1、單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告系 別：物理系 專 業(yè)：電子信息工程 指導(dǎo)教師： 班 級： 1504 學(xué) 號： 姓 名： 2018.5課程設(shè)計(jì)任務(wù)書院（系）： 專業(yè)：學(xué) 號學(xué)生姓名班級課程設(shè)計(jì)題目交通燈控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)：1.交通燈控制系統(tǒng)能產(chǎn)生四個方向的交通信號；2.每個方向交通燈由紅、綠和黃三個燈組成,在實(shí)驗(yàn)板上交通燈用發(fā)光二極管代替； 3.交通燈點(diǎn)亮?xí)r間由設(shè)計(jì)者自行確定。設(shè)計(jì)要求：1 .分析設(shè)計(jì)要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2 .確定合理的總體方案。對各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡、成本的

2、高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件的來源，敲定可行方案。3 .設(shè)計(jì)各單元電路。總體方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個設(shè)計(jì)。4.組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向，采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺放各電路，并標(biāo)出必要的說明。指導(dǎo)教師評語及成績成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日目 錄一、 緒 言1二、方案比較與論證12.1 系統(tǒng)整體流程圖12.2 單片機(jī)的選擇方案論證12.3 89C51單片機(jī)引腳功能說明22.4單片機(jī)最小系統(tǒng)5三、硬件電路設(shè)計(jì)63.1 交通燈控制系統(tǒng)電路圖63.2 晶振電路的設(shè)計(jì)73.3 LED燈電路的設(shè)計(jì)73.4 主要元器件選擇8四、 程序設(shè)計(jì)8

3、五、 交通燈控制系統(tǒng)仿真10六、 結(jié)束語11七、 參考文獻(xiàn)111、 緒 言近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。在實(shí)時檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個核心部件來使用，正在不斷的應(yīng)用到實(shí)際生活中，并且根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了通過信號燈對路面狀況的智能控制。從一定程度上解決了交通路口堵塞、車輛停車等待時間不

4、合理、急車強(qiáng)通等問題。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低、實(shí)時性好、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，有廣泛的應(yīng)用前景。二、方案比較與論證2.1 系統(tǒng)整體流程圖顯示模塊晶振電路AT89C51單片機(jī)顯示模塊顯示模塊電源電路顯示模塊2.2 單片機(jī)的選擇方案論證方案一：采用可編程邏輯期間CPLD作為控制器。CPLD可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、IO資源豐富、易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模控制系統(tǒng)的控制核心。但本系統(tǒng)不需要復(fù)雜的邏輯功能，對數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高，且從使用及經(jīng)濟(jì)的角度考慮我們放棄了此方案方案二：采用Atmel公

5、司的單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。綜合考慮，選擇方案二，采用Atmel公司的AT89C51單片機(jī)作為控制器。2.3 89C51單片機(jī)引腳功能說明VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時，

6、被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須接上拉電阻。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為低八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為

7、輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊

8、功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（計(jì)時器0外部輸入）P3.5 T1（計(jì)時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期

9、輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部

10、程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.4單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振電路圖7. 時鐘電路 XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz-24MHz內(nèi)選擇。電容取30PF左右。系統(tǒng)的時鐘電路

11、設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。AT89單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22F。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證

12、震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。三、硬件電路設(shè)計(jì)3.1 交通燈控制系統(tǒng)電路圖3.2 晶振電路的設(shè)計(jì)3.3 LED燈電路的設(shè)計(jì)3.4 主要元器件選擇主要元器件選用型號和數(shù)量如表1所示：序號材料名稱規(guī)格型號數(shù)量元件代號1單片機(jī)AT89C511U12晶振12MHz1X13電容22PF2C1、C24發(fā)光二極管紅、黃、綠12D1-D125電阻22013R1-R136電解電容器10uF1C34、 程序設(shè)計(jì)#include <reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit RED_A=P00;sbit YELLOW_A=P

13、01;sbit GREEN_A=P02;sbit RED_B=P03;sbit YELLOW_B=P04;sbit GREEN_B=P05;uchar Flash_Count = 0;Operation_Type = 1;void DelayMS(uint x) uchar t;while(x-)for(t=120;t>0;t-);void Traffic_lignt() switch(Operation_Type)case 1:RED_A=1;YELLOW_A=1;GREEN_A=0;RED_B=0;YELLOW_B=1;GREEN_B=1;DelayMS(2000);Operatio

14、n_Type = 2;break;case 2:DelayMS(200);YELLOW_A=YELLOW_A;if(+Flash_Count !=10)return;Flash_Count=0;Operation_Type = 3;break;case 3:RED_A=0;YELLOW_A=1;GREEN_A=1;RED_B=1;YELLOW_B=1;GREEN_B=0;DelayMS(2000);Operation_Type = 4;break;case 4:DelayMS(200);YELLOW_B=YELLOW_B;if(+Flash_Count !=10)return;Flash_Count=0;Operation_Type = 1;break;void main() while(1)Traffic_lignt();5、 交通燈控制系統(tǒng)仿真6、 結(jié)束語通過本次試驗(yàn)我復(fù)習(xí)了單