交通灯控制系统课程设计.doc

2011年至2012年第1学期单片机原理与应用课程设计班 级 1006402 指导教师 涂 立 李 旎 学生人数_ _3_ _设计份数 1 2011年12月23日城市交通灯控制系统设计报告1006402-42 李流溪 1006402-24钱升 1006402-06毛运鹏一设计时间2012年12月19日2011年12月23日二设计地点一实验楼401机房三设计小组及成员分工1006402-42 李流溪 （组长，编写及调试程序）1006402-24 钱 升 （负责设计报告的书写及资料整理）1006402-06 毛运鹏 （原理图、流程图设计）四指导老师涂立老师，李旎老师五设计题目基于51型单片机的城市交通灯控制系统六设计内容及目标1.该交通灯系统的设计内容本设计是基于AT89S51单片机的十字路口交通灯控制系统，利用6个发光二极管模拟交通灯。按照时间控制原则，利用并行接口和定时器，采用时间中断方式设计一套十字路口的交通灯管理系统，通行时间（或禁止时间）30秒，准备时间3秒，在准备时间里黄灯闪烁3次，闪烁频率为0.5秒，周而复始。2.该交通灯系统的设计目标本系统结构简单，操作方便；可实现自动控制，具有一定的智能性；对优化城市交通具有一定的意义。本设计将各任务进行细分包装，使各任务保持相对独立；能有效改善程序结构，便于模块化处理，使程序的可读性、可维护性和可移植性都得到进一步的提高。七流程图与原理图及部分说明1.程序流程图如图1所示：图1. 程序流程图2.主程序流程图步骤说明：（1）东西方向车道红灯亮，南北方向车道绿灯亮。表示东西方向车道上的车辆禁止通行，南北方向车道允许通行。绿灯亮足规定的时间隔时，控制器发出状态信号，转到下一工作状态。（2）东西方向车道红灯亮，南北方向车道黄灯闪亮。表示南北方向车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，东西方向车道禁止通行。黄灯闪亮足规定时间间隔时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。（3）东西方向车道绿灯亮，南北方向车道红灯亮。表示东西方向车道允许通行，南北方向车道上的车辆禁止通行，绿灯亮足规定的时间间隔时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。（4）东西方向车道黄灯闪亮，南北方向车道红灯亮。表示南北方向车道禁止通行，东西方向车道上位过限停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯闪亮足规定的时间间隔时，控制器发出状态转换信号，系统又转换到第（1）种工作状态。表1. 元件清单表器件名称型号大小数量单片机AT89C521晶振11.0592MHz1电解电容 22uF1瓷片电容30pF2排阻4701电阻4701发光二极管红4黄4绿43.交通灯系统原理图如图2所示：图2. 电路原理图4.实验原理图说明：用12个二极管分别表示东西南北四方向的红、蓝、黄交通灯，12个二极管均由P1口控制。八实验过程1.开打keil软件，建立一个新工程单击【Project】在下拉菜单中找到【New project.】选项，如图3所示： 图3. 新建工程2.选择工程要保存的路径，并且输入工程文件名。Keil的一个工程里通常含有很多小文件，为了方便管理，一般将一个工程放在一个独立的文件夹下，比如保存到课程设计文件夹，工程文件的名字为“交通灯系统”，如图4所示： 图4. 保存文件3.单击保存后会弹出一个对话框，要求选择单片机的型号，可以根据使用的单片机来选择。Keil C51几乎支持所有的51内核的单片机，在这里选择Atmel的AT89C52 ，如图5所示，选择后单击保存。 图5. 选择Atmel4.完成上一步骤后，窗口界面如图6所示： 图6. 完成新建AT89C52文件5.到此为止，还没有建立好一个完整的工程，虽然工程名有了，但工程当中还没有任何文件及代码，接下来的就是添加文件及代码。6.单击【File】菜单中的【new】菜单项，或单击界面上的快捷键图标。如图7：图7. 添加新文件7.新建文件后的窗口界面如图8所示： 图8. 新建文件8.此时光标在编辑窗口中闪烁，可以输入用户的应用程序，但此时这个新建文件与刚刚建立的工程还没有直接的联系，单击图标，窗口界面如图9所示： 图9. 建立联系 9.输入要保存的文件名，同时必须输入正确的扩展名（如果用C语言编写的程序，则扩展名必须是.c；如果用汇编语言编写的程序，则扩展名必须是.asm）.这里的文件名不一定要和工程名相同，可以随意填写文件名，然后单击【保存】按钮。如图10：图10. 保存文件名10回到编辑界面，单击【Target 1】前面的“+”号，然后在【Source Group 1】单击右键，弹出如图所示的菜单然后选择【Add Files to Group Source Group 1】菜单项弹出如图11对话框： 图11. 添加到Source Group 111.选中【交通灯系统.C】，单击【Add】按钮，再单击【Close】按钮，然后再单击左侧【Source Group 1】前面的“+”，屏幕窗口如图12所示，接着是在编辑窗口中编写程序：图12. 编写程序 12.编写好程序就要进行程序的编译，单击工具栏上的进行编译，在编译过程中如果出现错误，修改程序直到没有错误为止，然后在依次点击和，在此过程中出现错误的，也要修改程序直到没有错误为止，编译过程中出现警告一般可以不必考虑，但特殊时也要通过修改程序消除警告。13.把文件转化成十六进制文件，点击【Project】在下拉菜单里找到【Options for Target target1】，如图13所示单击【Options for Target target1】会弹出下面的对话框：图13. 