單片機-智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書1</b></p><p><b>　　成員分工2</b></p><p><b>　　課題分析3</b></p><p>　　第一章 80C51單片機5<

2、;/p><p>　　1.1單片機的概念5</p><p>　　1.280C51單片機簡介5</p><p>　　1.2.180C51單片機內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)5</p><p>　　1.2.280C51單片機的封裝與信號引腳7</p><p>　　1.2.380C51單片機的內(nèi)部存儲器8</p>

3、<p>　　1.2.480C51單片機的時鐘與時序11</p><p>　　第二章 總體方案12</p><p>　　2.1畫出原理框圖12</p><p>　　2.2了解Proteus的編輯環(huán)境ISIS12</p><p>　　2.3了解ISIS電路圖的繪制基本常識13</p><p>

4、　　2.4了解仿真時電路故障的排除方法14</p><p>　　第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計16</p><p>　　3.1元器件的選擇16</p><p>　　3.1.1紅黃綠三色LED燈16</p><p>　　3.1.2倒計時顯示LED數(shù)碼管16</p><p>　　3.1.3控制開關(guān)18<

5、/p><p>　　3.2單元電路的設(shè)計18</p><p>　　3.3電路連接18</p><p>　　第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計20</p><p>　　4.1程序流程圖20</p><p>　　4.2匯編程序21</p><p>　　4.3Proteus仿真26</p&g

6、t;<p>　　第五章 設(shè)計總結(jié)29</p><p>　　5.1心得體會29</p><p>　　5.2參考文獻29</p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　題目：智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　設(shè)計要求<

7、;/b></p><p>　　1．用發(fā)光二極管模擬交通信號燈，用按鍵開關(guān)模擬車輛檢測信號。</p><p>　　2．A、B兩車道交叉組成十字路口，A是主車道，B是支道。正常情況下，A、B兩車道輪流放行，A放行50s，B放行30s，各含5s警告時間。</p><p>　　3．交通繁忙時，該系統(tǒng)應(yīng)有手受控開關(guān)緩解交通擁擠狀況，其中一車道放行期間，另一車道繁忙，可通

8、過開關(guān)獲得15s放行時間。</p><p>　　4．有緊急車輛通過時，另需一開關(guān)設(shè)置兩車道均禁止通行20s。</p><p><b>　　主要功能模塊</b></p><p>　　智能交通燈控制系統(tǒng)主要功能模塊包括電源電路、單片機主控電路、按鍵控制電路和道路顯示電路組成。根據(jù)具體情況選擇合適型號的單片機，發(fā)光二極管，開關(guān)等硬件設(shè)備進行設(shè)計。&l

9、t;/p><p><b>　　要求完成的主要任務(wù)</b></p><p>　　1. 根據(jù)功能要求完成硬件電路設(shè)計，提供硬件電路圖。</p><p>　　2. 使用匯編或者C語言完成軟件部分設(shè)計，實現(xiàn)相應(yīng)功能。要求程序加注釋并提供軟件流程圖。</p><p>　　3. 使用Proteus軟件進行系統(tǒng)仿真，并提供仿真截圖，測試數(shù)

10、據(jù)，誤差分析。</p><p><b>　　時間安排</b></p><p>　　2012.3.26～2012.4.8 收集資料，確定設(shè)計方案</p><p>　　2012.4.9～2012.5.27 系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　2012.5.28～2012.6.10 撰寫課程設(shè)計論文及提交</p

11、><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 </p><p><b>　　課題分析</b></p><p><b>　　概述</b></p><p>　　單片機是計算機技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)和控制技術(shù)的綜合產(chǎn)物。經(jīng)過30多年的發(fā)展歷程

12、，單片機應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛和深入。可以毫不夸張的說，任何設(shè)備和產(chǎn)品的自動化、數(shù)字化和智能化都離不開單片機。這里我們選用當(dāng)今應(yīng)用最為廣泛的8位單片機80C51來完成智能交通控制系統(tǒng)的設(shè)計，并用Proteus進行仿真。</p><p><b>　　智能交通的意義</b></p><p>　　國內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路口，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈。加上一個倒計時

13、的顯示計時器來控制行車。對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)實際行車過程中出現(xiàn)的情況，還存在以下缺點：</p><p>　　經(jīng)常出現(xiàn)的情況是某一車道車輛較多，放行時間應(yīng)該長一些，另一車道車輛較少，放行時間應(yīng)該短些。</p><p>　　沒有考慮緊急車通過時，兩車道應(yīng)采取的措施，例如，消防車執(zhí)行緊急任務(wù)通過時，兩車道的車都應(yīng)停止，讓緊急車通過。</p><

14、;p>　　基于傳統(tǒng)交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計過于死板，紅綠燈交替是間過于程式化的缺點，智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計就更顯示出了它的研究意義，它能根據(jù)道路交通擁護，交叉路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況。利用單片機控制技術(shù)．提出了軟件和硬件設(shè)計方案，能夠?qū)崿F(xiàn)道路的最大通行效率。</p><p><b>　　Proteus</b></p><p>　　Proteus強大的單片機系統(tǒng)設(shè)計與仿

15、真功能，使它可成為單片機系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)和改進手段之一。全部過程都是在計算機上通過Proteus來完成的。其過程一般也可分為三步：</p><p>　　在ISIS平臺上進行單片機系統(tǒng)電路設(shè)計、選擇元器件、接插件、連接電路和電氣檢測等。簡稱Proteus電路設(shè)計。</p><p>　　在ISIS平臺或其他平臺（如Keil平臺）上進行單片機系統(tǒng)程序設(shè)計、編譯、匯編編譯、代碼級調(diào)試，最后生成目標(biāo)代碼

