課程設(shè)計(jì)交通燈

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1、原理分析2</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)任務(wù)2</b></p><p><b>　　1.2性能指標(biāo)3</b></p><p><b>　　2、方案

2、選擇3</b></p><p><b>　　2.1任務(wù)分析3</b></p><p><b>　　2.2方案設(shè)計(jì)3</b></p><p><b>　　2.3方案選擇4</b></p><p>　?、畴娐吩韴D繪制及仿真（Mutilsim）4</p&

3、gt;<p><b>　　3.1元件型號(hào)4</b></p><p>　　3.2電路原理圖5</p><p>　　3.2.1時(shí)鐘電路圖：5</p><p>　　3.2.2復(fù)位電路圖6</p><p>　　3.2.3LED交通燈顯示電路6</p><p>　　3.2.4單片機(jī)最

4、小系統(tǒng)圖：7</p><p>　　3.2.4仿真結(jié)果7</p><p>　　⒋PCB圖（protel）繪制9</p><p>　　4.1繪制原理圖以及網(wǎng)絡(luò)表9</p><p><b>　　5．綜合調(diào)試10</b></p><p>　　5.1軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試10</p>&l

5、t;p>　　5.2硬件設(shè)計(jì)12</p><p>　　5.2.1電源電路12</p><p>　　5.2.2單片機(jī)最小系統(tǒng)12</p><p>　　5.2.3 LED顯示電路13</p><p>　　5.3結(jié)果分析13</p><p><b>　　6、總結(jié)13</b></p&

6、gt;<p><b>　　1、原理分析</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　我們利用單片機(jī)設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的交通信號(hào)燈模型，該可以模擬實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈的紅綠黃燈變換，達(dá)到引導(dǎo)交通的效果?？刂破饔梢粭l支干道路和一條主干道路匯合成十字路口，在每個(gè)入口處設(shè)置紅、綠、黃三色信號(hào)燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允

7、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。如圖1-1所示。</p><p><b>　　圖1-1</b></p><p><b>　　1.2性能指標(biāo)</b></p><p>　?。?）處于常允許通行的狀態(tài)，支干道有車來時(shí)才允許通行。主干道亮綠燈時(shí)，支干道亮紅燈；支干道亮綠燈時(shí)，主干道

8、亮紅燈。</p><p>　?。?）綠燈亮到紅燈亮的轉(zhuǎn)換過程中，要亮5秒黃燈作為過渡。黃燈亮?xí)r，原紅燈按1Hz的頻率閃爍。</p><p><b>　　2、方案選擇</b></p><p><b>　　2.1任務(wù)分析</b></p><p>　　模擬交通燈控制器就是使用單片機(jī)來控制一些LED 燈的亮

9、滅來指示交通運(yùn)行，模擬真實(shí)交通燈的功能。當(dāng)南北方向黃燈熄滅，而紅燈亮，東西方向紅燈熄滅，而綠燈亮，東西方向開始通車，通車的時(shí)間到后，東西方向的綠燈熄滅，而黃燈亮，黃燈亮后由東西方向切換到南北方向，東西方向黃燈熄滅，紅燈亮；而南北方向紅燈熄滅，綠燈亮，如此不斷循環(huán)。紅、黃、綠交替閃亮，閃亮間隔我們可以由程序進(jìn)行設(shè)置，根據(jù)不同路段的長(zhǎng)期交通狀況最終決定間隔的長(zhǎng)短，由此方便的管理十字路口的車輛及行人交通。</p><p&g

10、t;<b>　　2.2方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本方案主要是通過對(duì)基于單片機(jī)的多控制、多閃爍方式的LED彩燈循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，來達(dá)到本設(shè)計(jì)的要求。其硬件構(gòu)成框圖如圖所示，以單片機(jī)為核心控制，由單片機(jī)最小系統(tǒng)（時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源）LED發(fā)光二極管和5V直流電源電路組成。我們采用的是P3口如圖2-1所示</p><p><b>　　2.3方案選擇

11、</b></p><p>　　采用單片機(jī)控制其優(yōu)點(diǎn)是電路集成度高，工作原理簡(jiǎn)單，清晰明了，自定義編程，控制的圖案花樣多，移植性好等。</p><p>　　圖2-1單片機(jī)交通燈循環(huán)控制系統(tǒng)硬件框圖</p><p>　?、畴娐吩韴D繪制及仿真（Mutilsim）</p><p><b>　　3.1元件型號(hào)</b>

