單片機(jī)控制交通燈課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　單片機(jī)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書</p><p>　　單片機(jī)控制交通燈設(shè)計(jì)</p><p>　專業(yè)電力電子及電力傳動(dòng)</p><p>　學(xué)生姓名</p><p>　班級(jí)</p><p>　學(xué)號(hào)</p><p>　指導(dǎo)教師</p><p>　完成日期2013.6.

2、16</p><p>　　單片機(jī)控制交通燈設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：以AT80C51單片機(jī)為核心，對(duì)交通燈的變化進(jìn)行控制。三色LED在單片機(jī)控制下可以實(shí)現(xiàn)在特定時(shí)間下自動(dòng)切換，并且按照要求的規(guī)律自動(dòng)運(yùn)行。本設(shè)計(jì)中用到了單片機(jī)最小系統(tǒng)，三色LED燈，反相器74LS05構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路等。為了便于演示，切換時(shí)間較短。本次設(shè)計(jì)主要介紹了單片機(jī)的功能，交通燈的工作模式。所有的程序和仿真圖均

3、在proteus軟件調(diào)試通過(guò)。</p><p>　　關(guān)鍵詞 ：AT80C5 單片機(jī) 控制 驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　The control of traffic lights design</p><p>　　Abstract：The AT80C51 microcontroller as the core, to control the change of th

4、e traffic lights. Three-color LED can realize the automatic switching in specific time under the control of the microcontroller, and in accordance with the requirements of the rules of automatic operation. This design us

5、es the minimum system of the one-chip computer, three-color LED lights, composed of inverter 74LS05 and resistance of the driving circuit. In order to facilitate the presentation, short switching time. T</p><p

6、>　　Keywords: AT89C51microcontroller control drive circuit</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 概述1</b></p><p>　　1.1 交通燈的歷史背景和意義1</p><p>　　1.

7、2交通燈的發(fā)展與現(xiàn)狀1</p><p>　　2 課題方案設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求3</p><p>　　2.2 系統(tǒng)的總體框圖3</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1 總體設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.2 單片機(jī)運(yùn)行的最小系

8、統(tǒng)4</p><p>　　3.2.1 系統(tǒng)時(shí)鐘電路5</p><p>　　3.2.2系統(tǒng)復(fù)位電路6</p><p>　　3.3 信號(hào)燈電路設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.3.1驅(qū)動(dòng)電路7</p><p>　　3.3.2信號(hào)燈電路8</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)10<

9、/p><p>　　4.1主程序流程圖10</p><p>　　4.2子程序流程圖11</p><p>　　5 軟硬件調(diào)試及調(diào)試結(jié)果12</p><p>　　5.1 軟硬件調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施12</p><p>　　5.1.1 硬件調(diào)試12</p><p>　　5.1.2 軟件調(diào)試

10、12</p><p>　　5.2 實(shí)物圖13</p><p>　　5.3 調(diào)試結(jié)果15</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)17</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)17</b></p><p><b>　　附錄17</b></p&

11、gt;<p>　　附錄1 單片機(jī)控制交通燈設(shè)計(jì)原理圖17</p><p>　　附錄2 基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)PCB圖18</p><p>　　附錄3 Proteus仿真圖19</p><p>　　附錄4 基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)C語(yǔ)言程序清單20</p><p>　　附錄5 基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)元器件目錄表23<

12、;/p><p>　　單片機(jī)控制交通燈設(shè)計(jì) </p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　1.1 交通燈的歷史背景和意義</p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問(wèn)題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交

13、通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速公路，緩解主干道與匝道、城市同周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問(wèn)題。</p><p>　　交通燈是城市活動(dòng)的命脈，對(duì)于城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生活水平的提高起著十分重要的作用。城市交通問(wèn)題是困擾城市發(fā)展、制約

