................................................14 5．課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) ...................................................15 參考文獻(xiàn) ..............................................................16 附 錄： ..............................................................17 4 題目： 交通燈 摘要： 實(shí)現(xiàn)這井然秩序靠的是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng) 的 交通信號(hào)燈控制方式很多。 學(xué)生在完成上述全部工作之后，應(yīng)將全部?jī)?nèi)容以先后順序?qū)懗稍O(shè)計(jì)報(bào)告一份， 闡述整個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容，要求重點(diǎn)突出、特色鮮明、語言簡(jiǎn)練、文字通暢，字跡工整。 (3) 使用 Proteus 仿真程序，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。 (1) 使用 Proteus 按設(shè)計(jì)要求繪制電路圖。 (3)有緊急車輛要求通過時(shí)，系統(tǒng)要能禁止普通車輛通行， A、 B 道均為紅燈，緊急車由 K2 開關(guān)模擬，有緊急車時(shí) UINT0 為高電平。 A 道放行 5 分鐘（調(diào)試時(shí)改為 5 秒鐘）， B 道放行 4 分鐘（調(diào)試時(shí)改為 4 秒鐘）。 專業(yè)（電子）課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題目： 交通燈 電子信息工程專業(yè) 10 級(jí)學(xué)生單片機(jī)原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 2 課程設(shè)計(jì)題目 一 、 交通燈 指導(dǎo)教師 職稱 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求： 。要求具有如下功能： (1)A 道和 B 道上均有車輛要求通過時(shí)， A、 B 道輪流放行。 (2)一道有車而另一道無車（實(shí)驗(yàn)時(shí)用開關(guān) K0 和 K1 控制），交通燈控制系統(tǒng)能立即讓有車道放 行。 (4)綠燈轉(zhuǎn)換為紅燈時(shí)黃燈亮 1 秒鐘。 (2) 按要求編寫相應(yīng)程序。 (4) 撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告 3．撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告 課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容包括題目、摘要、目錄、正文、結(jié)論、致謝、參考文獻(xiàn)等。報(bào)告書以 A4 紙打印，裝訂成冊(cè)（文字不少于 3000 字）。本 系統(tǒng)采用 MSC51 系列單片機(jī) ATSC51 和可編程并行 I/O 接口芯片 80C51 為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器 ，完成對(duì) A 、 B 道上均有車輛要求通過時(shí)各自順時(shí)放行；在一道有車而另一道無車和有緊急車輛要求通過時(shí)，系統(tǒng)做出正確應(yīng)急控制。 在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來使用， 本系統(tǒng) 還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合加以完善。 （ 2） 按設(shè)計(jì) 要求 使用 Proteus軟件 繪制電路圖。 （ 4）已編寫的程序 用 Proteus仿真，對(duì)程序進(jìn)行 反復(fù) 調(diào)試。 基本要求 （ 1） A 道和 B 道上均有車輛要求通過時(shí)， A、 B 道輪流放行。 （ 2） 一道有車而另一道無車（實(shí)驗(yàn)時(shí)用開關(guān) K0 和 K1 控制），交通燈控制系統(tǒng)能立即讓有車道放行。 （ 4） 綠燈轉(zhuǎn)換為紅燈時(shí)黃燈亮 1 秒鐘。 （ 2） 提高學(xué)生的動(dòng)手能力，并在實(shí)踐中鞏固升華理論知識(shí)。 （ 4） 在熟練 掌握單片機(jī)的基本原理 同時(shí) 能將其應(yīng)用于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 6 2． 設(shè)計(jì)思路 設(shè)計(jì)原理： 本次課程設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的 道路交通燈的設(shè)計(jì) ， 需要掌握 KEIL 及 Proteus等仿真軟件 ， 在開始課程設(shè)計(jì)的時(shí)候我們要理解并掌握單片機(jī)的基本原理和使用、開發(fā)技巧 。 經(jīng)過方案對(duì)比 篩選， 可以選用 AT89C52 單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)， 12 個(gè)發(fā)光二極管分成 4 組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊， 8 個(gè) LED 東西南北各兩個(gè)構(gòu)成倒計(jì)時(shí)顯示模塊，車流量檢測(cè)傳感器采集流量數(shù)據(jù)，光敏傳感器捕獲違規(guī)信號(hào)，若干按鍵組成時(shí)間設(shè)置和模式選擇按鈕和緊急按鈕 等，以及用 1 個(gè)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，加入了違規(guī)檢測(cè)電路和車流量檢測(cè)電路為單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，單片機(jī)對(duì)此進(jìn)行具體處理，及時(shí)調(diào)整控制指揮，為了超越視覺指揮的局限性，同時(shí)接上蜂鳴器，在聽覺上加強(qiáng)了指揮提醒作用。 