12、</p><p>　　本課程設(shè)計(jì)采用的元件有：</p><p>　　單片機(jī)：STC89C51（雙列直插）</p><p>　　電阻：200Ω（13個(gè)）4.7KΩ（1個(gè)）</p><p>　　電容：普通電容33uf(2個(gè)) 電解電容10uf（1個(gè)）</p><p>　　晶振：12MHZ（一個(gè)）</p>&l

13、t;p>　　LED：發(fā)紅光（4個(gè)）發(fā)黃光（4個(gè)） 發(fā)綠光（4個(gè)）</p><p><b>　　電源：干電池</b></p><p><b>　　3.2電路原理圖</b></p><p>　　3.2.1時(shí)鐘電路圖：</p><p>　　3.2.2復(fù)位電路圖</p><p>

14、;　　3.2.3LED交通燈顯示電路</p><p>　　3.2.4單片機(jī)最小系統(tǒng)圖：</p><p><b>　　3.2.4仿真結(jié)果</b></p><p>　　Protus仿真過程及結(jié)果：</p><p>　　當(dāng)南北方向燈亮紅燈時(shí)候，東西方向綠燈亮：時(shí)東西方向通行，南北方向禁止通行；</p><p

15、>　　當(dāng)東西方向出現(xiàn)不黃燈閃爍時(shí)候，此時(shí)間隔幾秒。</p><p>　　之后變成東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮,東西禁止通行；</p><p>　　當(dāng)間隔一段時(shí)間過后南北方向黃燈閃爍，東西方向仍紅燈禁止通行；</p><p>　　直到南北方向再次變紅，東西方向變成綠色，此時(shí)南北禁止，東西通行；</p><p>　　從復(fù)位開始程序便運(yùn)行起

16、來，各個(gè)方向的燈亮滅均按照以上他、圖例的順序循環(huán)往復(fù)進(jìn)行。</p><p>　　⒋PCB圖（protel）繪制</p><p>　　4.1繪制原理圖以及網(wǎng)絡(luò)表</p><p><b>　　設(shè)計(jì)步驟：</b></p><p>　　1，建立一個(gè)工程，再分別新建pcb圖，原理圖，pcb庫(kù)，原理圖庫(kù)</p><

17、;p>　　3，在原理圖上，按照仿真的圖形原理，在library中尋找自己所需要的元件相應(yīng)在拖到原理圖上，若library中沒有相應(yīng)的元件，則需要自己原理圖庫(kù)中畫出該，并在pcb庫(kù)中畫出與實(shí)際相符合的元件，而且與之對(duì)應(yīng)。在設(shè)計(jì)原理圖時(shí)候，可能考慮到單面或者雙面板的情況下，或許會(huì)加入適當(dāng)?shù)呐裴槨?lt;/p><p>　　4，原理圖畫好以后，直接點(diǎn)擊，自動(dòng)生成pcb圖，后在pcb圖中擺放好各個(gè)器件的位置，分別檢查在1

18、00mial的距離下，元件與元件的位置在實(shí)際操作中可能出現(xiàn)的問題，比如發(fā)光二極管的放置，必須在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)后再進(jìn)行精確布線，因?yàn)榭紤]到自己制作pcb板，所以我們一般選擇單面布線，在布線的過程中，交通燈的放置與單片機(jī)總很不好布上合理的線，所以，再次需要修改原理圖，加入排針等，使之能夠比較好的在單面布線。在布線的過程中，應(yīng)注意線的寬度等等一系列的問題。布完線之后覆銅，在其過程中可能會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤的警告，則需要我們修改線寬或者是線離覆銅區(qū)的距離

19、。</p><p>　　5，覆銅結(jié)束后，我們?cè)俅螜z查元件等的細(xì)節(jié)，防止出錯(cuò)。若一切正常，則我們用word輸出圖形。</p><p><b>　　5．綜合調(diào)試</b></p><p>　　5.1軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試</p><p>　　單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，我們還不能看到多控制、多閃爍

20、方式的LED燈系統(tǒng)循環(huán)點(diǎn)亮的現(xiàn)象，我們還需要告訴單片機(jī)怎么樣進(jìn)行控制，即編寫程序控制單片機(jī)管腳電平的高低變化，來實(shí)現(xiàn)LED的明滅。軟件編程是多控制、多閃爍方式的LED燈系統(tǒng)中的一個(gè)重要的組成部分，是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在本設(shè)計(jì)中我們采用的是STC89C51的P3口，我們用到的P3.0 –P3.5分別連接需要控制的LED燈，并且采用的是低電平點(diǎn)亮，采用了主程序調(diào)用延時(shí)子程序的方法，程序見附錄</p><p><