14、城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要因素，城市道路增長(zhǎng)的有限與車輛增加的無(wú)限這一矛盾是導(dǎo)致城市交通擁擠的根本原因。城市街道網(wǎng)絡(luò)上的交通容量的不斷增加，表明車輛對(duì)道路容量的要求仍然很高，短期內(nèi)還不可改變。自從開始用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)后，不管在控制硬件里取得什么樣的實(shí)際發(fā)展，交通控制領(lǐng)域的控制邏輯方面始終沒(méi)能取得重大突破。</p><p>　　可以肯定的說(shuō)，對(duì)于減輕交通擁塞及其副作用特別是對(duì)于大的交通網(wǎng)絡(luò)而言，仍然缺乏一種真正的交通響應(yīng)控

15、制策略。計(jì)算機(jī)硬件能力與控制軟件能力很不相符，由此造成的影響是很多交通控制策略根本不能實(shí)現(xiàn)。在少數(shù)幾個(gè)例子中，一些新的控制策略確實(shí)能得以實(shí)現(xiàn)，但它們卻沒(méi)能對(duì)早期的控制策略進(jìn)行改進(jìn)。由于缺乏能提高交通狀況，特別是缺乏擁塞網(wǎng)絡(luò)交通狀況的實(shí)時(shí)控制策略，幾乎可以說(shuō)真正成熟的控制策略仍然不存在。集成化和智能化是城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和研究前沿，而針對(duì)交通系統(tǒng)規(guī)模復(fù)雜性特征的控制結(jié)構(gòu)和針對(duì)城市交通瓶頸問(wèn)題并代表智能決策的阻塞處理則是智能交通

16、控制優(yōu)化管理的關(guān)鍵和突破口。因此，研究基于智能集成的城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)膶W(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。把智能控制引入到城市交通控制系統(tǒng)中，未來(lái)的城市交通控制系統(tǒng)才能適應(yīng)城市交通的發(fā)展。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，該研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　1.2交通燈的發(fā)展與現(xiàn)狀</p><p>　　隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市現(xiàn)代化程度不斷提高，交通需求和交通量迅速增長(zhǎng)，城市交通網(wǎng)絡(luò)中交通擁擠日益嚴(yán)重，

17、道路運(yùn)輸所帶來(lái)的交通擁堵、交通事故和環(huán)境污染等負(fù)面效應(yīng)也日益突出，逐步成為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的全球性共同問(wèn)題。交通問(wèn)題已經(jīng)日益成為世界性的難題，城市交通事故、交通阻塞和交通污染問(wèn)題愈加突出。為了解決車和路的矛盾，常用的有兩種方法：一是控制需求，最直接的辦法就是限制車輛的增加；二是增加供給，也就是修路。但是這兩個(gè)辦法都有其局限性。交通是社會(huì)發(fā)展和人民生活水平提高的基本條件，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必然帶來(lái)出行的增加，而且在我國(guó)汽車工業(yè)正處在起步階段時(shí)期，

18、因此限制車輛的增加不是解決問(wèn)題的好辦法。而采取增加供給 ，即大量修筑道路基本設(shè)施的方法，在資源、環(huán)境矛盾越來(lái)越突出的今天，而對(duì)越來(lái)越擁擠的交通，有限的資源和財(cái)力以及環(huán)境的壓力，也將受到限制。這就需要依靠除限制需求和提供道路設(shè)施之外的其他方法來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的交通需求。</p><p>　　交通系統(tǒng)正是解決這一矛盾的途徑之一。智能交通系統(tǒng)是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有

19、效的集成運(yùn)用于整個(gè)地面交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。對(duì)城市交通流進(jìn)行智能控制，可以使道路順暢，提高交通效率。合理進(jìn)行交通控制可以對(duì)交通流進(jìn)行有效的引導(dǎo)和調(diào)度，使交通保持在一個(gè)平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)，從而避免或緩和交通擁擠狀況。大大提高交通運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行效率。還可以減少交通事故，增加交通安全，降低污染程度，節(jié)省能源消耗，本文就是通過(guò)對(duì)交叉路口交通信號(hào)的只能控制，達(dá)到優(yōu)化路口交通流的目的。</p><p>　　交通系統(tǒng)作為一個(gè)時(shí)變的、具有隨