16、文件（*. hex）。簡稱Proteus源程序設(shè)計和生成目標(biāo)代碼文件。</p><p>　　在ISIS平臺上將目標(biāo)代碼文件加載到單片機系統(tǒng)中，并實現(xiàn)單片機系統(tǒng)的實時交互、協(xié)同仿真。它在相當(dāng)程度上反映了實際單片機系統(tǒng)的運行情況。簡稱Proteus仿真。</p><p><b>　　要求分析</b></p><p>　　以紅黃綠三色LED燈模擬交通

17、信號燈，以二位LED數(shù)碼管顯示倒計時。</p><p>　　A、B兩車道交叉組成十字路口，A是主車道，B是支道。正常情況下，A、B兩車道輪流放行，過程如下：</p><p>　　A綠燈放行共50s，通行15S之后開始允許轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向包括左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，期間B為紅燈禁止前行且禁止轉(zhuǎn)向；</p><p>　　50s結(jié)束后，AB均有5s黃燈警告時間；</p>&l

18、t;p>　　B綠燈放行共30s，通行15S之后開始允許轉(zhuǎn)向，期間A為紅燈禁止前行且禁止轉(zhuǎn)向；</p><p>　　30s結(jié)束后，AB均有5s黃燈警告時間。</p><p>　　交通繁忙時，有手受控開關(guān)緩解交通擁擠狀況，其中一車道放行期間，另一車道繁忙，通過開關(guān)可獲得15s放行時間。額外放行時間結(jié)束后紅綠燈返回之前中斷時刻的狀態(tài)繼續(xù)。</p><p>　　有緊急

19、車輛通過時，另有開關(guān)設(shè)置AB均禁止通行20s，期間AB全部黃燈警告。</p><p>　　第一章 80C51單片機</p><p><b>　　單片機的概念</b></p><p>　　單片機是集成在一個芯片上的計算機，全稱單片微型計算機SCMC（Single Chip Micro-Computer）。單片機是計算機、自動控制和大規(guī)模集成電路

20、技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，融計算機結(jié)構(gòu)和控制功能于一體，是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。單片微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。</p><p>　　通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。</p><p>　　單片

21、機經(jīng)過1、2、3三代的發(fā)展，目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。</p><p>　　80C51單片機簡介</p><p>　　80C51是8位單片機中一個最基本、最典型的芯片型號，是MCS-51系列單片機中8051的改進型,使用相當(dāng)廣泛。</p><p>　　80C51單片機內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)

22、</p><p>　　80C51單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行I/O接口、串行接口、中斷系統(tǒng)、時鐘電路、位處理器等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。 </p><p><b>　　中央處理器CPU</b></p><p>　　中央處理器CPU（Cen

23、tral Processing Unit）是整個單片機的核心部件，包含運算電路和控制電路兩大部分，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。</p><p>　　內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器(RAM)</p><p>　　80C51內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專

24、用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。</p><p>　　內(nèi)部程序存儲器(ROM)</p><p>　　包括ROM（4Kx8）和程序地址寄存器等。80C51共有4KB掩膜ROM，用于存放用戶程序、原始數(shù)據(jù)或表格，簡稱內(nèi)部ROM。</p><p&

25、gt;　　圖1.1 80C51芯片邏輯結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　定時/計數(shù)器(ROM)</p><p>　　80C51共有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，用以實現(xiàn)定時或計數(shù)功能，并以此產(chǎn)生的中斷對單片機進行控制。</p><p>　　并行輸入輸出(I/O)口</p><p>　　8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，以實

26、現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入與輸出。</p><p><b>　　全雙工串行口</b></p><p>　　8051內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。</p><p><b>　　中斷系統(tǒng)</b></p><p>　　8051具備

27、較完善的中斷功能，共有5個中斷源，即外中斷2個、定時/計數(shù)器中斷2個和串行中斷1個。全部中斷分為高級和低級共兩個優(yōu)先級別，可滿足不同的控制要求。</p><p><b>　　時鐘電路</b></p><p>　　80C51內(nèi)置最高頻率達12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但石英晶體和微調(diào)電容需外接。</p><p><

28、b>　　位處理器</b></p><p>　　單片機主要用于控制，需要較強的位處理功能，因此，位處理器是它的必要組成部分，也稱布爾處理器。</p><p><b>　　內(nèi)部總線</b></p><p>　　上述這些部件通過總線連接起來，才能構(gòu)成一個完整的計算機系統(tǒng)。芯片內(nèi)的地址信號、數(shù)據(jù)信號和控制信號都是通過總線傳輸?shù)??？偩€結(jié)

29、構(gòu)減少了單片機的連線和引腳，提高了集成度和可靠性?？偩€結(jié)構(gòu)如圖1.2所示</p><p>　　圖1.2 80C51內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)</p><p>　　80C51單片機的封裝與信號引腳</p><p><b>　　芯片封裝形式</b></p><p>　　（a）引腳排列

30、 （b）邏輯符號</p><p>　　圖1.3 80C51單片機芯片引腳及邏輯符號</p><p>　　80C51有40引腳雙列直插式DIP（Dual In line Package）和44引腳方形扁平式QFP（Quad Flat Package）共兩種封裝形式。本設(shè)計采用40引腳DIP形式，其引腳排列及芯片邏輯符號如圖1.3所示。</p><p>

31、;<b>　　芯片引腳簡介</b></p><p>　　80C51的40個引腳主要包括：</p><p><b>　　+5V電源Vcc</b></p><p><b>　　地線Vss</b></p><p>　　外置石英振蕩器的時鐘線XTAL1和XTAL2</p>