21、;b>　　軟件調(diào)試結(jié)果：</b></p><p><b>　　程序流程圖：</b></p><p><b>　　圖5-1</b></p><p><b>　　5.2硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　5.2.1電源電路</b>&

22、lt;/p><p>　　對(duì)于一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)來講，首要問題就是為整個(gè)系統(tǒng)提供電源供電模塊，電源電路的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)，我們采用的是干電池</p><p>　　5.2.2單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　要使單片機(jī)工作起來，最基本的電路的構(gòu)成由單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等組成。單片機(jī)最小系統(tǒng)如下圖5-2所示</p><p>　

23、　時(shí)鐘電路：本系統(tǒng)采用單片機(jī)內(nèi)部方式產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，用于外接一個(gè)12MHz石英晶體振蕩器和2個(gè)33pF微調(diào)電容，構(gòu)成穩(wěn)定的的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時(shí)鐘電路。</p><p>　　復(fù)位電路：確定單片機(jī)工作的起始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動(dòng)過程。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)按鍵復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用手動(dòng)按鍵復(fù)位，該復(fù)位方式同樣具有上電自動(dòng)復(fù)位功能。</p><p><b&g

24、t;　　圖5-2</b></p><p>　　5.2.3 LED顯示電路</p><p>　　LED顯示電路(如圖所示)實(shí)際上是由12個(gè)LED和12個(gè)電阻構(gòu)成的電路。發(fā)光二極管與電阻對(duì)應(yīng)串聯(lián),然后接在與之相對(duì)應(yīng)的P3口上。通過軟件編程對(duì)P3口輸出低電平使之實(shí)現(xiàn)該交通功能</p><p>　　最后將Keil里編譯、鏈接后的.HEX文件添加到Protus的仿

25、真圖，將得到預(yù)期的結(jié)果。</p><p><b>　　5.3結(jié)果分析</b></p><p>　　在不斷修改程序后，能夠模擬真實(shí)交通燈的功能。當(dāng)南北方向黃燈熄滅，而紅燈亮，東西方向紅燈熄滅，而綠燈亮，東西方向開始通車，通車的時(shí)間到后，東西方向的綠燈熄滅，而黃燈亮，黃燈亮后由東西方向切換到南北方向，東西方向黃燈熄滅，紅燈亮；而南北方向紅燈熄滅，綠燈亮，如此不斷循環(huán)。&l

26、t;/p><p><b>　　6、總結(jié)</b></p><p>　　本次的課程設(shè)計(jì)有劉振全，周燕，肖博文三位同學(xué)共同完成；劉振全同學(xué)負(fù)責(zé)所有的元器件的購(gòu)買以及其它一切前期的準(zhǔn)備工作；周燕負(fù)責(zé)用protel軟件繪制原理圖以及用protus進(jìn)行仿真；肖博文主要負(fù)責(zé)硬件電路的搭載，程序的調(diào)試以及下載。</p><p>　　在本次課程設(shè)計(jì)中我們小組遇到了很

27、多的問題，總結(jié)出來如下：</p><p>　　(1).設(shè)計(jì)初期，用protus繪制原理圖進(jìn)行仿真時(shí)候，無論我們?cè)鯓拥母膿Q電源的電壓高低，都無法將所有的燈都亮起來。后來，經(jīng)過搜集資料以及逛論壇知道了這是因?yàn)榉抡鏁r(shí)候軟件自動(dòng)將各個(gè)發(fā)光極管的電壓個(gè)點(diǎn)不足。所以，加載三極管穩(wěn)壓電路之后果然可以全亮了；</p><p>　　(2).在繪制原理圖的時(shí)候，我們各個(gè)成員學(xué)會(huì)了用protel軟件繪制原理圖。

28、并且學(xué)會(huì)了原件的貼片封裝形式，但是后來才知道貼片電阻是要在工廠里才能進(jìn)行生產(chǎn)，但是我們依然繪制出來貼片封裝的電路板的原理圖。</p><p>　　(3).程序的仿真以及調(diào)試過程中遇見了比較小的問題，在這個(gè)過程中我們運(yùn)用c語言的知識(shí)，解決掉了以上問題；</p><p>　　(4).在進(jìn)行硬件的連接過程中，出現(xiàn)了一些較為低級(jí)的小失誤，比如：在插原件的時(shí)候把萬用板給弄反咯，導(dǎo)致不能焊接，連接原件