20、機(jī)性的復(fù)雜系統(tǒng)，傳統(tǒng)的人為設(shè)定多嘴方案或是建立各種預(yù)測(cè)模型均比較困難。城市交通控制研究的起源比較早，1868年，英國(guó)倫敦燃?xì)庑盘?hào)燈的問(wèn)世，標(biāo)志著城市交通控制的開始。1913年，在美國(guó)俄亥俄州的Cleveland市出現(xiàn)了世界上最早的交通信號(hào)控制。1926年美國(guó)的芝加哥市采用了交通燈控制方案，每個(gè)交叉口設(shè)有唯一的交通燈，適用于單一的交通流。從此，交通控制技術(shù)和相關(guān)的控制算法得到了發(fā)展和改善，提高了交通控制的安全性、有效性，并減少了對(duì)環(huán)境的影

21、響。</p><p>　　進(jìn)入20世紀(jì)70年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)交通流理論的不斷完善，交通運(yùn)輸組織與優(yōu)化理論和技術(shù)水平不斷提高，控制手段越來(lái)越先進(jìn)，形成了一批高水平有實(shí)效的城市道路交通控制系統(tǒng)。早在1977年，Pappis等人就將模糊控制運(yùn)用到交通控制上，通過(guò)建立規(guī)則庫(kù)或是專家系統(tǒng)對(duì)各種交通狀況進(jìn)行模糊控制，并取得了很好的效果。近年來(lái)，歐美日本等相繼建立了智能交通控制系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，大

22、部分在路口附近安裝磁性環(huán)路檢測(cè)器，還使用了新型檢測(cè)器等技術(shù)和設(shè)備。這些現(xiàn)代化設(shè)備技術(shù)加上控制理論和現(xiàn)代化科學(xué)管理技術(shù)，似的交通控制系統(tǒng)日益完善。隨著一些研究控制理論的學(xué)者投身到交通控制的研究中，在交通信號(hào)控制領(lǐng)域提出了一些新方法、新思路。如靜態(tài)多段配時(shí)控制、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)多段配時(shí)控制、最優(yōu)控制、大系統(tǒng)遞階控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、網(wǎng)絡(luò)路由控制等。模糊交通控制已經(jīng)成為了交通信號(hào)控制的上流方向之一。</p><p>　　

23、雖然模糊控制能有效處理模糊信息，但是產(chǎn)生的規(guī)則比較粗糙，利用規(guī)則表進(jìn)行控制，運(yùn)算速度雖然比較快但沒(méi)有自學(xué)習(xí)功能。而且這些研究有些似乎相序固定為前提，不能保證相序與實(shí)際交通流狀況的一致性，影響了綠燈時(shí)間的利用率。有些研究則提出了可變相序的模糊控制方法，提高了綠燈時(shí)間的利用率，彌補(bǔ)了相序固定的缺點(diǎn)，但同時(shí)也存在一些不足。例如目前應(yīng)用比較好的交通系統(tǒng)：SCOOT（經(jīng)典交通系統(tǒng)），它們都是主要采用統(tǒng)計(jì)模型和經(jīng)典算法。但城市交通系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、

24、隨機(jī)性很強(qiáng)的巨型系統(tǒng)，要想建立實(shí)用性較強(qiáng)的數(shù)學(xué)模型是十分困難的。利用模糊控制智能控制技術(shù)進(jìn)行交叉口信號(hào)燈控制能取得比定時(shí)控制與感應(yīng)控制更好的效果，是今后單交叉路口信號(hào)燈控制的主要研究方向。</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路口，在醒目位置用紅、黃、綠三種顏色的指示燈 。對(duì)于一般情況下的安全行車，車輛分流尚能發(fā)揮作用，但根據(jù)實(shí)際行車過(guò)程中出現(xiàn)的情況，還存在缺點(diǎn)：兩車道的車輛輪流放行的時(shí)間相同且固定

