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指導(dǎo)教師：

道路交通信號(hào)燈是交通安全產(chǎn)品中的一個(gè)類別，是為了加強(qiáng)道路交通管理， 減少交通事故的發(fā)生，提高道路使用效率，改善交通狀況的一種重要工具。近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，使用單片可編程來(lái)實(shí)現(xiàn)交通燈的功能。利用單片機(jī)的外圍擴(kuò)展，顯示電路構(gòu)成基本硬件。然后編程實(shí)現(xiàn)對(duì)定時(shí)、控制、顯示電路的控制，然后調(diào)試，完成設(shè)計(jì)。

本此設(shè)計(jì)交通燈系統(tǒng)利用單片機(jī)AT89C52作為核心元件，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)信號(hào)燈對(duì)路面狀況的智能控制。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、實(shí)時(shí)性好、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，有廣泛的應(yīng)用前景。  

交通燈控制器設(shè)計(jì)主要功能是用單片機(jī)控制LED燈模擬指示。模擬東西南北方向的十字路口交通燈信號(hào)控制情況。本模擬系統(tǒng)由單片機(jī)硬/軟件系統(tǒng)，用keil和proteus軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)兩位8段數(shù)碼管和LED燈顯示系統(tǒng)，較好的模擬了交通路面的控制。

單片機(jī)具有性價(jià)比高、集成度高、可靠性好、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于各種智能儀器中。基于新型規(guī)則的可編程交通控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛、行人的控制，使的交通便于管理。所以，采用單片機(jī)自動(dòng)控制交通燈有現(xiàn)實(shí)的社會(huì)意義。

通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使學(xué)生不僅更加深刻領(lǐng)會(huì)微型計(jì)算機(jī)從硬件組成到軟件編程的基本原理和知識(shí)，而且更要學(xué)會(huì)應(yīng)用，務(wù)必做到理論和實(shí)踐相結(jié)合，掌握硬件分析、軟件設(shè)計(jì)的基本思想和方法，提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和工程實(shí)踐的能力。

2）紅綠燈不變期間，在七段數(shù)碼管上顯示每秒倒計(jì)時(shí)。

3）計(jì)時(shí)到最后5秒時(shí)，兩個(gè)方向的黃燈同時(shí)閃爍直至計(jì)時(shí)到0。

模擬交通燈控制器就是使用單片機(jī)來(lái)控制一些LED燈和數(shù)碼管，模擬真實(shí)交通燈的功能。當(dāng)南北主干道通車時(shí)綠燈亮，而東西次干道干道紅燈亮；當(dāng)55s通車時(shí)間到后，主干道綠燈熄滅，黃燈亮，黃燈亮5s后由主干道切換到次干道通車。此時(shí)主干道黃燈熄滅，紅燈亮，而次干道紅燈熄滅，綠燈亮，次干道開(kāi)始通車； 40s通車時(shí)間到后，次干道綠燈熄滅，黃燈亮，黃燈亮5s后由次干道切換到主干道通車。此時(shí)次干道黃燈熄滅，紅燈亮；而主干道紅燈熄滅，綠燈亮，如此不斷循環(huán)。紅、黃、綠交替閃亮，利用數(shù)碼管倒計(jì)數(shù)顯示間隔等，用于管理十字路口的車輛及行人交通。

利用AT89C52單片機(jī)完成交通信號(hào)燈控制器的設(shè)計(jì)，該交通信號(hào)燈控制器由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口，在每個(gè)入口處設(shè)置紅、綠、黃三色信號(hào)燈，數(shù)碼管顯示剩余時(shí)間。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時(shí)間停在禁行線外。用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號(hào)燈，8個(gè)共陰極數(shù)碼管顯示剩余時(shí)間，

根據(jù)設(shè)計(jì)功能及要求，我們可得系統(tǒng)的原理框圖如圖2-1所示。

圖2-1  系統(tǒng)原理圖(見(jiàn)51hei附件)

AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。

AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2 個(gè)讀寫(xiě)口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。

如下圖3-1所示：

圖3-1  AT89C52單片機(jī)

時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生MCS-52單片機(jī)工作時(shí)所必須的時(shí)鐘控制信號(hào)。其內(nèi)部電路在時(shí)鐘信號(hào)控制下，嚴(yán)格地按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作。在執(zhí)行指令時(shí)，CPU首先要到程序存儲(chǔ)器中取出需要執(zhí)行的指令操作碼，然后譯碼，并由時(shí)序電路產(chǎn)生一系列控制信號(hào)去完成指令所規(guī)定操作。

本設(shè)計(jì)采用12MHz晶振和兩個(gè)27Pf瓷片電容，他們構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。該電容的大小影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。為單片機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘。其中兩個(gè)瓷片電容起微調(diào)作用。 如圖3-2所示：

復(fù)位引腳RST通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2，斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。

復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。

該設(shè)計(jì)采用加電直接復(fù)位，復(fù)位電容采用10uF，電阻10000歐。加電瞬間，RES管腳為高電平。通過(guò)電阻回路放電，使電壓逐漸降為零，從而實(shí)現(xiàn)了復(fù)位功能。

其連接圖如下圖3-3所示：

此處采用的數(shù)碼管時(shí)共陰極數(shù)碼管，G、F、E、D、C、B、A七個(gè)端口是輸入端口，對(duì)其各位進(jìn)行賦值，置位則亮，復(fù)位則滅，用此來(lái)顯示出相應(yīng)的數(shù)字；1、2兩端口用來(lái)控制高位和低位的選通顯示，只要對(duì)端口置位，便可以選擇該端口，并對(duì)其所代表的位進(jìn)行賦值，顯示。數(shù)碼管如下圖3-5所示。