圖 1 設(shè)計(jì)流程圖 單片機(jī) AT89S52 紅黃綠信號(hào)燈 8 級(jí) LED數(shù)碼管顯示 車流量傳感器 最小系統(tǒng)外 圍接口 按鍵控制 蜂鳴器 7 3． 交通燈控制 系 統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成及外部硬件件的選取 本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，組成一個(gè)集車流量采集、處理、自動(dòng)控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中 P0， P1，用于送顯兩片 LED 數(shù)碼管， P2 用于控制紅綠黃發(fā)光二極管， XTAL1 和 XTAL2 接入晶振時(shí)鐘電路， REST 引腳接上復(fù)位電路， 即 INT1 接違規(guī)檢測(cè)電路和緊停／東西時(shí)間設(shè)置鍵 J， 即 INT1 接車流量檢測(cè)電路， 接南北時(shí)間設(shè)置鍵 S， 接自動(dòng)模式選擇／返 回鍵 F， 接蜂鳴器。 AT89S52 具有如下特點(diǎn)： 40 個(gè)引腳， 8k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè) 全雙工串行通口 ,此外， AT89S52 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設(shè)置省電模式。同時(shí)該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三 種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。若此時(shí) F 鍵按下，則設(shè)置為自動(dòng)模式，若此時(shí)按下的是 S 鍵，則設(shè)置為時(shí)間設(shè)置模式，依次按 S 若干次， J 鍵若干次可設(shè)置好兩個(gè)方向的紅綠燈時(shí)間，再按 F 鍵確認(rèn)。 接下來，系統(tǒng)必須先顯示狀態(tài)燈及 LED 數(shù)碼管，將狀態(tài)碼值送顯 P2 口，將要顯示的時(shí)間值的個(gè)位和十位分別送顯 P0 和 P1 口，在此同時(shí)以 50ms 為周期，用軟件方法計(jì)時(shí) 1 秒， 到達(dá) 1s 就要將時(shí)間值減 1，刷新 LED 數(shù)碼管。其二為車流量檢測(cè)信號(hào)輸入，若檢測(cè)到車輛經(jīng)過，進(jìn)入相應(yīng)的中斷子程序，將存儲(chǔ)車流量的寄存器加 1，然后中斷結(jié)束返回。 如圖 3 所示。本次設(shè)計(jì)用一種手動(dòng)的操作方式，即車流量的檢測(cè)電路用撥斷開關(guān)代替。另外，再單片機(jī)和坡度按開關(guān)之間加了光電隔離。如圖所示，當(dāng)開關(guān)狀態(tài)如圖所示時(shí)， LED 點(diǎn)亮，同時(shí)低電平被單片機(jī)捕獲。 電路上電后，進(jìn)入普通模式。按 K2時(shí)，所有道禁行，按 ” 恢復(fù) ” 后，電路進(jìn)入普通模式。 整個(gè)軟件程序方面主要分兩大部分：按鍵處理程序和 50ms 掃描程序。 圖 7 系統(tǒng)總的流程圖 15 5． 課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) 本次對(duì)交通燈的課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)單片機(jī)的設(shè)計(jì)有進(jìn)一步的了解，我發(fā)現(xiàn)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于軟件算法的設(shè)計(jì)，需要有很巧妙的程序算法，這些只有我們?nèi)ピ囍隽?，才能真正的掌握，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很難理解的并且意識(shí)到要理論聯(lián)系 實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計(jì)中的最大收獲。但是最后的成品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)?，再?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。 這次課程設(shè)計(jì)主要是 單片機(jī)設(shè)計(jì)的一些相關(guān)知識(shí)，在整個(gè)實(shí)習(xí)過程中，都離不開對(duì) 單片機(jī)技術(shù) 課程 知識(shí)的再學(xué)習(xí)。 而且還參考了數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書， 關(guān)于芯片的管腳，里面有清晰的描述。 雖然這不是第一次用電路板，因?yàn)橹暗恼n內(nèi)實(shí)驗(yàn)也用過，但當(dāng)時(shí)的運(yùn)用也只是插些 集成模塊 和電阻電容之類的，用了電路板的很小部分。 據(jù)老師介紹，這是大學(xué)里一次比較大型的動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)。這并不是在課堂上的單純聽懂，或者課后看書過程中的深入理解，這需要的是一種理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。有些知識(shí)在理論上可能完全沒錯(cuò)但到了實(shí)際中則不然。 16 參考文獻(xiàn) [1]曹天漢，單片機(jī)原理與接口技術(shù)，電子工業(yè)出版社， 2020 [2]科技教育創(chuàng)新中國(guó)科技信息 2020 年第 11 期