25、，在十字路口，經(jīng)常一個(gè)車道為主干道，車輛較多，放行時(shí)間應(yīng)該長(zhǎng)些；另一車道為副干道，車輛較少，放行時(shí)間應(yīng)該短些。</p><p><b>　　2 課題方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求</p><p>　　1、東西路口的綠燈亮，南北路口的紅燈亮，東西路口方向通車。</p><p>　　2、延時(shí)一

26、段時(shí)間后，東西路口的綠燈熄滅，黃燈開始延時(shí)并開始閃爍，閃爍三次后，東西路口的紅燈亮，同時(shí)南北路口的綠燈亮，南北方向開始通車。</p><p>　　3、延時(shí)一段時(shí)間后，南北路口的綠燈熄滅，黃燈開始延時(shí)并開始閃爍，閃爍三次后，再切換到東西路口方向。</p><p>　　4、之后一直重復(fù)以上三步。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)的總體框圖</p><

27、p>　　系統(tǒng)的總體框圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)的總體框圖</p><p>　　系統(tǒng)的主要控制部分是單片機(jī)最小系統(tǒng)，由單片機(jī)最小系統(tǒng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路對(duì)三色LED燈進(jìn)行控制。單片機(jī)內(nèi)部已存在寫進(jìn)去的程序，直流電源分別向單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路供電，使兩個(gè)模塊工作，進(jìn)而使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)<

28、/b></p><p><b>　　3.1 總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)要求的具體功能，可以選用AT89C51單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12個(gè)LED分成四組紅黃綠三色燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊。反相器74LS05構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。</p><p>　　3.2 單片機(jī)運(yùn)行的最小系統(tǒng)</p><p>

29、　　AT89C51引腳結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 AT89C51引腳結(jié)構(gòu)</p><p>　　單片機(jī)的最小系統(tǒng)由電源、晶振、復(fù)位、/EA=1組成，下面介紹每一個(gè)組成部分。</p><p><b>　　1、電源引腳</b></p><p>　　GND 20 接地端</p><

30、p>　　Vcc 40 電源端（工作電壓為5V）</p><p><b>　　2、外接晶體引腳</b></p><p><b>　　XTAL1 19</b></p><p><b>　　XTAL2 18</b></p><p>　　3、復(fù)位 RST 9<

31、/p><p><b>　　4、輸入輸出引腳</b></p><p>　?。?）P0端口[P0.0-P0.7]</p><p>　　P0是一個(gè)8位漏極開路型雙向I/O端口，端口置1,（對(duì)端口寫1）時(shí)作高阻抗輸入端，作為輸出口時(shí)能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL。</p><p>　　對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接受指令字節(jié)；校驗(yàn)程序時(shí)輸出

32、指令字節(jié)，要求外接上拉電阻。</p><p>　　在訪問(wèn)外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口是分時(shí)轉(zhuǎn)換的地址（低8位）/數(shù)據(jù)總線，訪問(wèn)期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。</p><p>　?。?）P1端口[P1.0-P1.7]</p><p>　　P1是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。<

33、;/p><p>　　對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收低8位地址信息。</p><p>　?。?）P2端口[P2.0-P2.7]</p><p>　　P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL，端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收高8位地址和控制信息。</p><p

34、>　　在訪問(wèn)外部程序和16位外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高8位地址。而在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)其引腳上的內(nèi)容在此期間不會(huì)改變。</p><p>　?。?）P3端口[P3.0-P3.7]</p><p>　　P3一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。</p><p>　　對(duì)內(nèi)

35、部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接控制信息。除此之外P3端口還用于一些專門功能，具體功能如表3-1。</p><p>　　表3-1 P3口特殊功能口</p><p>　　3.2.1 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 </p><p>　　內(nèi)部時(shí)鐘電路結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 內(nèi)部時(shí)鐘電路結(jié)構(gòu)</p><p>

