file:///C:/Users/Administrator/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg

目  錄

      摘  要  ………………………………………………………………………………4

      關(guān)鍵詞  ……………………………………………………………………………  4

     一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求  ………………………………… …………… ………… 4

      二、方案設(shè)計(jì)與論證 ……………………………  ……………… …………… 4

      方案一 …………………………………………… …………… ……………4

       方案二 ……… ……… ……………………… … …… ……………………5  

      方案三……………………………………………… ………  ……………… 5

    三、硬件單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算  …………… ……………………………5

       1. 時(shí)鐘電路模塊  ………………………………… …… ……… ……………5

      2. 復(fù)位電路模塊 ………………………… ……………… ………………… 6

      3. 主控電路模塊  …………………………………… … …………………  6

  4. 交通燈控制模塊  …………………………  ………………………………7

  5. 時(shí)間顯示電路模塊  ……………………………… ………………………7

     6. 緊急通車電路模塊  …………………………… …… ……………………8

     四、軟件設(shè)計(jì)與流程圖 ………………………… …………………………………9

     五、總原電路及元器件清單………………………………………………………10

  1．總原理圖 ………………………………… …………………………………10

  2.  PCB制板圖…………………………… ………… …………………………10

   3． 整體電路仿真圖以及仿真結(jié)果分析………………… …… …………11

   4．元件清單………………………… …………… ……………………………12

   六、安裝與調(diào)試………………… …………… …………………………………… 12

   1. 電路安裝…………………………… ………… ……………………………12

  2. 電路調(diào)試…………………………………… ………………………………12

   3. 軟件調(diào)試………………………………… …………………………………13

   七、性能測試與分析 ………………………………………………………………13

   八、結(jié)論與心得 ………………………… …………………………………………13

   九、參考文獻(xiàn) ……………………… ………………………………………………14

   十、致謝 ……………………………… ……… ……………………………………14

   十一、程序清單 ……………………… ……………………………………………14

近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用，單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89S52為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單、擴(kuò)展性強(qiáng)。

1、單片機(jī)最小系統(tǒng)。

2、紅、黃、綠LED交通燈。

3、緊急通車開關(guān)。

    交通控制系統(tǒng)主要控制A、B兩車道的交通，以AT89S52單片機(jī)為核心芯片，通過控制三色LED的亮滅來控制各車道的通行；另外通過2個(gè)按鍵來模擬各車道有無車輛的情況和有緊急車輛的情況。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，制定總體設(shè)計(jì)思想如下：

1、正常情況下運(yùn)行主程序，采用0.5S延時(shí)子程序的反復(fù)調(diào)用來實(shí)現(xiàn)各種定時(shí)時(shí)間。

2、一道有車而另一道無車時(shí)，采用外部中斷1執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并設(shè)置中斷為低優(yōu)先級(jí)中斷。

3、有緊急車輛通過時(shí)，采用外部中斷0執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并設(shè)置中斷為高優(yōu)先級(jí)中斷，實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷嵌套。

該電路具有電路簡單，設(shè)計(jì)方便，顯示亮度高，耗電較少，也非常的可靠等點(diǎn)。

                                                      

采用標(biāo)準(zhǔn)AT89S52單片機(jī)作為控制器；通行倒計(jì)時(shí)顯示采用3位數(shù)碼管；主、次通道及行人指示燈采用雙色高亮發(fā)光二極管；LED顯示采用動(dòng)態(tài)掃描，以節(jié)省端口。緊急車輛通行采用實(shí)時(shí)中斷完成，識(shí)別方法采用手動(dòng)按鈕。按以上系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)，單片機(jī)端口資源剛好滿足要求。該系統(tǒng)具有電路簡單，設(shè)計(jì)方便，顯示亮度高耗電少，可靠性高，但是占用單片機(jī)資源太多了。整個(gè)電路組成框圖如圖2所示。

   

                                     圖2         

                              

采用AT89C2051單片機(jī)作為控制器，通行倒計(jì)時(shí)、主、次車道及行人通行指示采用單塊LCD液晶點(diǎn)陣顯示器。這種方案設(shè)計(jì)占用單片機(jī)的端口最少，硬件也最少，耗電也最少；雖然顯示圖案也很精美，但由于亮度太暗，晚上還得必須開背光燈，所以較少采用。