29、時(shí)候我們用焊錫當(dāng)作連線，導(dǎo)致在后來修改時(shí)候就麻煩了；并且在硬件搭載成功之后，接通電池組電源之后，剛開始我們可以觀察到一切運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但是等到跑一會(huì)之后，程序開始不穩(wěn)定，有時(shí)候跑飛了。經(jīng)過小組成員認(rèn)真探討查閱資料之后，確定了是由于電池組的電壓不足，所以導(dǎo)致單片機(jī)的工作不穩(wěn)定，從而將程序有時(shí)候跑飛。但是又鑒于實(shí)際應(yīng)用中我們用到的電源是交流穩(wěn)壓的電源，所以本設(shè)計(jì)就沒必要加穩(wěn)壓電路了；</p><p>　　(5).在后期工

30、作中，我們發(fā)現(xiàn)程序如果要是加載計(jì)時(shí)顯示的功能的話就會(huì)更加的完美了。由于時(shí)間和能力有限就沒有增加計(jì)時(shí)顯示功能。</p><p>　　總之，在這次綜合設(shè)計(jì)的過程中，我們?nèi)唤M員一起學(xué)習(xí)了如何用protus進(jìn)行軟件的仿真，如何繪制電路板等技能，雖然這個(gè)過程中我們的設(shè)計(jì)仍然有不足之處，我們會(huì)在以后的工作或者學(xué)習(xí)時(shí)候?qū)⑦@些不足之處補(bǔ)足。但是最凸顯的地方就是將我們組員的程序書寫調(diào)試以及硬件電路連接時(shí)候的專業(yè)技能有很大的提高，

31、讓我們將課本的知識(shí)運(yùn)用到這些實(shí)際的工程中去。但同時(shí)，我們小組成員還學(xué)會(huì)了做工程時(shí)候的計(jì)劃以及實(shí)際搭載電路時(shí)候可能遇見一些意想不到的問題。以后我們會(huì)將這次的綜合課程設(shè)計(jì)作為一次經(jīng)驗(yàn)，做到舉一反三。</p><p><b>　　附錄：</b></p><p><b>　　程序:</b></p><p>　　#include&l

32、t;reg51.h></p><p>　　#include<intrins.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit red1=P3^0; //將p3口置1</p>&

33、lt;p>　　sbit yellow1=P3^1;</p><p>　　sbit green1=P3^2;</p><p>　　sbit red2=P3^3;</p><p>　　sbit yellow2=P3^4;</p><p>　　sbit green2=P3^5;</p><p>　　void delay

34、(uchar j) //延時(shí)部分</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar k;</b></p><p><b>　　uint i;</b></p><p>　　for(i=0;i<2556;i++)</p><p

35、><b>　　{</b></p><p>　　for(k=0;k<j;k++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>&l

36、t;b>　　}</b></p><p>　　void main(void) //主函數(shù)部分</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar t;</b></p><p>　　P1=0xff; </p><p>&l

37、t;b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　red1=1;//東西方向的紅燈熄滅</p><p>　　red2=0;//南北方向的紅燈亮</p><p>　　green1=0;//東西方向的綠燈亮</p><p>　　gree

38、n2=1; //南北方向的綠燈熄滅</p><p>　　yellow1=1;</p><p>　　yellow2=1;</p><p>　　delay(254);</p><p>　　red1=1;//東西方向的紅燈熄滅</p><p>　　red2=0;//南北方向的紅燈亮</p><p>　

39、　green1=1;//東西方向的綠燈亮</p><p>　　green2=1; //南北方向的綠燈熄滅</p><p>　　yellow1=0;</p><p>　　yellow2=1;</p><p>　　delay(56);</p><p>　　for(t=10;t>0;t--)</p>&l

40、t;p><b>　　{</b></p><p>　　yellow1=~yellow1;</p><p>　　red2=~red2;//東西方向燈熄滅</p><p>　　delay(10);</p><p><b>　　} </b></p><p>　　red1=0;

41、//東西方向的紅燈熄滅</p><p>　　red2=1;//南北方向的紅燈亮</p><p>　　green1=1;//東西方向的綠燈亮</p><p>　　green2=0; //南北方向的綠燈熄滅</p><p>　　yellow1=1;</p><p>　　yellow2=1;</p><p

42、>　　delay(254);</p><p>　　red1=0;//東西方向的紅燈熄滅</p><p>　　red2=1;//南北方向的紅燈亮</p><p>　　green1=1;//東西方向的綠燈亮</p><p>　　green2=1; //南北方向的綠燈熄滅</p><p>　　yellow1=1;<

43、;/p><p>　　yellow2=0;</p><p>　　delay(56);</p><p>　　for(t=10;t>0;t--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　yellow2=~yellow2;</p><p>　　red1=~re