单片机应用课程设计报告

1长安大学单片机应用课程设计报告题目：十字路口交通路口控制科目：单片机应用课程设计姓名：学号：班级：指导老师：完成时间：2目录1、设计目标......................................................................................................32、相关背景知识................................................................................................33、系统的硬件设计.............................................................................................33.1、电路框图设计......................................................................................43.2、系统的硬件组成及方案选择...................................................................43.2.2、系统的方案选择.........................................................................53.3、参数计算及元器件选择.........................................................................6元器件选择如表2（元器件清单）所示...........................................................64、系统工作流程................................................................................................65、系统仿真.......................................................................................................85.1仿真的电路图...............................................................................................86、设计总体评价..............................................................................................117、收获和建议.................................................................................................118、附录...........................................................................................................1331、设计目标任务:利用单片机设计一个十字路口交通灯控制器。要求：利用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红、绿、黄灯交替点亮和熄灭，并且用4只LED数码管显示十字路口两个方向的剩余时间。（1）东西向通行80秒，南北向通行60秒，缓冲时间3秒。（2）能用按键设置两个方向的通行时间（绿、红灯点亮的时间）和暂缓通行时间（黄灯点亮的时间）。系统的工作应符合一般交通灯控制的要求。2、相关背景知识随着社会的飞速发展，城市交通问题日益凸显严重，尤其在城市街道的十字交叉路口，频繁发生交通问题，为了保证交通秩序和行人安全，一般在每条街上都有一组红、黄、绿交通信号灯。我国目前使用的信号灯具体含义如下:(l)绿灯亮时，允许车辆、行人通行，但转弯的车辆不准妨碍直行的车辆和被放行的行人通行。(2)黄灯亮时，不准车辆、行人通行，但已越过停止线的车辆和已进入人行通道的行人，可以继续通行。(3)红灯亮时，不准车辆、行人通行。(4)绿色箭头灯亮时，准许车辆按箭头所示方向通行。(5)黄灯闪烁时，车辆、行人须在确保安全的原则下通行。(6)右转弯车辆和T形交叉口右边无人行横道的直行车辆，遇黄灯或红灯时，在不妨碍被放行的车辆和行人通行的情况下可以通行。交通灯控制电路自动控制十字路口的红、黄、绿交通灯。交通灯通过状态转换，指挥车辆行人通行，保证车辆行人的安全，实现十字路口交通管理自动化。模拟交通信号控制下路口的交通情况，是用程序在模拟现实生活中十字路口的交通情况，这样做是非常有实际意义的。在现实生活中，观察和调试一个路口的交通信号灯是要花要化很长的时间。如果将这个过程用程序来模拟，那就可以节省大量的时间，同时通过改变程序的各种变量值，也可以更容易地反映更多的在现实生活中不常发生的复杂情况。得到很多宝贵的数据，来指导现实中交通系统的架设。3、系统的硬件设计4单片机设计交通灯控制系统，可用单片机直接控制信号灯的状态变化，基本上可以指挥交通的具体通行，当然，接入LED数码管就可以显示倒计时以提醒行使者，更具人性化。3.1、电路框图设计电路的框图如图1所示:图1电路框图据此，本设计系统以51单片机为控制核心，单片机上电后，系统进入正常工作状态，执行交通灯状态显示控制，同时将时间数据倒计时输入到LED数码管上实时显示。3.2、系统的硬件组成及方案选择该系统由AT89C51单片机、两位数共阴极数码管、按键和LED红黄绿构成。3.2.1、中断系统：中断系统的作用主要是对外部或内部的终端请求进行管理与处理。