通信与信息工程学院
专业综合课程设计
班 级：* 名：学 号：指导教师：设计时间：成 绩：
评 语：
电子科学与技术1101班
*** ********** *** 2015.1.4--2015.1.9
通信与信息工程学院
二〇一五年
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专业综合课程设计报告
一、引言
本设计是关于简易交通灯控制系统的设计。主要内容有交通灯模拟系统设计方案，主要功能，各功能模块的介绍，电路设计，硬件部分设计，软件部分设计，硬件调试，设计方法等等。该设计中用二极管来模拟信号灯，紧急车的优先通过请求信号由外部中断技术来模拟。要求使AT89c51定时/计数器0作为定时器，要求对通行时间进行倒计时，从P0 口输出，在LED上显示并进行递减，以此来实现十字路口交通灯的指示功能。根据交通灯系统所需要实现的功能要求，先画出实验程序框图和主程序流程图，然后根据流程图写出其子程序。最后将程序加载单片机实验箱的芯片中，通过程序控制交通灯的亮灭。在本次课程设计中，我主要负责硬件系统的设计和电子电路的仿真工作。 1.1 设计目的
本设计是专业课程综合训练，可以通过理论学习，资料查阅，软，硬件设计，系统调试等环节，巩固和提高所学的知识和应用水平。学会提出问题，观察和分析问题，得到最终的科学方法。培养严谨的工作作风，务实的工作态度。为今后的毕业设计，及从事单片机控制系统的设计与维护奠定坚实的基础。 1.2 设计意义
本设计的意义在于通过具体的控制系统的设计，掌握控制系统设计的一般方法和处理问题的思路，特别是一些常用的技术手段。使我们能在实践教学环节中，积累设计经验，开拓思维空间，全面提高个人的综合能力。 1.3设计要求
1）利用定时器产生秒信号，控制十字路口红绿黄灯交替点亮和熄灭 2）采用LED数码管显示交通灯剩余时间 3）系统工作符合一般交通灯控制要求
二、设计方案
2.1方案论证
利用单片机完成交通信号灯控制器的设计，该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，
西
东 南 北 2
黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。如上图所示。
（1）处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。南北亮绿灯时，东西亮红灯；东西亮绿灯时，南北亮红灯。
（2）干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行26秒，黄灯闪烁6秒，设立26秒、6秒计时、显示电路。 2.2方案设计
单片机可选用AT89C51，它与8051系列单片机全兼容，为设计和调试带来极大的方便。南北向和东西向各采用2个数码管计时，同时需要对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时。
开 始 初始化 四个路口红灯亮 东西绿灯亮。南北红灯亮 延时 东西黄灯闪烁。南北红灯亮 延时 东西红灯亮。南北绿灯亮 延时 东西红灯亮。南北黄灯闪烁 延时
实验框图
三、硬件系统设计
3.1 AT89c51的引脚说明
AT89c51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40管脚双列直插式封装，它是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器下图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石
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英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。
RESET/Vpd复位信号复用脚，当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态，8051的初始态。 1）VCC：供电电压 2）GND：接地
3）P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口 4）P1口：是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口 5）P2口：为一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口
6）P3口：是8个带内部上拉电阻的双向I/O口。P3口也可作为AT89C51的一些 特殊功能口，如下所示： P3.1 RXD （串行输入口） P3.1 TXD (串行输出口) P3.2 /INT0(外部中断0) P3.3 /INT1 (外部中断1) P3.4 T0 (计时器0外部输入) P3.5 T1 （计时器1外部输入） P3.6 /WR (外部数据存储器写选通)
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P3.7 /RD (外部数据存储器读选通）
7）RST:复位输入。当振荡器复位电路时，必须保持高电位
8）ALE/PROG:当访问外部存储器时，地址存储允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
9）/PSEN:外部程序存储器的选通信号
10）/EA/VPP:当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器不管是否有内部程序存储器。
11）XTAL1：反响振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入 12）XTAL2：来自反向振荡器的输入 3.2复位部分电路设计
该设计采用加电直接复位，复位电容采用1uF，电阻10K，为了节省元件，没有采用上电加按键模式。加电瞬间，RES管脚为高电平。通过电阻回路放电，使电压逐渐降为零，从而实现了复位功能。
3.3 时钟部分电路设计
时钟电路用于产生MCS-51单片机工作时所必须的时钟控制信号。其内部电路在时钟信号控制下，严格地按时序执行指令进行工作。在执行指令时，CPU首先要到程序存储器中取出需要执行的指令操作码，然后译码，并由时序电路产生一系列控制信号去完成指令所规定操作。
本设计采用12MHz晶振和两个瓷片电容，他们构成一个稳定的自激振荡器。该电容的大小影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。为单片机提供标准时钟。其中两个瓷片电容起微调作用。
AT89C51单片机它是硬件电路的核心部分，在由多片单片机组成的系统中，为了各单片机之间的时钟信号同步，应当引入唯一的公用外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲，外部脉冲信号一般为12MHZ。
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晶振电路
3.4 显示部分电路设计
动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。这样一来，就没有必要每一位数码管配一个锁存器，从而大大地简化了硬件电路。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。
四、实验结果与分析
4.1调试分析
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。见附录一
本系统由单片机系统、LED 显示、交通灯演示系统组成。最后，系统要求实现如下的交通灯的功能：
1）接通电源后，将显示模块的程序编译后烧进单片机电路板里,红灯时间为26秒；
2）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮，才能变换运行车道； 3）黄灯亮时，计时6秒；
4）黄灯闪烁后跳转为红灯，另一方向红灯则跳为绿灯；
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5）计时6秒，绿灯再次跳转为黄灯，闪烁，红灯跳转为红灯，车辆放行； 7）照此循环下去没有问题就证明该显示模块的测试成功。 附录一：仿真图
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