36、;　　時(shí)鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)的各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘的頻率為基準(zhǔn)的。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通常的時(shí)鐘電路有兩種方式：一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，一種是 外部時(shí)鐘方式。</p><p>　　AT89C52單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益方向放大器，該高增益方向放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出引腳為XTAL2。使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到X

37、TAL1，而XTAL2懸空。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時(shí)鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以再1MHz-24MHz內(nèi)選擇。電容取30PF左右。系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(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。AT89C52單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)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(gè)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(gè)自激振蕩器。外接晶體諧振器以及

38、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(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(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12 MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22 F。在焊接刷電路板時(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝的與單片機(jī)芯片靠近，以減小寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠工作。</p><p>　　3.2.2系統(tǒng)

39、復(fù)位電路</p><p><b>　　（1）復(fù)位狀態(tài)</b></p><p>　　在8051單片機(jī)中，只要在單片機(jī)的RST引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，單片機(jī)就實(shí)現(xiàn)了復(fù)位。單片機(jī)在復(fù)位后，從0000H地址開始執(zhí)行指令。復(fù)位以后單片機(jī)的P0~P3口輸出高電平，且處于輸入狀態(tài)，SP（堆棧寄存器棧頂指針）的值為07H（因此，往往需要重新賦值，其余特殊功能寄存器和PC（

40、程序計(jì)數(shù)器）都被清為0。復(fù)位不影響內(nèi)部RAM的狀態(tài)。</p><p><b>　?。?）復(fù)位電路</b></p><p>　　復(fù)位電路如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 單片機(jī)復(fù)位電路</p><p>　　單片機(jī)可靠的復(fù)位是保證單片機(jī)正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素。因此，在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，通常要使RST引腳保持10ms以

41、上的高電平。當(dāng)RST從高電平變?yōu)榈碗娖街?，單片機(jī)就從0000H地址開始執(zhí)行程序。</p><p>　　8051單片機(jī)通常都采用上電自動(dòng)復(fù)位和開關(guān)復(fù)位兩種方式。實(shí)際使用中，有些外圍芯片也需要復(fù)位，如8255等。這些復(fù)位端的復(fù)位電平要求與單片機(jī)的復(fù)位要求一致時(shí)，可以把它們連起來(lái)。</p><p>　　在最小系統(tǒng)板上，提供了一個(gè)通用的復(fù)位電路，在使用該板之前，必須將該電路與單片機(jī)聯(lián)結(jié)起來(lái)。另外

42、，還可以采用主板上的微處理器監(jiān)控模塊來(lái)控制復(fù)位腳，以便更加可靠地管理單片機(jī)的工作。</p><p>　　3.3 信號(hào)燈電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.3.1驅(qū)動(dòng)電路</b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)部分采用74LS05非門來(lái)對(duì)LED發(fā)光二極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，當(dāng)輸入為高點(diǎn)平時(shí)，輸出為低電平。確保LED發(fā)光二極管的穩(wěn)定性，能更有效地工作。74L

43、S05為六組反向器，共有54/7405、54/74H05、54/74S05、54/74LS05 四種線路結(jié)構(gòu)形式，其主要電特性的典型值如表3-2所示。</p><p>　　表3-2　74LS05的型號(hào)</p><p>　　74LS05的引腳如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 74LS05引腳 </p><p>　　7引腳是

44、接地端，14引腳接+5V電源。剩余的12引腳組成6組反相器，A為輸入，Y為輸出。例如，1A端輸入高電平，則1Y輸出低電平。 </p><p>　　3.3.2信號(hào)燈電路</p><p>　　在設(shè)計(jì)交通燈時(shí)，采用了發(fā)光LED代替信號(hào)燈。先介紹一下LED。LED的工作原理是單向?qū)?，即只有正極電壓高于負(fù)極電壓某個(gè)特定值時(shí)才會(huì)導(dǎo)通，而負(fù)極電壓高于正極電壓時(shí)是不會(huì)導(dǎo)通，發(fā)光LED是一種特殊的二極管

