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机电学院课程设计报告课程名称：单片机课程设计专业班级：13电气本科1班学号：2013044127学生姓名：卢华斌指导教师：王小龙、张士钱完成时间：2015年12月25日报告成绩：评阅意见：评阅教师日期基于C51单片机的交通灯控制器系统设计一、设计任务与要求（1）车辆通行繁忙的十字交叉路口，设计一交通灯控制器，设东西方向通行时间为30秒，当剩余3秒时黄灯亮，南北方向通行时间为20秒，当剩余3秒时黄灯亮。（2）东西、南北方向各用三个（绿、黄、红）LED表示，并用数码管显示东西、南北方向的剩余时间。（3）可利用按键修改时间参数，可以利用按键切换东西南北交通灯的当前状态（即立刻东西由红变绿，南北有绿变红，并按设定的时间工作）。二、方案设计与论证十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊,这靠的是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本设计以MSC-51系列单片机IntelAT89C51(STC89C52RC)为中心器件来设计交通灯控制器，实现了AT89C51（STC89C52RC）芯片的P0口设置红、绿灯、黄灯燃亮或熄灭的功能，以此达到控制东西、南北方向交通灯通行的指示效果；显示时间直接通过AT89C51(STC89C52RC)的P1口和P2输出，由SN74HC573和三极管9012驱动LED数码管显示灯燃亮时间。为了应对紧急情况片外设计了可调时开关，通过开关可改变交通灯东西、南北方向的通行时间。方案一：利用STC89C52芯片的P0口控制四路交通灯的亮、灭；P2口控制东西南北四个方向的共八位数码管的段，P1口控制东西南北四个方向的共八位数码管的位，以SN74HC573分别驱动其段和位，以达到更佳的时间显示效果；通过片外三个按键开关改变交通灯通行时间的长短。方案二：为了节省元器件和时间，实现同样的交通灯功能，将四路交通灯改为两路，数码管也改为两路，利用一个SN74HC573驱动数码管的位，四个三极管1092驱动数码管的位，三个按键作为交通灯通行时间长短的控制端。三、硬件电路设计图1、交通灯控制系统原理图本设计主要分为五大模块交通灯显示电路、时钟控制电路、复位电路、片内外程序切换控制、显示电路。1、交通灯显示电路图2、交通灯显示电路红、黄、绿交通灯采用共阳接法，外加保护电阻，防止交通灯烧毁。2、时钟控制电路和复位电路图3、时钟控制、复位电路AT89C51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，它的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2，这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，构成一个稳定的自激振荡器，电路中的电容C1和C2选30pf晶振为12MHz。复位电路通过外部按键给复位引脚RST加上大于2个机器周期的高电平使单片机复位。3、片内外程序切换控制电路图4、切换控制电路通过P3.2、P3.3、P3.4三个I0口所连接的片外三个按键开关，可实现对单片机执行程序的切换，已达到改变交通灯显示的时间。4、显示电路东西、南北两条路线方向分别利用一个两位数码管作为交通灯亮灭时间的显示，以芯片SN74HC573和四个9012三极管驱动数码管的段和位。四、软件设计（1）、延时子程序的计算：采用寄存器R0、R1、R2作为记数值，R2中暂存1，R1中存0。当减1后变为255即R1中存数256。R0中存数#0B2H即178。各指令共占指令周期数为（见图延时程序后所附）DELAY2延时为：N=（2+2+2+1+1+2*178）+255*（1+1+2+2*178）=9164。共计9164个指令周期，而系统晶振为11.0592。所以T=12/11.0592=1.085（微秒）延时DELAY2为:t=9164*1.085/1000000=0.09996约等于0.1（秒）通过改变R2的值可以改变延时的秒数。（2）、流程图（如图5所示）图5首先四个路口所有的灯灭，东西方向绿灯亮通行时间为30秒，当剩余3秒时黄灯亮，南北方向绿灯亮通行时间为20秒，当剩余3秒时黄灯亮，如此循环。五、仿真过程与仿真结果通过Proteus仿真软件，画出仿真电路图如图1，将程序烧写进去，可实现东西方向通行时间为30秒，当剩余3秒时黄灯亮，南北方向通行时间为20秒，当剩余3秒时黄灯亮，数码管显示东西、南北方向的剩余时间，当外部按键有变换时，可利用按键修改时间参数，可以利用按键切换东西南北交通灯的当前状态（即立刻东西由红变绿，南北有绿变红，并按设定的时间工作）的功能。六、安装与调试（一）、硬件调试开始初始状态东西、南北灯熄灭状态一东西绿灯南北红灯状态二东西绿灯闪转黄灯，南北红灯状态三东西红灯南北绿灯状态四南北绿灯闪装黄灯，东西红灯利用DVCC实验与开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存在的故障。其中硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行。（1）、静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。第一步：目测。检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。第二步:用万用表测试。先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。第三步:加电检测。给板加电，检测所有插座或是器件的电源端是否符合要求的值第四步:是联机检查。因为只有用单片机开发系统才能完成对用户系统的调试。（2）、动态调试是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。动态调试的一般方法是由近及远、由分到合。由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时，与该元件无关的器件全部从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。当各块电路无故障后，将各电路逐块加入系统中，在对各块电路功能及各电路间可能存在的相互联系进行调试。由分到合的调试既告完成。由近及远是将信号流经的各器件按照距离单片机的逻辑距离进行由近及远的分层，然后分层调试。调试时，仍采用去掉无关元件的方法，逐层调试下去，就会定位故障元件了。七、结论与心得通过这次的课程设计，让我受益匪浅，也让我了解和掌握了一些编程思想和对I/O口的使用和应用的条件的思考，对单片机的各个管脚功能的理解和掌握。实现了软件和硬件的有效结合，缺一不可。设计让我把单片机的理论知识用在实践中，实现了理论和实践相结合，从中更懂得理论的是实践的基础，实践有能检验理论的正确性，更激发了我对专业知识的渴求，这些对我以后参加工作或者继续学习都会有很大的帮助和影响。这次课程设计也让我学会了撰写论文，懂得了论文的要素，这些对于我在以后写毕业设计论文有很大的帮助，并且在我将来的工作中也会有很多益处。在撰写论文中，也使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。而作为一位学生，在对交通灯的设计中，因知识和经验的不足，只能通过模仿其它的编程思路，再加上一些自己的思想去完成这个设计，因此在各个方面都会有一些不足，敬请指正。但我会在以后的学习中逐渐去完善、巩固我的单片机知识。八、参考文献1、张毅刚.单片机原理及应用,北京：高等教育出版社2、郑峰、王巧芝、李英健、刘瑞国.《51单片机应用系统典型模块开发大全》，北京.中国铁道出版社3、白林峰、曲培新、左现刚.单片机开发入门与典型设计实例.机械工业出版社