电子系统课程设计实训报告十字路口交通灯.doc

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1、 交通灯的设计1. 实训的目的(1) 通过电子系统实训，使学生学习和了解交通灯的工作原理以及生产组织管理等知识。(2) 培养学生树立理论联系实际的理念，以及将交通灯原理加以验证、深化、巩固和充实。(3)培养学生进行调查、研究、分析和解决工程实际问题的能力，为后继专业课的学习、课程设计和毕业设计打下坚实的基础。(4)通过电子系统实训，拓宽学生的知识面，增加感性认识，把所学知识条理化系统化，学到从书本学不到的专业知识，并获得本专业国内、外科技发展现状的最新信息。(5)激发学生向实践学习和探索的积极性，为今后的学习和将从事的技术工作打下坚实的基础。 2. 设计方案论证2.1 设计思想 本次的电子系统

2、实训是基于AT89C5和74LS47设计的十字路口交通灯。用AT89C5与电阻、电容、开关等组成单片机的最小系统，AT89C51单片机的P1口驱动其中三个作为驱动端口驱动红绿交通灯亮与灭。P1口是单纯的通用8位准双向I/O端口，每位可驱动4个TTL负载。作为通用I/O端口，与P0端口的区别在于内部具有上拉电阻，所以输出时不用外接上拉电阻。74LS47是BCD-7段数码管译码器/驱动器， 74LS47的功能用于将BCD码转化成数码块中的数字,通过它解码， 可以直接把数字转换为数码管的显示数字， 从而简化了程序，节约了单片机的IO开销。因此是一个非常好的芯片！但是由于目前从节约成本的角度考虑，此类

3、芯片已较少用， 大部份情况下都是用动态扫描数码管的形式来实现数码管显示。2.2 实现方法（1）在设计中利用软件程序延时的方法来控制红（绿）的亮的时间。考虑延时时间较长所以先用T0产生终端然后通过计数的方法来实现延时。利用P口的P1.1、P1.2、P1.3作为红绿灯控制端口（2）南北向的绿灯连在一块，东西向的红灯连在一块，他们一块与P1.1相连。同样南北向的红灯连在一块，东西向的绿灯连在一块，他们一块与P1. 2相连，四个黄灯连在一块与P1.3相连。（3）模拟系统控制程序示意流程图： 模拟系统控制程序示意流程如图1所示： 图1 交通灯模拟系统示意流程图 2.3所用器件简介2.3.1AT89C51

4、 AT89C51引脚图如图2所示： 图2 AT89C52引脚图 AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C51有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可

5、以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作

6、输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信

7、号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 2.3.2 74LS47芯片 74LS47芯片如图3所示: 图3 74LS47引脚图74LS47是BCD-7段数码管译码器/驱动器，74LS47的功能用于将BCD码转化成数码块中的数字,通过它解码，可以直接把数字转换为数码管的显示数字，从而简化了程序，节约了 单片机的IO开销。 因此是一个非常好的芯片！但是由于目前从节约成本的角度考虑， 此类芯片已较少用，大部份情

8、况下都是用动态扫描数码管的形式来实现数码管显示。74LS47译码器原理：译码为编码的逆过程。它将编码时赋予代码的含义“翻译”过来。实现译码的逻辑电路成为译码器。译码器输出与输入代码有唯一的对应关系。74LS47是输出低电平有效的七段字形译码器，它在这里与数码管配合使用，表2列出了74LS47的真值表，表示出了它与数码管之间的关系。(1)LT()：试灯输入，是为了检查数码管各段是否能正常发光而设置的。当LT()=0时，无论输入A3 ，A2 ，A1 ，A0为何种状态，译码器输出均为低电平，若驱动的数码管正常，是显示8。(2)BI()：灭灯输入，是为控制多位数码显示的灭灯所设置的。BI()=0时。不