45、，導(dǎo)通時(shí)會(huì)發(fā)光（發(fā)光二級(jí)管導(dǎo)通壓降一般為1.7V-1.9V）。此外，工作電流要滿足LED的工作電流。</p><p>　　發(fā)光LED的正負(fù)極可以用萬(wàn)用表判斷，把萬(wàn)用表?yè)苤岭娮铏n，用兩個(gè)表筆分別接觸LED的兩個(gè)引出腳，若發(fā)光LED被點(diǎn)亮，則與紅表筆相接觸的引出腳為正極。</p><p>　　一般發(fā)光LED與I/O端口之間都會(huì)再連接一個(gè)電阻，其作用在于限制通過(guò)二極管的電流，從而達(dá)到減小功耗和滿

46、足端口對(duì)最大電流的限制。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，信號(hào)燈電路設(shè)計(jì)原理如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 信號(hào)燈電路原理</p><p><b>　　阻值大小計(jì)算如下：</b></p><p>　　所需阻值=（電壓-LED壓降-I/O電平）/電阻上的電流。經(jīng)計(jì)算得出所需電阻大小為200~400Ω。&l

47、t;/p><p>　　信號(hào)燈電路具體連接方式如圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6信號(hào)燈連接方式</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 主程序流程圖</p><p>　　設(shè)交通等有四種工作方式：</p><p>　　（1）

48、東西向綠燈與南北向紅燈亮五秒；</p><p>　?。?）東西向綠燈滅，黃燈閃爍五次；</p><p>　?。?）東西向紅燈與南北向綠燈亮五秒；</p><p>　　（4）南北綠燈滅，黃燈閃爍五次 ；</p><p>　　主程序流程圖如圖4-1所示。</p><p><b>　　圖4-1 主流程圖</b

49、></p><p>　　單片機(jī)運(yùn)行后，系統(tǒng)首先初始化，計(jì)數(shù)器清零，然后順序執(zhí)行方式一到方式四。方式四執(zhí)行完后，系統(tǒng)重新初始化，然后繼續(xù)執(zhí)行方式一到方式四，之后一直重復(fù)上述過(guò)程。</p><p><b>　　4.2子程序流程圖</b></p><p>　　子程序流程圖如圖4-2所示：</p><p>　　圖4-2（a

50、） 圖4-2（b） 圖4-2（c） 圖4-2（d） </p><p>　　圖4-2 子程序流程圖</p><p>　　5 軟硬件調(diào)試及調(diào)試結(jié)果</p><p>　　5.1 軟硬件調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施</p><p>　　本次設(shè)計(jì)要進(jìn)行軟件仿真，所以采用Keil軟件和Prote

51、us軟件聯(lián)合調(diào)試，具體過(guò)程可以概括為以下兩點(diǎn)：</p><p>　　在Keil軟件上編寫程序，編譯生成hex文件；</p><p>　　在Proteus上繪制原理圖，把生成的hex文件添加到單片機(jī)中，點(diǎn)擊運(yùn)行進(jìn)行仿真。</p><p>　　5.1.1 硬件調(diào)試</p><p>　　電路焊接好后，進(jìn)行電路連通測(cè)試。先用萬(wàn)用表檢測(cè)各個(gè)連接點(diǎn)，確保

52、連接點(diǎn)連接完好；再檢測(cè)各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象，要確保電路無(wú)短路，否則有可能會(huì)燒壞元器件。用萬(wàn)用表檢查完后，再進(jìn)行上電檢測(cè)。給板加電，用萬(wàn)用表檢測(cè)所有的連接點(diǎn)或是器件的端口是否符合預(yù)計(jì)的電壓值，最后是聯(lián)機(jī)檢測(cè)。各芯片功能檢測(cè)：</p><p>　　事先編號(hào)一段簡(jiǎn)易程序（程序要能體現(xiàn)芯片功能），將程序輸入到硬件電路的單片機(jī)中，觀察各個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)的功能是否正常運(yùn)行，如能正常運(yùn)行，說(shuō)明芯片沒(méi)有損壞，芯片可以使用

