单片机课程设计报告(单片机课程设计报告波形发生器)
交通灯的单片机设计
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【单片机课程设计_交通灯设计报告单片机课程设计(图文教程）】2009年05月09日 星期六 14:01【单片机课程设计_交通灯设计报告单片机课程设计(图文教程）】
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单片机课程设计_交通灯设计报告
2007-11-10 12:36
单片机课程设计_交通灯设计报告
交通灯控制系统设计
摘要：本系统由单片机系统、键盘、LED 显示、交通灯演示系统组成。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能。系统除基本交通灯功能外，还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。
关键词：AT89S51，交通规则
一、 方案比较、设计与论证
1 电源提供方案
为使模块稳定工作，须有可靠电源。我们考虑了两种电源方案
方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。
方案二：采用单片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。
综上所述，我们选择第二种方案。
2 显示界面方案
该系统要求完成倒计时、状态灯等功能。基于上述原因，我们考虑了三种方案：
方案一：完全采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字苻，无法胜任题目要求。
方案二：完全采用点阵式LED 显示。这种方案实现复杂，且须完成大量的软件工作；但功能强大，可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等。
方案三：采用数码管与点阵LED 相结合的方法因为设计既要求倒计时数字输出，又要求有状态灯输出等，为方便观看并考虑到现实情况，用数码管与LED灯分别显示时间与提示信息。这种方案既满足系统功能要求，又减少了系统实现的复杂度。权衡利弊，第三种方案可互补一二方案的优缺，我们决定采用方案三以实现系统的显示功能。
3 输入方案：
题目要求系统能手动设灯亮时间、紧急情况处理，我们讨论了两种方案：
方案一：采用8155扩展I/O 口及键盘，显示等。该方案的优点是：
使用灵活可编程，并且有RAM,及计数器。若用该方案，可提供较多I/O 口,但操作起来稍显复杂。
方案二： 直接在IO口线上接上按键开关。因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的口资源还比较多，我们使用四个按键，分别是K1、K2、K3、K4。
由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只用单片机本身的I/O 口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用，故选择方案二。
二、理论分析与计算
1．交通灯显示时序的理论分析与计算
对于一个交通路口来说，能在最短的时间内达到最大的车流量，就算是达到了最佳的性能，我们称在单位时间内多能达到的最大车流为车流量，用公式：车流量= 车流 / 时间 来表示。
先设定一些标号如图2－1 所示。
说明：此图为直方图，上边为北路口灯，右边为东路口灯，下边为南路口灯，左边为西
路口灯。
图2－2 所示为一种红绿灯规则的状态图，分别设定为S1、S2、S3、S4，交通灯以这四
的状态为一个周期，循环执行（见图2－3）。
请注意图2－1b和图2－1d，它们在一个时间段中四个方向都可以通车，这种状态能在
一定的时间内达到较大的车流量，效率特别高。
依据上述的车辆行驶的状态图，可以列出各个路口灯的逻辑表，由于相向的灯的状态图
是一样的，所以只需写出相邻路口的灯的逻辑表；根据图2－3 可以看出，相邻路口的灯它
们的状态在相位上相差180°。因此最终只需写出一组S1、S2、S3、S4的逻辑状态表。
如表2－1 所示。
表中的“×”代表是红灯亮（也代表逻辑上的0），“√”是代表绿灯亮（也代表逻辑上
的1），依上表，就可以向相应的端口送逻辑值。
2．交通灯显示时间的理论分析与计算
东西和南北方向的放行时间的长短是依据路口的各个方向平时的车流量来设定，并且
S1、S2、S3、S4各个状态保持的时间之有严格的对应关系，其公式如下所示。
T-S1+T-S2=T-S3
T-S2=T-S4
T-S1=T-S3
我们可以依据上述的标准来改变车辆的放行时间。按照一般的规则，一个十字路口可分
为主干道和次干道，主干道的放行时间大于次干道的放行时间，我们设定值时也应以此为参
考。
三、电路图及设计文件
1．灯控制电路设计
由于32个LED 来实现红绿灯状态，若直接接在单片机的口线，路口倒计时的显示就不
能实现，所以本次设计中采用一种新型的电路如图3－1 所示。
图中74LS04的作用是倒相和驱动，它输出的电流大约48mA，实际测试发现足以满足要
求，而且发光管也能达到足够的亮度。
观察图可以看出：两组发光管（一组红、一组绿）由于反相器的作用，其逻辑状态恰恰
相反。
图中和电阻串联的二极管的作用是为了分压，防止因上下两组发光管分压不同导致逻辑
的错误。
共四组和上述相同的电路分别代表东西南北四个方向的红绿灯，使用两片74LS04 作为
驱动。
2．倒计时显示电路设计
前面已经分析过相向的灯的状态和倒计时都是相同的，所以为了节省，采用两组四个数码管
作为倒计时的显示；同时为了节省口资源，采用串口显示的方式驱动数码管。见图3－2 所
示。
四、程序设计思路与流程图
1．主程序流程图
主程序中主要是一个死循环，不停的循环四个状态，如图4－1 所示。
2．按键子程序流程图
它包含倒计时调整和紧急状态两个状态。
主程序中放了一个按键的判断指令，当有按键按下的时候，程序就自动的跳转到按键子
程序处理。当检测到K2键按下的时候就自动返回到主程序。
当出现紧急的情况的时候，按下K3或者K4 就切换到紧急状态，当紧急事件处理完毕
的时候，按下K2，就可以返回正常状态。