9、论LT()和输入A3 ，A2 ，A1，A0为何种状态，译码器输出均为高电平，使共阳极7段数码管熄灭。(3)RBI(-)：灭零输入，它是为使不希望显示的0熄灭而设定的。当对每一位A3= A2 =A1 =A0=0时，本应显示0，但是在RBI(-)=0作用下，使译码器输出全1。其结果和加入灭灯信号的结果一样，将0熄灭。(4)RBO()：灭零输出，它和灭灯输入BI()共用一端，两者配合使用，可以实现多位数码显示的灭零控制。2.4 C语言程序代码#include #include #include sbit Sred_Egeeen=P11; sbit Syellow_Eyellow=P12;sbit S

10、green_Ered=P13;/定义南北、东西向端口void delay(unsigned char k);/函数声明unsigned char count;/定义全局变量void time0_int(void) interrupt 1 count=count+1; void main(void) TMOD=0X00;/工作方式0 8.192ms TH0=0X00; TL0=0X00; EA=1; ET0=1; TR0=1; while(1) count=0; Sred_Egeeen=0; Syellow_Eyellow=1; Sgreen_Ered=1; do; while(count=25

11、0);/南北红灯，东西绿灯 Sred_Egeeen=1; Syellow_Eyellow=0; Sgreen_Ered=1; count=0; do; while(count=40);/黄灯切换 Sred_Egeeen=1; Syellow_Eyellow=1; Sgreen_Ered=0; count=0; do; while(count=250);/南北绿灯，东西红灯*/ 3. 设计结果与分析3.1 显示模块电路图 显示模块电路图如图4所示： 图4 显示模块电路图 在图3中是显示了12个电阻，12个二极管，是十字路口交通灯显示的模块电路图，12个二极管代表12个交通灯，分别平均的分配在四个

12、方向，每个方向有三个灯，分别是红灯，黄灯，绿灯，电阻在电路中起到保护交通灯的作用，将四面的二极管和电阻分别接到电源上，通过图3的控制系统控制交通灯的工作设有一个十字路口，上下为南，北方向， 左右为东，西方向，初始态为4个路口的红灯全亮。 之后， 上下路口的绿灯亮， 左右路口的红灯亮，上下路口方向通车。 延迟30秒后，上下路口的绿灯熄灭，而上下路口的黄灯开始闪烁（1Hz）。闪烁5次后，上下路口的红灯亮， 同时左右路口的绿灯亮， 左右路口方向开始通车。 延迟30秒后， 左右路口的绿灯熄灭，而黄灯开始闪烁。闪烁5次后，再切换到上下路口方向。 之后，重复上述过程，实现十字路口交通灯的工作。3.2 需求

13、分析 红绿交通灯是我们日常生活经常见到也是必不可少的，随着城市社会经济的发展,城市道路交通供给和需求的矛盾日益突出,并引发很多交通问题。本文根据城市交通的特点和面临的交通问题,提出基于交通灯控制的城市交通流动态管理系统。在原理图中主要实现的是，设有一个十字路口，AC为南，北方向， BD为东，西方向，初始态为4个路口的红灯全亮。 之后， AC路口的绿灯亮， BD路口的红灯亮， AC路口方向通车。 延迟30秒后，AC路口的绿灯熄灭，而AC路口的黄灯开始闪烁。闪烁5次后，AC路口的红灯亮， 同时BD路口的绿灯亮， BD路口方向开始通车。 延迟30秒后， BD路口的绿灯熄灭，而黄灯开始闪烁。闪烁5次后

14、，再切换到AC路口方向。3.3系统连接（1） 把“单片机系统”区域中的P1.0P1.2端口用3芯排线连接到交通灯显示模块区域中的端口上。（2） 把“单片机系统”的地与电源与电源的地与电源相连接。把led的vcc与电源相连。3.4原理图 如原理图4所示，利用P口的P1.1、P1.2、P1.3作为红绿灯控制端口，同时将交通灯的南北向的绿灯连在一块，东西向的红灯连在一块，他们一块与P1.1相连。同样南北向的红灯连在一块，东西向的绿灯连在一块，他们一块与P1. 2相连，四个黄灯连在一块与P1.3相连。 交通灯原理图如图5所示：图5 交通灯原理图3.5元件列表 元件列表如表1所示： 表1：元件列表 元件