32、<p><b>　　復(fù)位信號RST</b></p><p>　　訪問程序存儲器控制信號EA</p><p>　　外部程序存儲器讀選通信號PSEN</p><p>　　地址鎖存控制信號ALE</p><p>　　4組8位共32個I/O口線</p><p><b>　　芯片引腳的

33、第二功能</b></p><p>　　隨著單片機功能的增強，而又由于簡化、工藝或標(biāo)準(zhǔn)等原有，芯片引腳數(shù)目總是有限的，所以，“引腳復(fù)用”現(xiàn)象在單片機中十分常見。</p><p>　　80C51的引腳復(fù)用主要集中在P3口線上，P3口線的第二功能見表1.1.</p><p>　　表1.1 P3口線的第二功能</p><p>　　80C5

34、1單片機的內(nèi)部存儲器</p><p>　　一般的，單片機芯片的內(nèi)部存儲器包括數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器。</p><p><b>　　內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū)</b></p><p>　　80C51單片機的數(shù)據(jù)存儲器共有256個單元，按照功能又把其劃分為兩部分：低128單元區(qū)和高128單元區(qū)，如圖1.4所示。</p><p>　　低1

35、28單元區(qū)包括：</p><p>　　寄存器區(qū)，內(nèi)部RAM前32個單元，分為4組</p><p>　　位尋址區(qū)，內(nèi)部RAM的20H-2FH單元</p><p>　　用戶數(shù)據(jù)區(qū)，內(nèi)部RAM的30H-7FH單元</p><p>　　高128單元區(qū)共專用寄存器（SFR）使用，單元地址為80H-FFH，用于存放相應(yīng)功能部件的控制命令、狀態(tài)、或數(shù)據(jù)。8

36、0C51除去程序計數(shù)器PC外，還有21個專用寄存器。參看表1.2。</p><p>　　圖1.4 80C51內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器</p><p><b>　　內(nèi)部程序存儲器</b></p><p>　　在80C51中，程序存儲器被用來存放程序、常數(shù)或表格等。其片內(nèi)有4K字節(jié)的ROM存儲單元，地址為0000H～0FFFH。</p><

37、;p>　　在程序存儲器中，以下6個單元具有特殊含義：</p><p>　　0000H：單片機復(fù)位后，PC＝0000H，程序從0000H開始執(zhí)行指令。 </p><p>　　0003H：外部中斷0入口地址。</p><p>　　000BH：定時器0中斷入口地址。 0013H：外部中斷1入口地址。</p><p>　　001BH：定時器1中

38、斷入口地址。</p><p>　　0023H：串行口中斷入口地址。</p><p>　　在系統(tǒng)中斷相應(yīng)之后，將自動轉(zhuǎn)到各中斷入口地址處執(zhí)行程序，而中斷服務(wù)程序一般無法存放于幾個單元之內(nèi)，因此在中斷入口地址處往往存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令進行跳轉(zhuǎn)，以便執(zhí)行中斷服務(wù)程序。</p><p>　　表1.2 80C51專用寄存器一覽表</p><p>　　

39、80C51單片機的時鐘與時序</p><p>　　為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，單片機必須有時鐘信號，一是以使系統(tǒng)在時鐘信號的控制下按時序協(xié)調(diào)工作。時序是指令執(zhí)行過程中各信號之間的相互時間關(guān)系。</p><p><b>　　時鐘電路</b></p><p><b>　　內(nèi)部時鐘方式</b></p><p&

40、gt;　　單片機的時鐘電路由振蕩電路和分頻電路組成。</p><p>　　在80C51芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2，在芯片的外部通過這兩個引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中的電容一般取30pF左右，而晶體的振蕩頻率范圍通常是1.2MHz～33MHz。</p><p><b>　　

41、外部時鐘方式</b></p><p>　　在由多片單片機組成的系統(tǒng)中，為了各單片機之間時鐘信號的同步，引入唯一的外部脈沖信號作為各單片機的振蕩脈沖。這時外部的脈沖信號是經(jīng)XTAL1引腳注入，XTAL2引腳懸空。</p><p><b>　　機器周期</b></p><p>　　80C51采用同步控制方式，因此有固有的機器周期。一個機

42、器周期共有12個震蕩脈沖周期，則當(dāng)晶振頻率為12MHz時，一個機器周期為1us。</p><p><b>　　第二章 總體方案</b></p><p><b>　　畫出原理框圖</b></p><p>　　在仔細(xì)分析設(shè)計要求的前提下，把系統(tǒng)要完成的任務(wù)分配給若干個單元電路，畫出一個能表示各單元功能和關(guān)系的原理框圖。依靠原

43、理框圖,可為下一步的器件選擇和布線提供依據(jù)和參考。原理框圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 智能交通設(shè)計原理圖</p><p>　　了解Proteus的編輯環(huán)境ISIS</p><p>　　目前比較流行的或應(yīng)用廣泛的繪制軟件包有Proteus、Protel和ORCAD/STD。亦可用電子工作平臺multisim。Proteus集成了高級原理布圖、混合

44、模式SPICE仿真、PCB設(shè)計以及自動來實現(xiàn)一個完整的電子設(shè)計系統(tǒng)。其中，ISIS是智能原理圖輸入系統(tǒng)是Proteus系統(tǒng)的中心，該編輯環(huán)境具有友好的人機交互界面，并且設(shè)計功能強大，使用方便，易于掌握。ISIS繪制環(huán)境如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 ISIS繪制環(huán)境</p><p>　　了解ISIS電路圖的繪制基本常識</p><p>　　用Prot