通過以上綜合分析可以看出，方案一具有綜合設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)，因此城市道口交通燈控制系統(tǒng)模型采用方案一設(shè)計(jì)。

時(shí)鐘電路由一個(gè)晶體振蕩器12MHZ和兩個(gè)30pF的瓷片電容組成。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，而時(shí)序所研究的是指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互關(guān)系。單片機(jī)本身就如一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信

主控制器采用AT89S52，是ATMEL公司生產(chǎn)的一款性能穩(wěn)定的8位單片機(jī)。AT89S52具有1個(gè)8KB的FLASH程序存儲(chǔ)器，1個(gè)512字節(jié)的RAM，4個(gè)8位的雙向可位尋址I/O端口，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器及1個(gè)串行口和6個(gè)向量二級(jí)中斷結(jié)構(gòu)。

單片機(jī)的P0口分別用于控制南北及東西的通行燈，P2口和P3^4-P3^7口用于4組4位LED計(jì)時(shí)器的控制，緊急車輛通行時(shí)使用外中斷0（P3^2）和外中斷1(P3^3),進(jìn)行手動(dòng)按鍵，即可轉(zhuǎn)換。其主控電路如圖5所示：   

      file:///C:/Users/Administrator/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.gif

道口交通燈指示采用高亮度紅、黃、綠發(fā)光二極管進(jìn)行提示。其圖如圖6所示

   file:///C:/Users/Administrator/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image014.gif

                        圖6  LED顯示模塊

當(dāng)R=220歐時(shí)，按公式A=(5-1.8)/R計(jì)算，電路中的電流大小應(yīng)為A=14.545mA.由于每個(gè)路口的通行雙向指示處理相同，因此每個(gè)端口應(yīng)具有3A的吸收電流能力。

                                              圖7  數(shù)碼管顯示模塊

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                              圖8  按鍵控制電路

有車車道的放行的中斷服務(wù)程序首先要保護(hù)現(xiàn)場，因而需用到延時(shí)子程序，子程序采用定時(shí)器0方式1查詢式定時(shí)，定時(shí)器定時(shí)50ms，確定50ms循環(huán)20次，從而獲得1S的延時(shí)時(shí)間，保護(hù)現(xiàn)場時(shí)還需關(guān)中斷，以防止高優(yōu)先級(jí)中斷（緊急車輛通過所產(chǎn)生的中斷）出現(xiàn)導(dǎo)致程序混亂。

開中斷，由軟件查詢外中斷1，判別哪一道有車，再根據(jù)查詢情況執(zhí)行相應(yīng)的服務(wù)。待交通燈信號(hào)出現(xiàn)后，保持15S的延時(shí)，然后，關(guān)中斷，恢復(fù)現(xiàn)場，再開中斷返回主程序。

緊急車輛出現(xiàn)時(shí)的中斷服務(wù)程序也需要保護(hù)現(xiàn)場，但無須關(guān)中斷（因其為高優(yōu)先級(jí)中斷），然后執(zhí)行相應(yīng)的服務(wù)，待交通燈信號(hào)出現(xiàn)后延時(shí)20S，確保緊急車輛通過交叉路口，然后，恢復(fù)現(xiàn)場，返回主程序。

                           

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1．總原理圖如圖9所示

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                       圖9  總的原理圖

2．PCB制板圖如圖10所示

                       圖10  PCB板

3．整體電路仿真圖以及仿真結(jié)果分析

（1）、整體電路仿真圖如圖11所示

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                        圖11  仿真圖

（2）、仿真結(jié)果分析

上電或按鍵復(fù)位后數(shù)碼管無顯示，東西、南北的燈都為紅燈亮;開始工作后主車道綠燈亮次車道紅燈亮50S，在這里選定它亮到5S時(shí)，主車道綠燈滅，黃燈亮；5S后主車道變?yōu)榧t燈亮次車道綠燈亮30S，在這里選定它亮到5S時(shí)，次車道黃燈亮，5S后返回重新執(zhí)行。按緊急車輛按鈕紅燈全亮顯示時(shí)間為20S；有車車道放行按鈕按下時(shí)，若主車道是綠燈、次車道是紅燈，則把主車道變?yōu)榧t燈、次車道變?yōu)榫G燈，顯示15S；若主車道是紅燈、次車道是綠燈，則把主車道變?yōu)榫G燈、次車道變?yōu)榧t燈，顯示15S；                                         

