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《单片机应用技术》课程设计报告题目：十字路口交通灯控制专业：12电气工程学院班级：自动化（一）班姓名：曹锐，隗辉，赵永强，徐达指导教师：陆媛宋洪儒电气工程学院2015年5月12日任务书课题名称十字路口交通灯控制指导教师（职称）陆媛宋洪儒执行时间2014~2015学年第2学期第11周学生姓名学号承担任务曹锐1209111002绘制方案内容的硬件电路及系统框图隗辉1209111049编写本课程设计内容的软件设计赵永强1209111064硬件实验部分用Proteus仿真软件实现徐达1209111054相关资料查询及课程设计过程的工作记录设计目的1、进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。2、掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。3、通过课程设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术，了解有关电路参数的计算方法。4、通过程序设计和仿真，逐步掌握模块化程序设计方法和仿真软件的使用。5、通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使学生了解开发单片机应用系统的全过程，为今后从事相应打下基础。设计要求1、东西通行时间为80s，南北通行时间为60s，缓冲时间为3s。2、绘制实现本设计内容的硬件电路（原理图），系统的组成框图。3、硬件实验部分用Proteus仿真软件实现。4、编写本课程设计内容的软件设计。5、相应的控制状态表。1目录第一章确定实验方案-----------------------------------------------31.1设计思路----------------------------------------------------31.2设计模块总体方案---------------------------------------------31.3电路图设计---------------------------------------------------4第二章.模块设计---------------------------------------------------42.1AT89c51单片机模块--------------------------------------------42.2MAX7219模块--------------------------------------------------62.3数字显示模块--------------------------------------------------72.4十字交通模块---------------------------------------------------82.5设计电路-------------------------------------------------------9第三章硬件原理图-----------------------------------------------10第四章软件仿真结果-----------------------------------------------11课程设计体会-----------------------------------------------------12参考文献---------------------------------------------------------13附1：程序代码---------------------------------------------------142摘要道路交通信号灯是交通安全产品中的一个类别，是为了加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具。近年来随着科技的飞速发展，使用单片可编程来实现交通灯的功能。利用单片机的外围扩展，显示电路构成基本硬件。然后编程实现对定时、控制、显示电路的控制，然后调试，完成设计。近年来，随着科技的飞速发展，电子器件也随之广泛应用，其中单片机也不断深入人民的生活当中。本模拟交通灯系统利用单片机AT89C51作为核心元件，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。交通灯控制器设计主要功能是用单片机控制LED灯模拟指示。模拟东西南北方向的十字路口交通灯信号控制情况。以89C52单片机为核心芯片，采用中断方式实现控制。本模拟系统由单片机硬/软件系统，用keil和proteus软件来实现两位8段数码管和LED灯显示系统。和复位电路控制电路等组成，较好的模拟了交通路面的控制。关键词：AT89c51proteus仿真LED灯显示系统十字路口交通灯控制3第一章确定实验方案1.1设计思路1.1.1分析目前交通路口的基本控制技术以及各种通行方案，并以此为基础提出自己的交通控制的初步方案。1.1.2确定系统交通控制的总体设计，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能。1.1.3用MAX7219芯片实现共阴极显示驱动。1.1.4进行显示电路，灯状态电路，按键电路的设计和对各器件的选择及连接，大体配各个器件及模块的基本功能要求。1.1.5进行软件系统的设计，对于本系统，采用单片机汇编语言编写，对单片机内部结构和工作情况要有明确的认识、了解定时器、中断以及延时原理，总体上完成了软件的编写。1.2设计模块总体方案设计方案框图MAX7219AT89c51单片机路口数字显示路口交通灯41.3电路图设计如下电路图第二章模块设计2.1AT89c51单片机模块2.1.1AT89c51芯片（如图1）图1AT89c51芯片AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器低电压、高性能CMOS8位微处理器。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。