五、测试、数据及结果分析
1．状态灯显示测试
当电路连接完毕后，将写好的测试程序刷写到芯片内，K1 和K2分别给端口送高电平和
低电平，通电即可检测。
2．数码管的测试
将串口的和电路板上的接口连接，将写好的测试程序刷写到芯片内，开电源即可测试。
3．整体电路测试
系统上电，刷写好程序即可开始测试，观测一个周期（共计S1～S4四个状态，默认140
秒）灯的显示状态是否正常，同时观察倒计的计数是否正常。
六、总结
由于使用的是单片机作为核心的控制元件，使得电路的可靠性比较高，功能也比较强大，
而且可以随时的更新系统，进行不同状态的组合。
但是在我们设计和调试的过程中，也发现了一些问题，譬如红灯和绿灯的切换还不够迅
速，红绿灯规则不效率还不是很高等等，这需要在实践中进一步完善。
参考文献
[1] 李朝青.单片机原理及接口技术（修订版）.北京：北京航空航天大学出版社，1998
[2] 李广弟.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，1992
[3] 何立民.单片机应用技术大全.北京：北京航空航天大学出版社， 1994
[4] 张毅刚. 单片机原理及接口技术.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1990
[5] 谭浩强.单片机课程设计. 北京：清华大学出版社，1989
Abstract
This system is made up of single-chip microcomputer ,keyboard,lcd displaying module
and Traffic lights system.The system includes pavement,left truning,right truning,and the basic
traffic lights function.Excepting the basic traffic lights function,italso includes couting,time
installing,emergency disposaling,speech cluing,lcd information displaying,adjusting the lighting
time of lights based on different time and controlling with hand in accordance with circumstances
and so on
用汇编语言显示系统时间 主要是要求
单片机课程设计报告
题 目 计时器设计
班 级 电 信 093
学 号 090301334
姓 名 周 剑
时 间 2010.12.20
成 绩
指导教师 石巧云
目录
一、 前言………………………………………………………………1
单片机的应用介绍…………………………………………………1
二、 课程设计的目的和要求…………………………………………2
（一）课程设计的目的…………………………………………… 2
（二）课程设计的基本要求……………………………………… 3
三、 总体设计…………………………………………………………3
（一）工作原理…………………………………………………… 3
（二）硬件总体设计……………………………………………… 4
（三）软件总体设计……………………………………………… 5
四、综合调试………………………………………………………… 7
（一）keil调试 …………………………………………………… 8
（二）Proteus调试………………………………………………… 9
五、结束语…………………………………………………………… 9
六、参考文献 …………………………………………………………10
前言
单片机的应用介绍
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。
目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用单片机的应用介绍
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。
目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应
智能化控制的科学家、工程师。
与智能化控制的科学家、工程师。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：
（1.在智能仪器仪表上的应用
（2.在工业控制中的应用
（3.在家用电器中的应用
（4.在计算机网络和通信领域中的应用
（5.单片机在医用设备领域中的应用
（6.在各种大型电器中的模块化应用
此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
二、 课程设计的目的和要求
（一）课程设计的目的
1． 进一步熟悉和掌握8051单片机的结构及工作原理。
2． 掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法
3． 通过课程设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术，了解表关电路参数的计算方法。
4． 通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。
5． 通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使学生了解开发一单片机应用系统的全过程，为今后从事相应打下基础。
（二）课程设计的基本要求
用AT89C51 单片机的定时/计数器T0产生一秒的定时时间，作为秒计数时间，但一秒产生时，秒计数加1，秒计数加到60时，自动从0开始。单片机晶振频率为12MHz。
二、 总体设计
（一） 工作原理
LED显示器的结构与原理
1、结构种类
