测控技术与仪器专业

课程设计报告

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学    号：      

专业班级：    20## 级测控技术与仪器   

题    目：基于单片机原理的交通信号灯设计

  攀枝花学院电气信息工程学院

二〇##年七月

                     目录

一、设计目的         …………………………………………………2

二、设计任务和要求   …………………………………………………2

三、设计原理分析     …………………………………………………2

四、硬件资源及其分配 …………………………………………………3

五．硬件图           …………………………………………………6

六、程序框图         …………………………………………………7

七、程序             …………………………………………………8

:八、调试运行        …………………………………………………13

九、仿真截图         …………………………………………………13

十、设计心得体会     …………………………………………………15

一、设计目的

1、通过单片机课程设计，熟练掌握汇编语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力。

2、通过交通信号灯控制系统的设计，掌握定时/计数器及中断的使用方法，和简单程序的编写，最终提高我们的逻辑抽象能力。

二、设计任务和要求

任务：设计一个能够控制十二盏交通信号灯的模拟系统

要求：利用单片机的定时器定时，令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭，并用LED灯显示倒计时间。1、东西绿灯亮，南北红灯亮  2、黄灯亮  3、东西红灯亮，南北绿灯亮 

三、设计原理分析

 1、首先了解实际交通灯的变化情况和规律。假设一个十字路口如上图所以，为东南西北走向。初始状态0：为东西绿灯亮，南北红灯亮；然后转状态1：东西绿灯亮黄灯亮，南北红灯亮黄灯亮；过后转状态2：东西红灯亮，南北绿灯亮；再转状态3：东西红灯亮黄灯亮，南北绿灯亮黄灯亮。一段时间后，又循环至状态0。中间可通过中断按钮产生中断，跳入中断程序执行中断。

列出交通信号灯的状态表如下：（其中，1代表灯亮，0代表灯灭）

2、对于交通信号灯来说，应该有东西南北共四组灯，但由于同一道上的两组的信号灯的显示情况是相同的，所以只要用两组就行了，因此，采用单片机内部的I/O口上的P1口中的6个引脚即可来控制6个信号灯。

3、通过编写程序，实现对发光二极管的控制，来模拟交通信号灯的管理。每延时一段时间，灯的显示情况都会按交通灯的显示规律进行状态转换。

4、通过延时时间送显，可以在原有的交通信号灯系统的基础上，增添其倒计时间的显示功能，实现其功能的扩展。

5．通过脉冲中断编写中断程序，可实现中断。

四、硬件资源及其分配

主要用到的硬件：P1口、P3口、LED数码管、LED发光二级管、定时器T0

硬件分配：

1、P1口：做为输出口，与发光二极管相连接，其状态及对应的十六进制值如下：

               

2、P3口中的P3.0(RXD)和P3.1(TXD)作特殊用途,数据(倒计时时间)从RXD端输入,TXD端输出。

3、LED发光二极管用来显示灯亮情况。

4、定时/计数器T0用来产生1秒的定时

5．Led显示器十位与p0相连接，个位与p2连接用来显示时间，下面是LED显示接口及原理。

1  LED是发光二极管的英文缩写，LED显示器是由发光二极管构成的，它在单片机中的应用非常普遍。通常所说的LED显示器由7个发光二极管组成，其排列形状如图所示。此外，显示器中还有一个圆点型发光二极管以dp表示，用于小数点表示。通过七个发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其它符号。LED显示中的发光二极管共有两种连接方法:

2 共阳极接法：把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使用时公共阳极接+5V。这样阴极端输入低电平的段发光二极管就导通点亮，而输入高电平的则不亮。

3共阴极接法：把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。使用时公共阴极接地。这样阳极端输入高电平的段发光二极管就导通点亮，而输入低电平的则不亮。

4 控制数码管驱动级的控制电路有静态式和动态式两类：

5 静态驱动：它是指每个数码管都要用一个译码器译码驱动。

6动态驱动：它是所的数码管使用一个专门的译码驱动器，使各位数码管逐个轮流显示，它的扫描速度极快，因此显示效果与静态驱动相同。

7采用动态数码管显示，可以大幅度地降低硬件成本和电源的功耗，因为某一时刻只有一个数码管工作，就是所谓的分时显示，显示所需要的硬件电路可分时复用。

           共阴极             共阳极                    符号与引脚 

如表1为共阳极与共阴极的代码表

表1 十六进制数字形代码表

五．硬件图

六、程序框图

1、主程序框图

2. 中断服务程序框图

七、程序

#include

#define port1 P0

#define port2 P2

sbit green1=P1^0;

sbit red1=P1^1;

sbit yellow1=P1^2;

sbit green2=P1^3;

sbit red2=P1^4;

sbit yellow2=P1^5;

unsigned char flag=0;

unsigned char mun=30;

unsigned char code   tab[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,     0x7 F,0x6F};

void init_timer0(void)

