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电子产品设计报告封面
天津电子信息职业技术学院
电子产品设计报告
课题名称交通信号灯设计
姓名刘宇鹏
学号17
班级电子S16-1
专业应用电子专业
所在系电子技术系
指导教师曹金玲
完成日期2018-01-06
摘要
交通在人们的生活中起着重要的作用,交通秩序是否良好严重影响着社会生活。
交通信号灯的出现,使交通得以有效管制,对于疏导交通流量、提高道路通行能力,减少交通事故有明显效果。
本设计以单片机AT89C51为核心设计交通灯控制器,模拟十字路口的各种状态显示及倒计时时间。
本设计系统由时钟电路、复位电路、倒计时显示电路、按键切换电路、交通灯电路组成。
本系统设计了两种显示方式,方式一为模拟红、黄、绿的循环显示,并用LED显示倒计时时间。
方式二为主干道一直保持畅通、当支干道有车通过时,支干道通,支干道无车时恢复主干道畅通。
在程序中采用的是查询方式。
本系统实用性强、操作简单、扩展性强。
Proteus设计原理图并进行了仿真,采用汇编语言编写程序,KeilC51与Proteus进行联调。
之后进行了硬件电路的焊接、安装与调试,最后实现了设计的要求。
关键词交通灯;AT89C51;LED显示;Proteus
一、设计任务
自制一个单片机最小系统,包括串口下载、复位电路,采用内部定时器定时控制南北、东西的交通信号灯(采用LED模拟),交通信号灯由红、黄、绿灯组成,东西、南北模拟路口由12路LED组成,其中南北、东西均采用并联方式连接,双向均有倒计时牌。
控制方案如下:
东西
绿灯
东西
绿闪
东西
黄灯
东西
红灯
22
5
3
30
南北
红灯
南北
绿灯
南北
绿闪
南北
黄灯
30
22
5
3
二、模块设计
2.1单片机系统的时钟电路
ATMEL公司生产的AT89C51单片机它是硬件电路的核心部分,时钟电路晶振使用12MHz,如图一:
图一单片机系统时钟电路
2.2单片机系统的复位电路
复位电路采取按键复位方式,设计电路如图二。
主要是方便复位,以便更好的观察仿真数据。
图二单片机系统的复位电路
2.3数码管显示电路
数码管显示部分电路如下,P2口作为位选,P0口作为段选。
图三数码管显示电路
2.4整体电路设计图四
图四交通灯整体电路图
三、系统软件设计
3.1主程序流程设计
图四系统程序流程图
四、调试及性能分析
4.1软件调试
软件调试主要是利用Proteus仿真软件完成电路的搭建,本次课程设计采用Proteus仿真软件与Keil联合调试的方法进行仿真。
运行以发现设计中的错误及时改正。
4.2硬件调试
硬件调试主要是检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等。
具体步骤及测试结果如下:
(1)检查电源与地线是否全部连接上,用万用表对照电路原理图测试各导线是否完全连接,对未连接的进行修复。
(2)参照原理图,检查各个器件之间的连接是否连接正确,是否存在虚焊,经测试,各连接不存在问题。
(3)以上两项检查并修复完后,给该硬件电路上电,指示灯点亮。
4.3系统功能调试
通过软件仿真显示,系统基本能完成要求,由于设计思路出现问题,键盘没有正确的做出来,没有键盘电路,紧急情况也可以通过一个按钮来采取相关的动作。
谢词
这次课设是我认为最有意义的一次课设,从原理图设计到软件仿真、从硬件焊接再到硬件的安装与调试,我从中收获了许多。
当我选择了交通灯这个题目时,我开始收集相关资料,设计原理图。
在设计原理图的过程中,主要问题在显示部分,不知如何设计。
在验收原理图时按键部分没有加上拉电阻,后来在老师的建议下加上了上拉电阻。
我选择了用汇编语言进行编程,因为汇编语言是最接近单片机的语言。
在编写倒计时显示遇到了困难,因为不了解用汇编用显示的原理。
通过查阅资料,克服了困难,很有成就感。
中断程序和键盘扫描程序比较简单。
在整个程序的编写过程中,研究每个子程序是否好使,我是通过Keil和Proteus两个软件来实现的。
Keil则帮助我检查程序是否存在语法错误之类的问题,还可以生成hex文件,供Proteus软件仿真使用。
通过几天的编写,程序最终无误并且在仿真中实现了预定的功能。
接下来便是硬件的焊接。
一开始时我不敢下手,生怕焊错。
后来熟悉之后我焊得越来越好。
实物焊好后把程序下载到实物中去,有一个灯不亮,数码管显示也不正确,仔细检查发现焊接出了错误,改正后显示正确,基本上实现了要求。
最后看着自己的劳动成果,心里很满足。
通过此次课设对单片机有了深刻的了解和掌握。
还锻炼了亲自动手焊接的能力。
明白了一个道理,软件中实现了功能,在硬件中不一定能实现。
软件与硬件存在着一定的差距。
今后要增加自己的动手能力。
参考文献
[1]杨恢先,黄辉先.单片机原理及应用[M].北京:
人民邮电出版社,2006.
[2]胡洪波.单片机原理及应用实验教程[M].湖南:
湘潭大学出版社,2009.
[3]陈海燕.51单片机原理及应用[M].北京:
北京航空航天大学出版社,2010.
[4]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京:
电子工业出版社,2009.
附录部分
单片机程序
#include
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uchar duan[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
uchar led[]={0x7e,0xbe,0xdb,0xdd};
uint time[]={25,5,15,5};
sbit w2=P0^6;
sbit w1=P0^7;
uint i=0,t=0,s=0;
void display(uint num);
void delay(uint z)
{
uint x,y;
for(x=0;x for(y=0;y<220;y++); } void main() { TMOD=0x01; EA=1; ET0=1; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; TR0=1; while (1) { P1=led[i]; display(time[i]-s); } } void display(uint num) { w1=0; P2=0xff; P2=duan[num%10]; delay (1); w1=1; num/=10; w2=0; P2=0xff; P2=duan[num%10]; delay (1); w2=1; num/=10; } void timer0()interrupt 1 { TR0=0; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; t++; if(t==20) { t=0; s++; if(s==time[i]) { i++; s=0; if(i==4) { i=0; } } } TR0=1; } 绿灯时 红灯时 黄灯变红
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