七段LED显示器（数码管）系发光器件的一种。常用的LED发光器件有两类：数码管和点阵。数码管内部有七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，根据各管的亮暗组成字符。常见数码管有10根管脚。管脚排列如下图（a）所示。其中COM为公共端，根据内部发光二极管的接线形式可分为共阴极和共阳极两种。如下图（b）（c）所示，使用时，共阴极数码管公共端接地，共阳极数码管公共端接电源。发光二极管需5~10mA的驱动电流才能正常发光，一般需加限流电阻控制电流的大小。
2、显示原理
LED数码管的a~g七个发光二极管。加正电压的发光加零电压的不能发光，不同亮暗的组合能形成不同的字符，这种组合称为字型码。共阳极和共阴极的字型码是不同的，如下图所示。
LED字符显示代码表
显示 段符号 十六进制代码
dp g f e d c b a 共阴极 共阳极
0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH C0H
1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H F9H
2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH A4H
3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH B0H
4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 99H
5 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 92H
6 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 82H
7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H F8H
8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 80H
9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 90H
（二） 硬件总体设计
1、主要元器件选择
主要元器件选用型号和数量如下：
1个AT89C51(单片机) 1个CRYSTAL(晶振) 2个CAP(电容)
3个RES（电阻） 2个7SEG-COM-CATHOD(共阴极数码管)
1个CAP-ELEC(电解电容)
2、系统板上硬件连线
（1． 把“单片机系统”区域中的P0.0/AD0－P0.7/AD7端口用8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个a－h端口上；要求：P0.0/AD0对应着a，P0.1/AD1对应着b，……，P0.7/AD7对应着h。
（2． 把“单片机系统”区域中的P2.0/A8－P2.7/A15端口用8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个a－h端口上；要求：P2.0/A8对应着a，P2.1/A9对应着b，……，P2.7/A15对应着h。
3、计时器电原理图
（三）软件总体设计
1、程序设计内容
（1.在设计过程中我们用一个存储单元作为秒计数单元，当一秒钟到来时，就让秒计数单元加1，当秒计数达到60时，就自动返回到0，从新秒计数。
（2.对于秒计数单元中的数据要把它十位数和个数分开，方法仍采用对10整除和对10求余。
（3.在数码上显示，仍通过查表的方式完成。
（4.一秒时间的产生在这里我们采用软件精确延时的方法来完成，经过精确计算得到1秒时间为1.002秒。
2、延时1秒子程序
DELY1S: MOV R5,#100
D2: MOV R6,#20
D1: MOV R7,#248
DJNZ R7,$
DJNZ R6,D1
DJNZ R5,D2
RET
3、程序流程图
4、汇编源程序设计
Second EQU 30H
ORG 0
START: MOV Second,#00H ；设置显示初值为00
NEXT: MOV A,Second
MOV B,#10
DIV AB ；十位数存于A中，个位数存于B中
MOV DPTR,#TABLE ；字型码地址送DPTR
MOVC A,@A+DPTR ；查十位字型码
MOV P1,A ；送P1口显示
MOV A,B
MOVC A,@A+DPTR ；查个位字型码
MOV P2,A ；送P2口显示
LCALL DELY1S ；调用延时1秒子程序DELY1S
INC Second ；显示值加1
MOV A,Second
CJNE A,#90,NEXT ；显示值不为90转到NEXT执行
LJMP START ；返回到主程序
DELY1S: MOV R5,#100 ；1S延时子程序
D2: MOV R6,#20
D1: MOV R7,#248
DJNZ R7,$
DJNZ R6,D1
DJNZ R5,D2
RET
TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH ；共阴数码管字型码
END
四、综合调试
（一）Keil调试
程序调试完成图
（二）Proteus调试
五、结束语
完成情况：经过两个星期的努力，我们一组成员终于完成了秒表控制方案的设计，主要是用AT89C51单片机实现0-99秒计时器控制方案。本设计还包含数码管显示部分，可直接显示时间可方便观察。通过这次课程设计，使我得到了一次用专业知识和专业技能去分析问题、解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及用汇编语言设计程序的思路技巧等方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。
六、参考文献
[1]. 江力主编，单片机原理与应用技术，清华大学出版社，2008年4月第6次印刷
[2].蔡骏主编，单片机实验指导教程，安徽大学出版社，2008年7月第一次印刷
[3].
单片机课程设计
我有个比你要复杂点的,去年编写的.功能:时间,花样,速度可调,并且可通过上位机控制!你要的话我可以给你程序的一半!因为我觉得你问问题的态度不好! 反省一下把!
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