15、名称 标号 参数 数量（个） 电阻(原理图) R1-R6 各参数见图 6 电阻（显示模块） R1-R12 330 12 电容(原理图) C1-C3各参数见图 3 电容(显示模块) C1-C12各参数见图 12 二极管 DS1-DS12各参数见图 12 74ls47 U2 . U3各参数见图 2 AT89C51 U1 1 74L9373 U4 1 3.6注意与调试（1）注意各个器件的引脚处,注意区分各个电阻与电容的数值要仔细看清楚,每一个器件都要尽量贴近印制板,最后,要用万用表测试一下,检查有没有短路的的地方。（2）在设计电路时为节省引线数目利用P1.3作为电源驱动led但是这样驱动的led亮度

16、有限尤其是绿灯几乎不亮，所以测了一下高电平下的P1.3得知为2V左右所以改为5V电源。（3）在编写延时程序时尤其当延时常数太大时仿真时程序易死，所以使用定时器定时中断的方法，然后对定时计数以次延时。3.7 实训结果 通过上述步骤，主要实现的是有一个十字路口，AC为南，北方向，BD为东，西方向，初始态为4个路口的红灯全亮。 之后，AC路口的绿灯亮，BD路口的红灯亮， AC路口方向通车。 延迟30秒后，AC路口的绿灯熄灭，而AC路口的黄灯开始闪烁（1Hz）。闪烁5次后，AC路口的红灯亮， 同时BD路口的绿灯亮， BD路口方向开始通车。 延迟30秒后， BD路口的绿灯熄灭，而黄灯开始闪烁。闪烁5次后

17、，再切换到AC路口方向。 之后，重复上述过程。 4.设计体会这次的电子系统实训是交通灯的设计，让我系统地掌握有关单片机控制的设计思想和设计方法，主要对AT89C51的结构、功能、内部资源等了解并对其进行测试和加以应用的知识得到学习。在这个课程设计中，我搜集了许多资料，例如在网上，和图书馆查找资料，并自己做了一些的改动，在上网找资料的同时也学到了许多东西，找到了很多学习单片机的网站，里面的内容都比较适合我们初学者去学，有些网站还专门介绍这种单片机的类型、用法、功能等等。同时对于制图软件的使用和操作都有了更全面的了解，通过制作交通灯的实训，让我更加灵活的使用制图软件，并从中获益良多，其实我们平时不

18、懂就应该自己去学习去弄明白，通过这个电子系统设计实训，使我发现，原来小小的一片单片机有这么强大的功能，能应用于各种领域。都是觉得很神奇，人类都的聪明啊。我应该在自己以后的学习中，不仅要有刻苦努力，要有钻研精神，还要有创新，对自己感兴趣的一定要用心去学。 在做电路仿真时，我画好了电路原理图，修改好参数后,无论我怎样修改都不行，后来请教同学，他们也遇到了同样的困惑。任何事情都不可能是一帆风顺的，后来是没有差错但出来的仿真波形不是预计中的，这确实很难修改。我们一组的几个同学一起研究一起查阅资料最后终于摸清了原理，做出了完美的电路图，在这里我感谢帮助过我的老师和同学，谢谢。5参考文献1 谢维成.单片机原理M.北京:清华大学出版社，2006.7:1582472 余锡存.单片机及接口技术M.西安:西安电子科技出版社，2000.12:2783293谭会生.EDA设计及应用M.西安：西安电子科技大学出版社，2004.5：36-774 王伟,王东宏.计算机控制技术M.江苏:江苏大学出版社，2003.10:1692855杨欣，王玉凤，刘湘黔.电路设计与仿真 M.北京：清华大学出版社,2006.8：19-44