圖3-5 數(shù)碼管

一條主干道和一條次干道匯合成十字路口，南北方向道路為主干道，東西方向干道為次干道。每個(gè)路口都采用了三個(gè)LED燈來(lái)顯示，分別代表了紅黃綠三種燈，來(lái)模擬路口交通燈的變換。LED信號(hào)燈如下圖3-6所示。

圖3-6 LED信號(hào)燈設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求和所需電路，得到系統(tǒng)硬件總電路圖如圖3-7所示。

圖3-7 系統(tǒng)硬件總電路圖

4.2.1循環(huán)流程控制思路

打開(kāi)Proteus軟件，按照硬件系統(tǒng)圖3-7所示接線,連線完畢后，通過(guò)keil把編好的c語(yǔ)言程序轉(zhuǎn)換為.hex文件，并將其放入單片機(jī)內(nèi)。

設(shè)置好仿真器后，編譯程序無(wú)誤后調(diào)試執(zhí)行程序，結(jié)果顯示符合要求。

根據(jù)功能要求分別仿真各種情況下的亮燈情況，具體如下：

1.如下圖5-1仿真圖所示，南北方向主干道亮綠燈，東西次干道方向亮紅燈。

圖5-1  南北綠燈東西紅燈

2.如下圖5-2所示，南北方向倒計(jì)時(shí)5s后變?yōu)辄S燈，東西為綠燈。

圖5-2南北黃燈東西紅燈

3.如下圖5-3所示，東西方向變?yōu)榫G燈，南北方向變?yōu)榧t燈。

圖5-3南北紅燈燈東西綠燈

4.如下圖5-4所示，東西方向在變?yōu)辄S燈

設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來(lái)說(shuō)掌握單片機(jī)的開(kāi)發(fā)技術(shù)是十分重要的。

這次的單片機(jī)設(shè)計(jì)大概用了一個(gè)月的時(shí)間，在這一個(gè)月的時(shí)間當(dāng)中，雖然開(kāi)始遇到了很多的困難，但是由于合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)安排，分工合作，并各自查閱了相關(guān)的資料，最后在大家共同努力下我們順利地完成了本次單片機(jī)設(shè)計(jì)，同時(shí)也學(xué)到了很多東西。

回顧起此次單片機(jī)設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在整整一星期的日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。例如我們?cè)谠O(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示的時(shí)候，剛開(kāi)始的時(shí)候，由于對(duì)數(shù)碼管引腳的不熟悉，我們都無(wú)法讓數(shù)字顯示，后來(lái)發(fā)現(xiàn)時(shí)十位和個(gè)位的置位、復(fù)位發(fā)生了問(wèn)題，我們對(duì)此進(jìn)行了修改，可以正確的顯示出十位及個(gè)位的數(shù)值，但是數(shù)字的顯示不穩(wěn)定，不停的跳動(dòng)，我們?yōu)榇瞬殚喠撕芏嗟馁Y料，但還是未能解決，最后我們不停地對(duì)程序進(jìn)行修改，終于發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題所在，在顯示子程序上存在缺陷未能快速的切換對(duì)十位、個(gè)位的置位和復(fù)位，經(jīng)過(guò)這樣的修改，終于可以完美的顯示時(shí)間了。我們也更好地掌握了對(duì)數(shù)碼管的使用，這都是課堂上學(xué)不到的知識(shí)。   
    這次的單片機(jī)設(shè)計(jì)是通過(guò)實(shí)踐操作和理論相結(jié)合，提高動(dòng)手實(shí)踐能力，提高科學(xué)的思維能力。與此同時(shí)，我們也對(duì)分工合作有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，只有通過(guò)合理的分工合作，我們們才能夠在短短一周的時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，相信這對(duì)以后在社會(huì)上工作和學(xué)習(xí)會(huì)有很多幫助，讓我們能更好的進(jìn)入工作狀態(tài)。最重要的是，這次設(shè)計(jì)也增加了我們對(duì)問(wèn)題的研究和探討，們以后的學(xué)習(xí)中會(huì)有更多的幫助。

單片機(jī)為我們的主要專業(yè)課之一，對(duì)我們還是很有幫助的，設(shè)計(jì)也是為我們以后的工作提前進(jìn)行了一次練手，也是我們學(xué)習(xí)生活之中少有的一次自己探索、研究，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的機(jī)會(huì)。當(dāng)然要做好一個(gè)設(shè)計(jì)也不是很簡(jiǎn)單的，我認(rèn)為有以下幾步：

     在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。我們們通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，并在小組中互相討論，交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，若遇到實(shí)在搞不明白的問(wèn)題就會(huì)及時(shí)請(qǐng)教老師，或者與其他小組成員討論，共同解決，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。通過(guò)這次設(shè)計(jì)我們也發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處，雖然感覺(jué)理論上已經(jīng)掌握，但在運(yùn)用到實(shí)踐的過(guò)程中仍有意想不到的困惑，經(jīng)過(guò)一番努力才得以解決。

通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我更加懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正將一個(gè)東西學(xué)好學(xué)透，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。我想這對(duì)于我今后的學(xué)習(xí)生活和工作都會(huì)是有很大幫助的！