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十字路口交通灯控制.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.15M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    四、软件设计
    五、系统调试
    附录
    源程序代码
    《单片机原理及接口技术》 课 程 设 计 报 告 课 题 名 称 课 题 七 ： 十 字 路 口 交 通 灯 控 制 电 气 工 程 及 其 自 动 化 学 专 班 姓 学 时 院 业 级 名 号 间 目录 一、内容提要......................................................................................................3 1、设计任务：..........................................................................................................3
    2、设计要求..............................................................................................................3 二、步骤及方案..................................................................................................3 1、步骤........................................................................................................................3 2、方案论证...............................................................................................................4 三、硬件设计......................................................................................................5 1、总体电路设计图.................................................................................................5 2、主控制器...............................................................................................................6 3、时钟电路...............................................................................................................7 4、显示电路...............................................................................................................8 四、软件设计......................................................................................................8 1、总程序流程图.....................................................................................................8 2、红绿灯控制的流程图..............................................................................10 五、系统调试....................................................................................................11 六、课程设计体会............................................................................................11 七、参考文献....................................................................................................13 附录....................................................................................................................14 一、内容提要 1、设计任务： 基于 AT89C51 单片机，设计一个十字路口交通灯控制器。 2、设计要求： 2
    1）用 LED 灯模拟东西、南北两个方向的红绿灯指示。 2）东西向通行时长 60 秒，南北向通行时长 50 秒，缓冲时长 3 秒。 在通信时段，东西和南北两个方向一个亮绿灯，另一个亮红灯，在缓冲 时段，原先亮绿灯的应变换为黄灯。 3）@设计两个向上箭头形成的绿灯，分别用于模拟东西、南北两个 方向的通行方向指示。 4）☆其他功能。 二、设计的基本步骤与方案 （1）步骤： A. 根据设计的要求，弄清设计的原理，查阅相关资料及文献，其中 包括 MCS-51 单片机的定时/计数器原理和控制及其工作方式和扩展和 AT89C51 的性能。 B. 在弄懂原理及设计目的的基础上，利用 PROTUES 软件来画原理图。 C. 画完原理图之后，设计相关的程序，根据原理利用程序和单片机 的功能对红绿灯进行控制。定时时间确定：定时器 T1 需定时 60 秒、50 秒、3 秒，这些数值显然大大超过定时器的最大定时时间。为此，可采 用定时器定时与软件计数相结合的方法来解决问题，设计用定时器 T1， 每隔 10 毫秒中断一次，向 CPU 申请中断，用 R1*R2 计中断的次数，当 R1*R2 为 0 时定时时间到转换灯亮。 晶振频率为 12MHZ，所以机器周期为： T＝12/12MHZ=1us，初值 X=2∧16-10ms/1us＝D8F0 TH1=#0D8H,TL1=#0F0H, 3
    定时 60 秒：R1=#100,R2=#60 定时 3 秒：R1=#100,R2=#3 定时 50 秒：R1=#100,R2=#50 D. 最后看能不能实现它的功能。 （2）方案论证： 根据系统的设计的要求，选择 12MHZ 的晶振来提供内部时钟，选择 单片机 AT89C51 为交通灯控制系统的核心来完成东西、南北方向红、黄、 绿灯的控制动能。 按照系统设计功能的要求，确定系统由 5 个模块组成：东西 方向红绿灯控制、南北方向红绿灯控制、AT89C51、东西方向通行指 示、南北方向通行指示。 十字路口交通灯控制总体设计电路结构图如图 1 所示： 图 1 4
    R8 1k R9 1k R10 1k R11 1k R12 1k R13 1k R14 1k R15 1k 三、硬件设计 （1）总体电路设计图 十字路口交通灯控制电路图如图 2 所示： C1 12pf C2 12pf R1 1k R2 100 R3 100 R4 100 R5 100 D1 LED-RED D2 LED-YELLOW D3 LED-GREEN X1 CRYSTAL C3 10uf U1 XTAL1 XTAL2 RST PSEN ALE EA P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 19 18 9 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 AT89C51 PROGRAM=1111.hex P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 R6 100 R7 100 D4 LED-RED D5 LED-YELLOW D6 LED-GREEN 图 2 十字路口交通灯控制电路图 （2）主控制器 单片机的选择 十字路口交通灯控制电路的核心是 MCS-51 系列 AT89C51 单片机，其 在一块芯片上集成了 CPU、RAM、ROM、定时/技术器、I/O 接口等功能部 件。 5
    外部计数脉冲 外部中断源 定时/计数器 中断逻辑 输 入 输 出 设 备 并 行 I/O 接 口 串 CPU 存储器 存 储 器 I/O 接 口 发送数据 接收数据 图 3 51 单片机的内部系统组成基本框图 6
    19 18 9 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 U1 XTAL1 XTAL2 RST PSEN ALE EA P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 AT89C51 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 图 5 图 4 51 系列单片机引脚图 （3）时钟电路：CPU 的需要精确的定时，这是用一个晶体振荡器产 生稳定的时钟脉冲来控制的。8051 片内有一个有高增益反相放大器所构 成的震荡电路，XTAL1 和 XTAL2 分别为震荡电路的输入和输出端，时钟 可以由内部方式产生或外部方式产生。在 XTAL1 和 XTAL2 之间跨接晶体 7
    振荡器和微调电容，组成并联谐振回路，从而构成一个稳定的自激震荡 器。电容置在 5——30PF 之间选择，电容的大小可起频率微调作用。晶 振可以在选择 12MHZ。如下图 6 所示： C1 12pf C2 12pf X1 CRYSTAL 图 7 （4）、显示部分:分别由红黄绿 LED 灯来显示东西、南北方向的红绿 灯指示，由 8*8LEDMATRIX 来显示东西、南北方向的通行方向指示。用 单片机 AT89C51 的 P0/P2/P3 口来驱动 8×8 点阵 LED 显示屏，显示通行 箭头。显示方式采用动态扫描式显示。 四、软件设计 系统程序的总程序流程图如图 8 所示。 8
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