53、。</p><p>　　5.1.2 軟件調(diào)試</p><p>　　軟件調(diào)試是通過(guò)對(duì)用戶程序的連接、執(zhí)行來(lái)發(fā)現(xiàn)程序中存在的語(yǔ)法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除修正的過(guò)程。調(diào)試過(guò)程中，對(duì)程序?qū)崿F(xiàn)的是分模塊調(diào)試，先確認(rèn)模塊程序能夠運(yùn)行，再進(jìn)行調(diào)試的整體調(diào)試，這樣可以快速的檢查出程序程序?qū)崿F(xiàn)的功能與實(shí)體實(shí)際要求的區(qū)別，發(fā)現(xiàn)有區(qū)別也可以快速更改程序，直到程序能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)要求。最后將各個(gè)模塊組合后再調(diào)試程序，

54、確保各功能模塊能夠相同。</p><p><b>　　5.2 實(shí)物圖</b></p><p><b>　　圖5-1 正面</b></p><p><b>　　圖5-2 反面</b></p><p><b>　　5.3 調(diào)試結(jié)果</b></p>

55、<p>　　圖5-3 東西方向綠燈，南北方向紅燈</p><p>　　東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時(shí)間均為系統(tǒng)預(yù)設(shè)時(shí)間5s。</p><p>　　圖5-4 東西方向黃燈閃爍</p><p>　　5s過(guò)后，東西方向的黃燈開始閃爍，交通燈進(jìn)入等待狀態(tài)。</p><p>　　圖5-5 南北方向綠燈，東西方向紅燈</p>

56、<p>　　東西方向黃燈閃爍5s后變成紅燈，同時(shí)南北方向的綠燈亮5s。之后一直重復(fù)上述過(guò)程。</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)為期兩周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，加深了我對(duì)單片機(jī)的理解與使用。一些在課堂上學(xué)習(xí)到的很抽象的知識(shí)，通過(guò)我自己對(duì)單片機(jī)的制作、運(yùn)行、調(diào)試，在腦海里變的更加的清晰透徹。</p><p>

57、;　　我們本次課程設(shè)計(jì)看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但實(shí)際操作起來(lái)并不是非常順利。由于平時(shí)缺乏這方面的訓(xùn)練，所以萬(wàn)能板焊接起來(lái)并沒(méi)有想象中的好。最開始會(huì)出現(xiàn)短路，虛焊等情況，索性在硬件調(diào)試的時(shí)候都一一發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行了改正。最后完成所有的焊接，通電后并沒(méi)有如期的想象，而是所有的燈全部亮著，在同學(xué)的幫助下，詳細(xì)的檢查了一遍電路焊接情況，并沒(méi)有任何問(wèn)題，程序也無(wú)任何問(wèn)題。在我不斷的測(cè)試下，終于發(fā)現(xiàn)，上拉電阻太小，導(dǎo)致單片機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)電壓太小，無(wú)法輸出，在換掉上拉電

58、阻后，電路終于運(yùn)行起來(lái)。在此深深感謝老師的指導(dǎo)以及同學(xué)的幫助。</p><p>　　通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我也知道了就算是很簡(jiǎn)單的事情，也不能懈怠，也是需要一定的知識(shí)和耐心去對(duì)待的，而且，通過(guò)實(shí)踐，自己對(duì)單片機(jī)也有了一定的了解。最后，還要謝謝給過(guò)我?guī)椭耐瑢W(xué)們和老師，沒(méi)有你們的幫助也不會(huì)讓我順利的完成這次課程設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></

59、p><p>　　[1]唐駿翟 單片機(jī)原理與應(yīng)用 冶金工業(yè)出版社 2003.3</p><p>　　[2]肖紅兵 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) 自編教材</p><p>　　[3]何利民主編 單片機(jī)應(yīng)用文集 北京航空航天大學(xué)出版社 1991</p><p>　　[4]趙瑞鑫等 單片機(jī)原理及應(yīng)用教程 機(jī)械工業(yè)出版社 2005.7</p><p&