52.1.2本课程设计所用到的引脚及其功能·VCC（40脚）：电源电压·GND（20脚）：接地·P0口（P0.0～P0.7）：P0口是一组8位双向I／0口。P0口即可作地址／数据总线使用，又可以作为通用的I/O口使用。当CPU访问片外存储器时，P0口分时先作低8位地址总线，后作双向数据总线，此时，P0口就不能再作I/O口使用了。在访问期间激活要使用上拉电阻。·P1口（P1.0～P1.7）：Pl是一个带内部上拉电阻的8准位双向I／O口，P1作为通用的I/O口使用。·P3口（P3.0～P3.7）：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位准双向I／0口。P3口除了作为通用的I/O口使用之外，每个引脚还具有第二功能，具体分配如表1表1具有第二功能的P3口引脚端口引脚第二功能：P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外中断0）P3.3/INT1（外中断1）P3.4T0（定时／计数器0外部输入）P3.5T1（定时／计数器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD外部数据存储器读选通）·RST（9脚）：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。WDT溢出将使该引脚输出高电平，设置SFRAUXR的DISRT0位（地址8EH）可打开或关闭该功能。DISRT0位缺省为RESET输出高电平打开状态。·PSEN————（29脚）：程序储存允许（PSEN————）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN————有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的PSEN————信号。·EA——／VPP（31脚）：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H－FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。如EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。F1ash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程电压Vcc。·XTAL1（19脚）：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。6其中断源入口地址如表2中断源的服务程序入口地址中断源入口地址外中断00003H定时/计数器0000BH外中断10013H定时/计数器0001BH串行口中断0023H2.2MAX7219模块2.2.1MAX7219芯片（如图2）图2MAX7219芯片一片MAX7219可驱动8个7段（包括小数点共8段）数字LED、LED条线图形显示器、或64个分立的LED发光二级管。该芯片具有10MHz传输率的三线串行接口可与任何微处理器相连，只需一个外接电阻即可设置所有LED的段电流。此外它还支持多片7219串联方式，这样MCU就可以通过3根线（即串行数据线、串行时钟线和芯片选通线）控制更多的数码管显示。2.2.2设计所用引脚及其功能·LOAD：装载数据输入·CLK：串行时钟输入7·DIG0～DIG7：8位LED位选线，从共阴极LED中吸入电流·SEGA～SEGGDP7段驱动和小数点驱动·ISET：通过一个10k电阻和Vcc相连，设置段电流2.3数字显示器模块2.3.1显示器采用蓝色八段LED数码管如图3图3蓝色八段LED数码管2.3.2数码管如图4LED显示屏作为大型显示设备的一种，具有亮度高、价格低、寿命长、维护简便等优点。LED数码管的结构简单，采用八段形和共阴形式。图4数码管其通过同名管脚上所加电平的高低来控制发光二极管是否点亮而显示不同的字形，驱动代码表如下表3所示。8表3驱动代码表显示数值dp,g,f,e,d,c,b,a驱动代码011010000C0H111111001F9H210100100A4H310110000B0H41001100199H51001001092H61000001082H711111000F8H81000000080H91001000090H相应在程序软件上，可以通过调用程序给定的秒值经过特定计算算出需要显示的个位和十位，然后有DPTR调取LEDMAP的代码。2.4十字交通灯模块（如图5）图5十字交通灯说明：根据本设计的特点，红绿灯的显示不可少，红绿灯的显示采用普通的发光二极管。每条道上设置红绿黄灯，总共4组。如果东西红灯亮，那南北方向就是绿灯亮，反之亦然，所以在硬件上连接图上也是对称分布的。92.5设计电路2.5.1复位电路（如图6）图6复位电路说明：电路由电阻R2大小为1KΩ，电容C3大小为10uF和复位开关组成。管脚链接如上图所示。2.5.2时钟电路（如图7）图7时钟电路说明：电路由电阻R1大小为10KΩ，电容C1.C2大小都为30pF和12MHz晶振片X1组成。管脚链接如上图所示。10第三章硬件原理图硬件选型及相关依据：AT89C51：4组8位I/O输入/输出端口，可满足控制所需I/O口数目要求。可外接时钟电路，有复位管脚，接复位电路可实现复位功能。接5V高电平，功耗小，价格低。MAX7219：串行输入，16位并行输出，可控制8位八段数码管显示。满足设计中的四位控制要求。4组2位共阴数码管：4路口两位数显示，满足所需，易实现控制。4个LED-GREEN：10mA额定电流，2.2V额定电压，用于模拟十字路口绿灯亮灭显示。4个LED-YELLOW：10mA额定电流，2.0V额定电压，用于模拟十字路口黄灯亮灭显示。4个LED-RED：10mA额定电流，2.0V额定电压，用于模拟十字路口红灯亮灭显示。9KΩ电阻1个：MAX7219的18管脚接高电平时串联电阻。12MHZ晶振1个、30pf电容2个：根据经验，12M晶振与2个30p电容并联构成外部时钟振荡电路。10KΩ电阻1个、1KΩ电阻1个、10uf电解电容1个、1个按键：构成单片机复位电路。11第四章软件仿真结果东西通行：南北通行：缓冲通行：12课程设计体会一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