45、eus的ISIS繪制電路圖時應(yīng)注意：</p><p><b>　　引腳的隱藏</b></p><p>　　Proteus中電源引腳和接地引腳默認(rèn)都是隱藏的，由系統(tǒng)自動分配。</p><p>　　布局合理、排列均勻、圖面清晰、便于看圖、有利于對圖的理解和閱讀</p><p>　　有時一個總電路圖由幾部分組成，繪制時應(yīng)盡量把

46、總電路圖畫在一張紙上。如果電路比較復(fù)雜，需繪制幾張圖，則應(yīng)把主電路圖畫在一張圖紙上，而把一些比較獨立或次要的部分畫在另外的圖紙上，并在圖的斷口兩端做上標(biāo)記，標(biāo)出信號從一張圖到另一張圖的引出點和引入點，以此說明各圖紙在電路連線之間的關(guān)系。</p><p><b>　　注意信號的流向</b></p><p>　　一般從輸入端或信號源畫起，從左到右或從上到下按信號的流向依次

47、畫出各單元電路，而反饋通路的信號流向則與此相反。 </p><p>　　圖形符號要標(biāo)準(zhǔn)，圖中應(yīng)加適當(dāng)?shù)臉?biāo)注 </p><p>　　電路圖中的中、大規(guī)模集成電路器件，一般用方框表示，在方框中標(biāo)出它的型號，在方框的邊線兩側(cè)標(biāo)出每根線的功能名稱和管腳號。除中、大規(guī)模器件外，其余元器件符號應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　　連接線應(yīng)為直線，并且交叉和折彎應(yīng)最少</p&g

48、t;<p>　　通常連接線可水平或垂直布置，一般不畫斜線?；ハ噙B通的交叉線，應(yīng)在交叉處用圓點表示。根據(jù)需要，可以在連接線上加注信號名或其它標(biāo)記，表示其功能或去向。有的連線可用符號表示，例如器件的電源一般標(biāo)電源電壓的數(shù)值，地線用符號“⊥”表示。</p><p>　　了解仿真時電路故障的排除方法</p><p>　　仿真時連接的電路一般比較復(fù)雜,參數(shù)計算一般比較繁瑣,當(dāng)出現(xiàn)線路未

49、連接到位、錯連、短路,選用儀器的參數(shù)設(shè)置錯誤或不合適時,就可能使仿真得不到預(yù)期的結(jié)果，甚至沒有結(jié)果，這時就需要進行電路故障的排出，具體方法有以下幾點：</p><p><b>　　信號尋跡法</b></p><p>　　尋找電路故障時，一般可以按信號的流程逐級進行。從電路的輸入端加入適當(dāng)?shù)男盘枺锰摂M示波器或電壓探針等儀器逐級檢查信號在電路內(nèi)各部分傳輸?shù)那闆r，根據(jù)電路

50、的工作原理分析電路的功能是否正常，如果有問題，應(yīng)及時處理。調(diào)試電路時也可以從輸出級向輸入級倒推進行，信號從最后一級電路的輸入端加入，觀察輸出端是否正常，然后逐級將適當(dāng)信號加入前面一級電路輸入端，繼續(xù)進行檢查。 </p><p><b>　　對分法</b></p><p>　　把有故障的電路分為兩部分，先檢查這兩部分中究竟是哪部分有故障，然后再對有故障的部分對分檢測，一

51、直到找出故障為止。采用“對分法”可減少調(diào)試工作量。</p><p><b>　　分割測試法</b></p><p>　　對于一些有反饋的環(huán)行電路，如振蕩器、穩(wěn)壓器等電路，它們各級的工作情況互相有牽連，這時可采取分割環(huán)路的方法，將反饋環(huán)去掉，然后逐級檢查，可更快地查出故障部分。對自激振蕩現(xiàn)象也可以用此法檢查。 </p><p><b>

52、　　電容器旁路法</b></p><p>　　如遇電路發(fā)生自激振蕩或寄生調(diào)幅等故障，檢測時可用一只容量較大的電容器并聯(lián)到故障電路的輸入或輸出端，觀察對故障現(xiàn)象的影響，據(jù)此分析故障的部位。在放大電路中，旁路電容開路，使負(fù)反饋加強，輸出量下降，此時用適當(dāng)?shù)碾娙莶⒙?lián)在旁路電容兩端，就可以看到輸出幅值恢復(fù)正常，也就可以斷定旁路電容的問題。這種檢查可能要多處實驗才有結(jié)果，這時要細(xì)心分析可能引起故障的原因。<

53、;/p><p><b>　　對比法</b></p><p>　　將有問題的電路的狀態(tài)、參數(shù)與相同的正常電路進行逐項對比。此方法可以比較快地從異常的參數(shù)中分析出故障。 </p><p><b>　　替代法</b></p><p>　　把已調(diào)試好的單元電路代替有故障或有疑問的相同的單元電路（注意共地），這樣

54、可以很快判斷故障部位。</p><p><b>　　靜態(tài)測試法</b></p><p>　　故障部位找到后，要確定是哪一個或哪幾個元器件有問題，最常用的就是靜態(tài)測試法和動態(tài)測試法。靜態(tài)測試就是用各種虛擬測試儀表測試電阻值、電容器是否合適、電路是否斷或短路，晶體管和集成電路的各引腳電壓是否正常等。這種測試是在電路不加信號時進行的，所以叫靜態(tài)測試。通過這種測試可發(fā)現(xiàn)元器件