60、gt;　　[5]張毅剛 MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) 哈工大出版社 2004年第二版</p><p>　　[6]徐惠民、安德寧 單片微型計(jì)算機(jī)原理接口與應(yīng)用（第一版） 北京郵電大學(xué)出版社 1996</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附錄1 單片機(jī)控制交通燈設(shè)計(jì)原理圖</p><p>　　圖1 單

61、片機(jī)控制交通燈visio圖</p><p>　　附錄2 基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)PCB圖 </p><p>　　圖2 單片機(jī)控制交通燈PCB圖</p><p>　　附錄3 Proteus仿真圖</p><p>　　圖3 單片機(jī)控制交通燈Protsus仿真圖</p><p>　　附錄4 基于單片機(jī)的交通

62、燈設(shè)計(jì)C語(yǔ)言程序清單</p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　sbit RED_A=P0^0; // A

63、組為東西向指示燈</p><p>　　sbit YELLOW_A=P0^1;</p><p>　　sbit GREEN_A=P0^2;</p><p>　　sbit RED_B=P0^3; //B組為南北向指示燈</p><p>　　sbit YELLOW_B=P0^4;</p>&l

64、t;p>　　sbit GREEN_B=P0^5;</p><p>　　uchar Count=0,Flash_Count=0,Operation_Type=1; //軟件計(jì)數(shù)器設(shè)置</p><p>　　void T0_INT() interrupt 1 //T0中斷程序</p><p><b

65、>　　{</b></p><p>　　TH0=(65536-50000)/256; //設(shè)定初值</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p>　　switch(Operation_Type)</p><p><b>　　{&l

66、t;/b></p><p>　　case 1: // 模式1，東西向綠燈與南北向紅燈亮5秒</p><p>　　RED_A=0;YELLOW_A=0;GREEN_A=1;</p><p>　　RED_B=1;YELLOW_B=0;GREEN_B=0;</p><p>

67、　　if(++Count!=100)return; //模式1未到5秒?，种袛喾祷?lt;/p><p>　　Count=0; //模式1到5秒，計(jì)數(shù)器清零</p><p>　　Operation_Type=2;</p><p><b>　　break;&l

68、t;/b></p><p>　　case 2: //東西向綠燈滅，黃燈閃爍5次</p><p>　　if(++Count!=8)return;</p><p><b>　　Count=0;</b></p><p>　　YELLOW_A=!YELLOW

69、_A;</p><p>　　GREEN_A=0;</p><p>　　if(++Flash_Count!=10) return; //閃爍5次</p><p>　　Flash_Count=0;</p><p>　　Operation_Type=3;</p><p><b>　　break;</b

70、></p><p>　　case 3: //模式3，東西向紅燈與南北向綠燈亮5秒</p><p>　　RED_A=1;YELLOW_A=0;GREEN_A=0;</p><p>　　RED_B=0;YELLOW_B=0;GREEN_B=1; </p><p>　　

71、if(++Count!=100)return; //模式3未到5秒?，种袛喾祷?lt;/p><p>　　Count=0; //模式3已到5秒，計(jì)數(shù)器清零，改變?yōu)榈谒姆N狀態(tài)</p><p>　　Operation_Type=4;</p><p><b>　　break;</b

72、></p><p>　　case 4: //模式4.南北向綠燈滅，黃燈閃爍5次</p><p>　　if(++Count!=8)return;</p><p><b>　　Count=0;</b></p><p>　　YELLOW_B=!YELLOW_B;&l

73、t;/p><p>　　GREEN_B=0;</p><p>　　if(++Flash_Count!=10) return; //閃爍5次</p><p>　　Flash_Count=0;</p><p>　　Operation_Type=1;</p><p><b>　　break;</b>&

74、lt;/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　TMOD=0x01;</p><p>　　T

75、H0=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p><b>　　IE=0x82;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　while(1);</b></