1. 電路安裝

打好板后，按照所畫的PCB板，一一的把各個(gè)元件焊接到所制的板上即可。

2. 電路調(diào)試

電路調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本測試儀器（萬用表、示波器等），檢查系統(tǒng)硬件中存在的故障。其調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。

靜態(tài)調(diào)試是在系統(tǒng)未工作時(shí)的一種硬件檢測。

第一步：目測。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點(diǎn)。

第二步：用萬用表測試。先用萬用表復(fù)核目測中有疑問的連接點(diǎn)，再檢測各種電源與地線之間是否有短路現(xiàn)象。

第三步：加電檢測。給板加電，檢測所有的插座或是器件的電源端是否符合要求的值。

第四步：是聯(lián)機(jī)檢查。因?yàn)橹挥杏脝纹瑱C(jī)開發(fā)系統(tǒng)才能完成對(duì)用戶系統(tǒng)的調(diào)試。

動(dòng)態(tài)調(diào)試

動(dòng)態(tài)調(diào)試是在系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查。動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。

由分到合是指首先按邏輯功能將系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當(dāng)調(diào)試電路時(shí)，與該元件無關(guān)的器件全部從系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個(gè)局部的電路上。當(dāng)各塊電路無故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，在對(duì)各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)行調(diào)試。由分到合調(diào)試既告完成。

由近及遠(yuǎn)是將信號(hào)流經(jīng)的各器件按照距離單片機(jī)的邏輯距離進(jìn)行由近及的分層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時(shí)，仍采用去掉無關(guān)元件的方法，逐層調(diào)試下去，就會(huì)定位故障元件了。

以往每次做課程設(shè)計(jì)，都會(huì)感覺自己收獲不少。這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)也不例外。做課程設(shè)計(jì)是為了讓我們對(duì)平時(shí)學(xué)習(xí)的理論知識(shí)與實(shí)際操作相結(jié)合，在理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)上進(jìn)一步鞏固已學(xué)基本理論及應(yīng)用知識(shí)并加綜合提高，學(xué)會(huì)將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的方法，提高和解決問題的能力。

第一，在編寫軟件中，在此過程中我更為熟練得掌握匯編語言各種指令的使用方法，掌握了keil軟件的使用。

第二，在軟件調(diào)試過程中，使我又一次復(fù)習(xí)了keil和proteus聯(lián)合使用的方法。在調(diào)試時(shí)曾經(jīng)遇到數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)間兩位不能同時(shí)顯示，后來經(jīng)過查找資料不斷調(diào)試才領(lǐng)悟到原來在顯示的過程中要循環(huán)顯示才能使得顯示穩(wěn)定下來。

第三，在做原理圖和PCB的過程中，使我進(jìn)一步掌握了proteus軟件的使用方法。再次熟悉了各種作圖工具的應(yīng)用，而且培養(yǎng)了我在設(shè)計(jì)原理圖時(shí)的一些技巧和好的習(xí)慣。

第四，在做實(shí)物的過程中，培養(yǎng)了我認(rèn)真耐心的工作態(tài)度。我在做板子過程中，首先由于我的布線比較緊密加上孔和焊盤過小使得在打孔是出現(xiàn)刮斷線以及在焊接的時(shí)候出現(xiàn)了虛焊和聯(lián)焊等問題，后來我不得不重新再做一次板；二是由于焊接前沒檢查斷線問題，使得我的PCB在加載程序后只有燈亮，而數(shù)碼管卻不亮，后來經(jīng)過我的仔細(xì)檢查，原來是在給三級(jí)管供電的線有斷，將其連接起來后，就能顯示了，從而得以成功。

總之，通過這次課程設(shè)計(jì)，我掌握了用單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈的基體方法，增強(qiáng)了我尋找問題，解決問題的能力。培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，此次課程設(shè)計(jì)的成功不僅幫助我更好地掌握書本知識(shí)，尤其重要的是增強(qiáng)了我的自信，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考的能力。但是此次設(shè)計(jì)不中之處是不能實(shí)現(xiàn)左右彎燈，不有人行道控制燈，不能進(jìn)行流量控制。

十、致謝