55、的故障。 </p><p><b>　　動態(tài)測試法</b></p><p>　　當(dāng)靜態(tài)測試還不能發(fā)現(xiàn)故障時，可采用動態(tài)測試法。測試時在電路輸入端加上適當(dāng)?shù)男盘栐贉y試元器件的工作情況，觀察電路的工作狀況，分析、判別故障原因。</p><p>　　第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　元器件的選擇&l

56、t;/b></p><p>　　由設(shè)計要求和原理框圖可知，在Proteus中仿真智能交通燈系統(tǒng)所需的元器件包括：80C51單片機、紅黃綠三色LED燈、倒計時顯示LED數(shù)碼管和控制開關(guān)，80C51單片機已在前面介紹，下面就其他幾個器件一一介紹。</p><p><b>　　紅黃綠三色LED燈</b></p><p>　　Proteus中提供

57、了專門的交通燈模塊TRAFFIC LIGHTS，位于ACTIVE庫中，由紅黃綠三色組成，內(nèi)部三色燈采用共陰極接法，對外有3個引腳（實際應(yīng)為4個，Proteus中默認(rèn)隱藏了電源和接地引腳），分別對應(yīng)一種顏色的燈，使用時只要令需點亮的燈接高電平，不需點亮的燈接低電平即可，接線方便簡單。TRAFFIC LIGHTS如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 TRAFFIC LIGHTS</p><

58、;p>　　倒計時顯示LED數(shù)碼管</p><p>　　（a）7SEG-MPX2-CA模塊 （b）符號和引腳 （c）內(nèi)部共陽極接法</p><p>　　圖3.2 8段LED數(shù)碼管</p><p>　　由于設(shè)計要求中需要顯示的倒計時最長為50s，2位8段的數(shù)碼管足以滿足設(shè)計要求。Proteus的DISPLAY庫中提供了多種顯示數(shù)

59、碼管，我們選用其中的7SEG-MPX2-CA作倒計時的顯示用。如圖3.2（a）所示</p><p>　　7SEG-MPX2-CA內(nèi)部采用共陽極接法，A-G引腳分別對應(yīng)“8”字形的其中一段，共7段，相應(yīng)段的引腳接低電平是點亮，接高電平時熄滅，DP為小數(shù)點對應(yīng)的引腳。符號和引腳關(guān)系如圖3.2（b）所示，內(nèi)部接法如圖3.2（c）所示。</p><p><b>　　段碼</b>

60、;</p><p>　　所謂段碼就是為數(shù)碼管顯示提供的各段狀態(tài)組合，字形代碼。7段數(shù)碼管的段碼為7位，8段數(shù)碼管的段碼為8位，用一個字節(jié)即可表示。在段碼字節(jié)中代碼位與各段發(fā)光二極管的對應(yīng)關(guān)系如下： </p><p>　　段碼的值與數(shù)碼管公共引腳的接法(共陽極和共陰極)有關(guān)。以8段數(shù)碼管共陽極為例，顯示十六進制數(shù)的段碼值如表3.1所示。</p><p>　　表3.1共

61、陽極十六進制數(shù)段碼表</p><p><b>　　動態(tài)顯示</b></p><p>　　LED顯示器多采用動態(tài)顯示方式，全部數(shù)碼管共用一套段碼驅(qū)動電路。顯示時通過位控信號采用掃描的方法逐位地循環(huán)點亮各位數(shù)碼管。動態(tài)顯示雖然在任一時刻只有一位數(shù)碼管被點亮，但是由于人眼具有的視覺暫留效應(yīng)，看起來與全部數(shù)碼管持續(xù)點亮的效果完全一樣。LED顯示器動態(tài)顯示需要為各位提供段碼以及

62、相應(yīng)的位控制，此即通常所說的段控和位控。</p><p><b>　　控制開關(guān)</b></p><p>　　Proteus中提供了多種開關(guān)，這里我們選擇最簡單的BUTTON模塊即可，有兩個接線引腳，位于ACTIVE庫中。</p><p><b>　　單元電路的設(shè)計</b></p><p>　　根據(jù)系

63、統(tǒng)指標(biāo)和功能框圖，明確任務(wù)，進行各單元電路的設(shè)計，每個單元電路設(shè)計前都需明確本單元電路的任務(wù)，詳細(xì)擬定出單元電路的性能指標(biāo)。注意各單元電路之間的相互配合和前后級之間的關(guān)系，盡量簡化電路結(jié)構(gòu)。注意各部分輸入信號、輸出信號和控制信號的關(guān)系。選擇單元電路的組成形式，模仿成熟的先進的電路，或進行創(chuàng)新或改進，但都必須保證性能要求。</p><p>　　本智能交通燈系統(tǒng)所需的單元電路由開關(guān)控制電路、80C51單片機主電路、紅

64、黃綠三色燈電路和倒計時顯示電路構(gòu)成，各個單元之間的關(guān)系較為簡單和明確，只需和主電路以此進行連接即可。</p><p><b>　　電路連接</b></p><p>　　在ISIS的模塊庫中找到所需的各個元器件，按照繪圖的基本原則進行電路的繪制，將各個元器件連接為一個功能完善的整體，構(gòu)成智能交通燈控制系統(tǒng)。如圖3.3所示。</p><p>　　如

65、圖中所示，南北方向記為AB車道，東西方向記為CD車道，A、B、C和D路口各有兩個紅黃綠三色LED燈和一個2位8段倒計時顯示LED數(shù)碼管，其中靠近中間黃色路中分界線的一個三色LED燈模擬的是轉(zhuǎn)向燈。U2為非門，用來使倒計時顯示LED數(shù)碼管交替工作，實現(xiàn)動態(tài)顯示。</p><p>　　圖3.3 智能交通燈控制系統(tǒng)連接圖</p><p>　　第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計</p><