AT89C51共有5个中断源，它们是两个外部事件中断INT0（P3.2）和INT1（P3.3）、两个片内定时/计数器溢出中断TF0和TF1和片内串行口中断TI或RI，这几个中断源由TCON和SCON两个特殊功能寄存器进行控制,其中5个中断源的程序入口地址如表1所示。表1各中断源的中断处理程序入口地址序号中断源入口地址1外部事件中断INT00003H2定时/计数器T0溢出中断000BH3外部事件中断INT10013H4定时/计数器T1溢出中断001BH5串行口接收和发送中断0023H53.2.2、系统的方案选择1）总体流程图（实现各种状态间的转换）:图2总体流程图2）工作原理由软件设置交通灯的初始时间，南北方向通行80秒，东西方向通行60秒，数码管采用动态显示，P0口送字形码，P2口送字位选通信号，通过单片机的P1口控制各种信号灯的燃亮与熄灭。采用中断方式实现按键的功能。图4系统框图63）电路原理图图5电路原理图3.3、参数计算及元器件选择元器件选择如表2（元器件清单）所示表2元器件清单4、系统工作流程1）系统启动后，系统按程序给定的时间工作，即东西向通行60秒，南北向通行40秒，黄灯亮4秒。首先东西向通行，然后南北向通行，如此循环。名称个数备注AT89C51单片机1/7SEG-MPX2-CC-BULE数码管2共阴极数码管按键3/LED红黄绿各4个/72）通行时间的设置：当需要更改主、次干道的通行时间时，可以用设置键、增加键、减少键”进行设置。第一次按“设置键”时，东西向的绿灯亮，东西向的LED数码管显示当前东西向的通行时间，并且按每秒3次的频率闪烁（每秒钟亮3次暗3次），其余的信号指示灯和南北向的LED数码管熄灭，此时可以用“增加键”和“减少键”来改变南北向的通行时间，每按一次键，数码管的显示时间增加1秒或减少1秒，长按键（按下的时间超过1秒钟以上），则数码管显示的时间按每秒钟增加或减少10的速度快速变化第二次按“设置键”时，东西向的黄灯亮，东西向的数码管显示当前东西向黄灯的点亮时间，并且按每秒3次的频率闪烁，其余的信号指示灯和南北向的数码管熄灭，此时可以用“增加键”和“减少键”来改变东西向黄灯的点亮时间。第三次按“设置键”时，南北向的绿灯亮，南北向的数码管显示当前南北向绿灯的通行时间，并且按每秒3次的频率闪烁，其余的信号指示灯和东西向的数码管熄灭，此时可以用“增加键”和“减少键”来改变南北向绿灯的通行时间。第四次按“设置键”时，南北向的黄灯亮，南北向的数码管显示当前南北向黄灯的点亮时间，并且按每秒3次的频率闪烁，其余的信号指示灯和东西向的数码管熄灭，此时可以用“增加键”和“减少键”来改变南北向黄灯的点亮时间。第五次按“设置键”时，系统退出设置状态，回到交通信号灯状态，并且东西向先通行，南北向后通行。“设置键”的功能如表3所示。表3按键功能8图6主程序流程图图7中断T0流程图图8中断T1流程图5、系统仿真5.1仿真的电路图1）交通灯东西方向绿灯亮、南北方向红灯亮时仿真图。9图92）交通灯东西方向黄灯亮、南北方向红灯亮时仿真图。图10103）交通灯东西方向红灯亮、南北方向绿灯亮时仿真图。。图114）交通灯东西方向红灯亮、南北方向黄灯亮时仿真图。图12115）按下按键,调节绿灯时间至95秒。图136、设计总体评价本系统就是充分利用了AT89C51芯片的I/O引角。系统采用MSC-51系列单片机为中心器件来设计交通灯控制器，实现了通过单片机芯片的P0口控制红、黄、绿灯的点亮与熄灭；P1和P2口外接数码管倒计时显示各个信号灯的时间。系统设计简便、实用性强、操作简单、程序设计简便。系统的不足之处不能控制车的左、右转以及自动根据车流改变红绿灯时间等。这是由本身的地理位置以及车流量情况所定，如果有需要可以设计扩充原系统来实现。7、收获和建议本次课程设计，是在结束了相关理论知识与实验的学习后进行的，是对理论知识和实验的综合和提高。理论知识的学习是为更好的解决实际问题。通过本次课程设计，我充分意识到自己所学的东西还是非常有限的，不过通过设计，还是学到了一些书本上没有学到的东西，为自己以后的学习起了很大的帮助，在这个过程中，我真切的感到了，我又知道了很多，同时也掌握了很多以后在工作和生活中能真正用到的很多东西。其次，通过这本次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，唯有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正提高我们自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设12计的过程中，难免会遇到过各种各样的问题，例如自己知识的很多漏洞，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，实践经验比较缺乏，理论联系实际的能力还待急需提高。此次课程设计之后，我一定把以前所学过的知识重新温故。我觉得类似这种课程设计的实践真的不错，通过这些项目练习，我的自学能力和解决实际问题的能力得到了提高，可以说是对综合素质全面提升，我想这也是我们上大学应该真正学到的。最后，感谢老师对我们的教导，使我学习了理论知识，打下了坚实的理论基础，才得以将其应用到此次课程设计中来完成它。参考文献【1】段晨东.单片机原理及接口技术.北京：清华大学出版社，2013。【2】霍孟友.单片机原理及接口技术.北京：机械工业出版社，2004。【3】裘雪红.微型计算机原理与接口技术.西安电子科技大学出版社，2007。【4】张毅刚.单片机原理及接口技术.北京：高等教育出版社，2004。【5】刘娟.单片机C语言与PROTUES仿真技能实训.中国电力出版社，2010。【6】张靖武.单片机系统的PROTEUS设计与仿真.电子工业出版社,2007。138、附录程序如下所示：#includeat89x51.h#includecontrol.h//用于显控制数码管示的函数intEWNowCount;//东西向的显示秒数intNSNowCount;//南北向德显示秒数inttemp;//临时变量，用以判断路灯转换条件及赋给count的值unsigned