转换文件14在Eprom和Ram后面的框中填入相应的数据（也可以不进行填写），然后单击Output选项出现如图14所示界面： 图14. 更改数据15用鼠标左键单击Creat HEX Fi：前面的方框，这时方框里会用一个对号如图15： 图15. 输出HEX文件然后点击确定对话框就会消失，这样刚刚所建立的文件就转化成十六进制的文件。16.用40针排线把DP-51PRO试验仪（如图16）上的A1区的P1.0-P1.5分别与LED1-LED6连接起来： 图16. DP-51PRO试验仪 17.对DP-51PRO试验仪上电。打开DPFlash软件出现如图17界面：图17. 打开DPFlash18.点击栏中的【文件】在下拉菜单里找到【装载】，如图18所示：图18. 装载文件 或者直接点击工具栏里图标，点击后会弹出图19所示的对话框： 图19. 装载HEX文件19找到刚刚所建立的文件，点击后按打开按钮对话框就会消失。然后单击会弹出图20所示的对话框：图20. 开始编程20.单击编程后，软件开始把程序烧入试验仪，烧片的过程如图21： 图21. 编程过程 当烧片完成后，点击退出就行了。21.关闭DPFalsh软件。把DP-51PRO单片机仿真试验仪A1区的工作模式选择开关（MOD_sw1）切换到RUN处，然后按一下复位键（RST），MON51程序即开始运行。观察实验运行的情况是不是符合设想,实验现象设想为灯L1、L5亮30s后熄灭；接着L3、L6亮，闪烁三次（1秒/次）后熄灭；接着L2、L4亮30s后熄灭；接着L3、L6亮，闪烁三次（1秒/次）后熄灭；接下来又是L1、L5亮30s后熄灭，如此循环，直到停止工作。但是如果不符合，对程序进行调试直到符合。九调试过程中出现的问题及相应解决办法1.程序调试出错。原因为程序编写错误，经过多次调试后解决此问题。2.DPflash烧制过程出错。原因为出现通信错误，无法烧制进试验箱芯片，可能是机箱老化或连线接触不良。经过多次更换试验机箱，终于将试验顺利进行到底。十设计心得李流溪：我了解到团队的力量，我意识到了知识的乐趣性，并感觉到当知识运用于实践的时候是一件多么幸福的事情。从此激发我的学习热情。此次课程设计使自己又有种投身雨学海中的欲望，自己想在科学的潮流里去争夺属于自己的位置。钱升：课程设计使我们进一步熟悉和掌握了单片机的内部结构和工作原理，了解了单片机应用系统设计的基本方法和步骤。此次设计很好的将书本上的理论知识和实践有机的联系了起来，是我们对理论知识有了更进一步的掌握，锻炼了我们的动手能力。毛运鹏：更加深刻的体会到理论联系实际的重要性，同时我也发现自己的知识功底还远远不够。平时不仅要将知识点理解掌握，还得勤动手做实验。当然团队分工合作也让我们更加自勉、奋进。十一源程序/*/本程序实现目标：按照时间控制原则，利用并行接口和定时器，采用时间中断方式设计一套十字路口的交通灯管理系统，通行时间（或禁止时间）30秒，准备时间3秒，在准备时间里黄灯闪烁3次，闪烁频率为0.5秒，周而复始。/*/#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar num,num1; /定义变量sbit L1=P10; /L1红灯（东西向）sbit L2=P11; /L2绿灯（东西向）sbit L3=P12; /L3黄灯（东西向）sbit L4=P13; /L4红灯（南北向）sbit L5=P14; /L5绿灯（南北向）sbit L6=P15; /L6黄灯（南北向）void main() TMOD=0x01; /设置定时器0为工作方式1 TH0=(65536-45872)/256; /装初值11.0592M晶振定时50ms数为45872 TL0=(65536-45872)%256; EA=1; /开总中断 ET0=1;TR0=1; /开定时器0中断 L1=0; /开始S1状态 L5=0; while(1) if(num=10) /num用于定时器0的计数，每50ms计1次，10次为0.5s num=0; /每0.5s清零一次 num1+; /每0.5s加1，即每记一次时间为0.5s if(num1=54) /num1计54次时间为27s，表明27s时间到，进入S2状态 L5=1; /L5南北向绿灯亮27s后熄灭 L6=0; /L6南北向黄灯置亮 if(num154)&(num160) /54num1114)&(num1120) /对应时间57s到60s之间 if(num1%1=0)L6=L6; /实现黄灯以0.5s频率闪烁 if(num1=120) /60s时间到了，进入S1状态 L3=1; /熄灭黄灯，并将东西向红灯和南北向绿灯置亮，num1置0，开始下一个循环 L1=0; L5=0; num1=0; void T0_time()interrupt 1 TH0=(65536-45872)/256; TL0=(65536-45872)%256; num+;参考文献1.GB 14887-2003，道路交通信号灯S.19982.胡宴如.模拟电子技术M.北京：高等教育出版社.2004:121-1343.李广弟.单片机基础M.北京：北京航空航天出版社.2001:45-474.何立民.单片机应用选编M.西安：西安电子科技大学出版社.1998:52-575.黄智伟.全国大学生电子设计竞训练教程M.北京电子工业出版社.2004.11.6.蔡伟智.自动调光LED交通信号灯J.国际光电与显示.2003.33（4）：62-677.李勋.单片机实用教程M.北京：北京航空航天大学出版社，2005.05.8.段晨东.单片机原理及接口技术M.北京：清华大学出版社，2008.07.9.谢自美.电子线路设计实验测试M.武汉：华中理工大学出版社，1992:62-64.10.查振亚，叶向阳.智能交通灯控制系统J.华中理工大学学报，1997，25(2):63-65