66、;p><b>　　程序流程圖</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計的具體要求,畫出程序的流程圖如圖4.1所示</p><p>　　圖4.1 程序流程圖</p><p><b>　　匯編程序</b></p><p>　　Proteus的ISIS編輯環(huán)境即可完成源代碼程序的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試

67、等任務(wù)，相當(dāng)?shù)姆奖?，?chuàng)建源代碼文件的步驟如下：</p><p>　　打開Proteus的ISIS編輯環(huán)境，在sources菜單中，選擇“Add/Remove Sources files…”項,將打開Add/Remove Sources Code Files對話框。</p><p>　　單擊“New”按鈕，選擇保存的路徑，即可新建一個“*.ASM”文件。</p><p&g

68、t;　　在Code Generation Tool下拉菜單中選擇“ASEM51”代碼生成工具。</p><p>　　點擊“OK”完成ASM文件的創(chuàng)建</p><p>　　源代碼文件創(chuàng)建好以后，在sources菜單中就會出現(xiàn)剛剛新建的ASM文件的序號和名稱，單擊即可開始源代碼的編輯。</p><p>　　下面是智能交通燈控制系統(tǒng)的匯編源代碼，諸多不足，僅供參考：<

69、;/p><p>　　org 0000h</p><p>　　ljmp Main</p><p>　　org 0003h ;外部中斷0,繁忙時手控開關(guān)</p><p>　　ljmp WInt0</p><p>　　org

70、 000bh ;定時器0中斷</p><p>　　ljmp T0Int</p><p>　　org 0013h ;外部中斷1,緊急情況手控開關(guān)</p><p>　　ljmp WInt1</p><p><b

71、>　　Main:</b></p><p>　　mov IE,#10000111b ;中斷允許</p><p>　　mov TCON,#0h ;低電平觸發(fā)方式</p><p>　　mov IP,#00000010b ;定時0設(shè)為高級中斷</p><

72、;p>　　mov p1,#00010110b ;p1.7置0為外部中斷提供低電信號</p><p>　　;p1.2和p1.4置1表示AB和CD當(dāng)前禁止轉(zhuǎn)向</p><p>　　;p1.1置1表示AB線路通行</p><p>　　mov dptr,#4000h ;dptr設(shè)置數(shù)碼管顯示的首地址</p

73、><p>　　mov r0,#51d ;r0設(shè)置倒計時的秒數(shù)</p><p>　　mov r1,#15d ;r1設(shè)置何時轉(zhuǎn)向</p><p>　　clr c ;將p1.0當(dāng)前的值放入CY</p><p>　　mov

74、 00h,c ;將c中的內(nèi)容保存在00h,以免后面的程序改變c</p><p>　　call Deldis ;調(diào)用50s延時且數(shù)碼管倒計時的Deldis子程序</p><p>　　mov p1,#01000000b ;50s后黃燈開始亮,其他燈均不亮</p><p>　　mov

75、 dptr,#405Ah</p><p>　　mov r0,#6d</p><p>　　mov r1,#0d </p><p>　　call Deldis ;調(diào)用5s延時且數(shù)碼管倒計時的Deldis子程序</p><p>　　mov p1,#00010101b

76、 ;p1.7置0為外部中斷提供低電信號</p><p>　　;p1.2和p1.4置1表示AB和CD當(dāng)前禁止轉(zhuǎn)向</p><p>　　;p1.0置1表示CD線路通行</p><p>　　mov dptr,#4028h</p><p>　　mov r0,#31d</p><p>　　mov

77、 r1,#15d</p><p>　　setb c ;將p1.0當(dāng)前的值放入CY</p><p>　　mov 00h,c ;將c中的內(nèi)容保存在00h,以免后面的程序改變c </p><p>　　call Deldis ;調(diào)用30s延時且數(shù)碼管倒計時的Deld

78、is子程序</p><p>　　mov p1,#01000000b ;50s后黃燈開始亮,其他燈均不亮</p><p>　　mov dptr,#405Ah</p><p>　　mov r0,#6d</p><p>　　mov r1,#0d</p><p>

79、　　call Deldis ;調(diào)用5s延時且數(shù)碼管倒計時的Deldis子程序</p><p>　　sjmp Main ;開始新一輪的循環(huán)</p><p>　　WInt0: ;緊急情況中斷程序</p><p>　　push

80、 PSW ;以下6行代碼為保護現(xiàn)場</p><p>　　mov r2,p1</p><p>　　mov 50h,r0</p><p>　　mov 51h,r1</p><p>　　mov 52h,dpl</p><p>

81、　　mov 53h,dph</p><p>　　mov p1,#01000000b ;緊急情況時黃燈警告3s</p><p>　　mov dptr,#405Eh</p><p>　　mov r0,#4d</p><p>　　mov r1,#0d </p&

82、gt;<p>　　call Deldis ;調(diào)用3s延時且數(shù)碼管倒計時的Deldis子程序</p><p>　　mov p1,#01000000b ;AB,CD黃燈亮,全線禁行20s</p><p>　　mov dptr,#403ch</p><p>　　mov r

83、0,#21d</p><p>　　mov r1,#0d</p><p>　　call Deldis ;調(diào)用20s延時且數(shù)碼管倒計時的Deldis子程序</p><p>　　pop PSW ;以下6行代碼為恢復(fù)現(xiàn)場</p><p>　　mov

84、 p1,r2</p><p>　　mov r0,50h</p><p>　　mov r1,51h</p><p>　　mov dpl,52h</p><p>　　mov dph,53h</p><p><b>　　reti</b><