{

             TMOD=0x01;

             TH0=(65536-50000)/256;

             TL0=(65536-50000)%256;

             ET0=1;

             EA=1;

             TR0=1;

}

void display(unsigned char x)

{

             unsigned char m,n;

             m=x/10;

             n=x%10;

             port1=tab[m];

             port2=tab[n];

}

void init(void)

{

             P1=0x00;

             init_timer0();

}

void main()

{           init();

             while(1)

             {  do

                 {

                 display(mun);

                 green1=1;

                 red1=0;

                 green2=0;

                 red2=1;

                 }

                 while(mun!=3);

                 do

                 {         

                      if(mun==3)

                      {

                            yellow1=1;

                            yellow2=1;

                       }

                 display(mun); 

                 }

                 while(mun!=0);

                      if(mun==0)

                      {

                            mun=30;

                            yellow1=0;

                            yellow2=0;

                      }  

                 do

                 {

                 display(mun);

                 green1=0;

                 red1=1;

                 green2=1;

                 red2=0;

                 }

                 while(mun!=3);

                 do

                 {         

                      if(mun==3)

                      {   

                            yellow1=1;

                            yellow2=1;

                   };

                 display(mun);

                 }while(mun!=0);

                      if(mun==0)

                      {

                            mun=30;

                            yellow1=0;

                            yellow2=0;

                      }

             }

}

void timer(void) interrupt 1 using 1

{

             TH0=(65536-50000)/256;

             TL0=(65536-50000)%256;

             flag++;

             if(flag==20)

             {

                 flag=0;

                 mun--;

             }

}:

八、调试运行

1、接硬件图接线，为了确保东西南北红黄绿灯能够对应显示，实验时，对P1口的接线做了调整。即，P1.0接绿灯,P1.1接黄灯,P1.2接红灯,P1.3接绿灯,P1.4接黄灯,P1.5接L3红灯

2、从0100H单元开始连续运行，观察六个LED灯是否与交通显示情况对应，如果有偏差，则单步运行或断点运行，进行调试，直至满足设计要求。

3、调试完灯的显示后，从0100H开始连续运行，观察数码管显示的是否正常，如果不正常，则运用单步运行或断点运行进行分析和调试，直至满足要求。

4、整体运行，观察灯显示和时间显示是否都符合要求，如果不符合，则再调试。直至满足要求。

九、仿真截图

十、设计心得体会

两周的单片机课程设计很快就结束了，在课程设计的这段时间里，我不仅学到了许多新的知识，而且加深了我对以前学习的理论知识的掌握。

以前我们学的东西仅限于课本，对实实在在的应用还比较模糊，这次课程设计有利于同学们学习目的的明确性和主动性。通过这次课程设计，我们知道了哪些东西是应该确实掌握的，在学校里，没有实实在在的实习，我们总以为学的东西没太多用，当我们在课程设计过程中了解到我们学的东西是如此重要时，我们学习的积极性有了，目的性提高了。

通过单片机课程设计，我不仅加深了对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的大脑，从为人类造福的意愿出发，做自己力所能及的，别人却没想到的事。使之不断地战胜别人，超越前人。同时，更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。

这个设计过程中，我们遇到过许多次失败的考验，就比如，自己对实际生活中的交通秩序的不了解给整个设计带来的困扰，真想要就此罢休，然而，就在想要放弃的那一刻，我们明白了，原来结果并不那么重要，我们更应该注重的是这一整个过程。于是，我们坚持了下来。当然最终，这个设计很成功，主要体现在，这一整个系统，几乎没有课本以外的参考书，程序由我们自己独立完成，制作的交通灯控制系统程序简单易读，结构清楚，最重要的是成本低。在设计一个系统，除了达到所要求的性能指标以外，成本也是很重要的一个指标。成本的高低也决定了产品的适用性。                                           

在这次单片机课程设计中，我主要负责软件编写和仿真的调试，在这次课程设计中，让我懂得了团队协作重要，在一个工程中一个团队精神是必不可少，在这里我要感谢老师对我们指导和我们团队的另外三个同学帮助。