85、/p><p>　　WInt1: ;繁忙中斷程序</p><p>　　push PSW ;以下6行代碼為保護現(xiàn)場</p><p>　　mov r2,p1</p><p>　　mov 50h,r0&

86、lt;/p><p>　　mov 51h,r1</p><p>　　mov 52h,dpl</p><p>　　mov 53h,dph</p><p>　　mov p1,#01000000b ;黃燈警告5s</p><p>　　mov

87、 dptr,#405Ah</p><p>　　mov r0,#6d</p><p>　　mov r1,#0d </p><p>　　call Deldis ;調(diào)用5s延時且數(shù)碼管倒計時的Deldis子程序</p><p>　　mov dptr,#4046h&

88、lt;/p><p>　　mov r0,#16d</p><p>　　mov r1,#0d</p><p>　　mov c,00h</p><p>　　jnc ABld ;AB通行時,如果CD繁忙,則轉(zhuǎn)到ABld</p><p>　　mov

89、 p1,# 00011010b</p><p>　　sjmp Int1Exit</p><p><b>　　ABld:</b></p><p>　　mov p1,# 00100101b</p><p><b>　　Int1Exit:</b></p&

90、gt;<p>　　call Deldis ;調(diào)用15s延時且數(shù)碼管倒計時的Deldis子程序</p><p>　　mov p1,#01000000b ;黃燈警告3s</p><p>　　mov dptr,#405Eh</p><p>　　mov r0,#4

91、d</p><p>　　mov r1,#0d </p><p>　　call Deldis ;調(diào)用3s延時且數(shù)碼管倒計時的Deldis子程序</p><p>　　pop PSW ;以下6行代碼為恢復(fù)現(xiàn)場</p><p>　　mov

92、 p1,r2</p><p>　　mov r0,50h</p><p>　　mov r1,51h</p><p>　　mov dpl,52h</p><p>　　mov dph,53h</p><p><b>　　reti</b>

93、</p><p>　　T0Int: ;定時中斷0</p><p>　　mov r5,a ;以下2行代碼為保護現(xiàn)場</p><p>　　push PSW</p><p>　　mov

94、 a,30h+1</p><p>　　jnz Goon</p><p>　　dec 30h</p><p><b>　　Goon:</b></p><p>　　dec 30h+1</p><p>　　mov a,30h

95、 </p><p>　　orl a,30h+1</p><p>　　jnz Exit </p><p>　　mov 30h,#high(20000)</p>

96、<p>　　mov 30h+1,#low(20000)</p><p>　　inc dptr</p><p>　　inc dptr </p><p>　　dec r0</p><p>　　dec r1</p><p&g

97、t;　　cjne r1,#0h,Exit</p><p>　　call T15s</p><p><b>　　Exit:</b></p><p>　　pop PSW ;以下2行代碼為恢復(fù)現(xiàn)場</p><p>　　mov

98、 a,r5</p><p><b>　　reti</b></p><p>　　Delay: ;兩位數(shù)碼管動態(tài)交替顯示延時程序</p><p>　　mov r6,#20</p><p>　　mov r7,#20<

99、/p><p>　　DelayLoop:</p><p>　　djnz r6,DelayLoop</p><p>　　djnz r7,DelayLoop</p><p><b>　　ret</b></p><p>　　T15s:

100、 ;在當(dāng)前綠燈線路使轉(zhuǎn)向綠燈點亮</p><p>　　mov c,p1.0</p><p>　　jnc ABtg </p><p>　　mov p1,#00100101b</p><p>　　sjmp

101、 T15sExit</p><p><b>　　ABtg:</b></p><p>　　mov p1,#00011010b</p><p><b>　　T15sExit:</b></p><p><b>　　ret</b></p><p&g

102、t;　　org 4000h ;定義數(shù)碼管倒計時顯示的字符 </p><p>　　DB 92H,0C0H,99H,90H,99H,80H,99H,0f8H,99H,82H,99H,92H,99H,99H,99H,0B0H,99H,0A4H,99H,0F9H</p><p>　　DB 99H,0C0H,0B0H,

103、90H,0B0H,80H,0B0H,0f8H,0B0H,82H,0B0H,92H,0B0H,99H,0B0H,0B0H,0B0H,0A4H,0B0H,0F9H</p><p>　　DB 0B0H,0C0H,0A4H,90H,0A4H,80H,0A4H,0f8H,0A4H,82H,0A4H,92H,0A4H,99H,0A4H,0B0H,0A4H,0A4H,0A4H,0F9H</p><p&g

104、t;　　DB 0A4H,0C0H,0F9H,90H,0F9H,80H,0F9H,0f8H,0F9H,82H,0F9H,92H,0F9H,99H,0F9H,0B0H,0F9H,0A4H,0F9H,0F9H</p><p>　　DB 0F9H,0C0H,0C0H,90H,0C0H,80H,0C0H,0f8H,0C0H,82H,0C0H,92H,0C0H,99H,0C0H,0B0H,0C0H,0A4H,0C0H

105、,0F9H</p><p><b>　　DB </b></p><p><b>　　0C0H,0C0H</b></p><p>　　Deldis: ;以秒倒計時,并使數(shù)碼管顯示相應(yīng)的倒計時時間</p><p>　　clr a

106、</p><p>　　mov TMOD,#02h ;方式2,定時器</p><p>　　mov TH0,#206d </p><p>　　mov TL0,#206d ;機器周期 = 12÷12MHZ=1uS</p><p>　　;（256-2

107、06）×1uS=50us</p><p><b>　　;定時常數(shù)=206</b></p><p>　　;對50us中斷計數(shù)20000次,就是1秒</p><p>　　setb TR0 ;開始定時</p><p>　　mov 30h,#high(20

108、000)</p><p>　　mov 30h+1,#low(20000)</p><p><b>　　Loop1:</b></p><p>　　setb p2.0</p><p>　　movc a,@a+dptr</p><p>　　mov p

109、0,a</p><p>　　call Delay</p><p>　　inc dptr</p><p>　　cpl p2.0</p><p>　　clr a</p><p>　　movc a,@a+dptr</p><p&

110、gt;　　mov p0,a</p><p>　　call Delay</p><p>　　mov a,dpl ;以下六行代碼為實現(xiàn)dptr-1</p><p>　　add a,#0FFh </p><p>　　mov dpl,a &

111、lt;/p><p>　　mov a,dph </p><p>　　addc a,#0FFh </p><p>　　mov dph,a</p><p>　　clr a</p><p>　　cjne r0,#0h,Loop1</p><

112、p><b>　　ret</b></p><p><b>　　end </b></p><p>　　代碼編輯完成后，單擊“Save”保存，就順利完成了源代碼文件的創(chuàng)建，接下來即可進行調(diào)試和仿真。</p><p><b>　　Proteus仿真</b></p><p>　　I

113、SIS支持源代碼的調(diào)試，在Debug菜單中單擊執(zhí)行【F12】按鈕或在仿真控制按鈕中單擊按鈕，即可開始調(diào)試和仿真，如果電路圖連接有錯誤或源代碼有錯誤，將會彈出錯誤警告窗口，并且指明了錯誤所在，找到錯誤的位置進行修改，重新開始調(diào)試，直到結(jié)果正確為止。仿真過程大致如下：</p><p>　　開始運行后，南北方向綠燈點亮，東西方向紅燈點亮，轉(zhuǎn)向燈均紅燈，同時數(shù)碼管從50顯示，每隔一秒數(shù)碼管減一，如圖4.2（a）。當(dāng)減到3

114、5時，南北方向轉(zhuǎn)向綠燈亮。如圖4.2（b）所示。</p><p>　　（a）剛開始時刻 （b）35s時南北轉(zhuǎn)向燈綠燈</p><p>　?。╟）50s后5s黃燈警告 （d）5s后東西通行南北進行</p><p>　　50s結(jié)束后，四路的黃燈開始點亮，數(shù)碼管同時從5開始

115、減一，如圖4.2（c）。當(dāng)減到0時，南北方向紅燈被點亮，東西方向綠燈被點亮，轉(zhuǎn)向燈均紅燈，同時數(shù)碼管從30顯示，每隔一秒數(shù)碼管減一，如圖4.2（d）。</p><p>　　當(dāng)減到15時，東西方向轉(zhuǎn)向綠燈亮。如圖4.2（e）所示。當(dāng)減到0時，四路的黃燈開始點亮，數(shù)碼管同時從5開始減一，如圖4.2（f）所示。減到0時，返回初始狀態(tài)，即圖4.2（a）所示狀態(tài)。在沒有外部中斷的情況下如此循環(huán)下去。</p>

116、<p>　　當(dāng)繁忙按鈕被按下時，即表明當(dāng)前通行道路車流量小，而另一道路繁忙，則四路的黃燈先開始點亮警告5s，然后繁忙道路臨時額外通行15s，如圖4.2（g）所示，</p><p>　　15s結(jié)束后四路的黃燈再點亮警告3s，如圖4.2（h）所示。結(jié)束后返回中斷之時的狀態(tài)。</p><p>　?。╡）15s時東西轉(zhuǎn)向燈綠燈 （f）30s后5s黃

117、燈警告</p><p>　?。╣）東西繁忙時臨時通行15s （h）繁忙結(jié)束后3s黃燈警告</p><p>　?。╥）緊急情況先黃燈警告3s （j）黃燈延續(xù)20s使緊急車輛通過</p><p>　　圖4.2 仿真各個過程示圖</p><p>　　當(dāng)緊急情況按鈕被按下時，無論當(dāng)

118、前哪條道路在通行，均出現(xiàn)四路的黃燈先開始點亮警告3s，如圖4.2（i）所示，然后是四路黃燈繼續(xù)亮，延時20s，使緊急車輛通過，如圖4.2（j）所示。結(jié)束后返回中斷之時的狀態(tài)。仿真過程表明設(shè)計要求已經(jīng)達到，智能交通燈控制系統(tǒng)的功能全部實現(xiàn)。</p><p><b>　　第五章 設(shè)計總結(jié)</b></p><p><b>　　心得體會</b><

119、/p><p>　　通過這次交通燈的課程設(shè)計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決現(xiàn)實問題的能力。使我在單片機的基本原理、單片機應(yīng)用學(xué)習(xí)過程中，以及在常用編程設(shè)計思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為一名合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。綜合課程設(shè)計讓我把以前學(xué)習(xí)到的知識得到鞏固和進一步的提高認(rèn)識，對已有知識有了更深層次的理解和認(rèn)識。在此，由于自身能力有限，在課程設(shè)計中碰到了很多的問題，我通過查閱相關(guān)書

120、籍、資料以及和周圍同學(xué)交流得到解決。</p><p>　　還有交通燈是我們生活中非常常見的一種東西，對于我們學(xué)以致用的這種能力得到了很好鍛煉，能夠為我們以后的工作于學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。</p><p>　　通過合作，我們的合作意識得到加強。合作能力得到提高。上大學(xué)后，很多同學(xué)都沒有過深入的交流，在設(shè)計的過程中，我們用了分工與合作的方式，每個人互責(zé)一定的部分，同時在一定的階段共同討論，以解決分工中