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十字路口交通灯.doc

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目 录 1 设计要求及总体方案介绍 1 1.1 设计课题任务 1 1.2 功能说明 1 1.3 设计总体方案介绍及工作原理说明 2 1.3.1 总体方案介绍 2 1.3.2 工作原理 3 2 硬件系统设计 4 2.1 硬件模块介绍 4 2.2 电路原理图 PCB图 元器件布局图 4 2.3 元器件清单 4 3 软件系统设计 5 3.1 单片机的使用资源情况 5 3.2 软件模块功能介绍 5 3.3 程序流程图 5 3.3.1 主程序流程图 5 3.3.2子程序流程图 6 3.3.3应急通道程序流程图 7 3.3.4键扫程序流程图 7 4 设计总结 8 4.1 使用说明 8 4.2 仿真结果 8 4.3 误差分析 10 5 设计总结与体会 11 5.1设计总结 11 5.2 教学建议 11 结束语 12 致谢 13 参考文献 14 附录A 15 附录B 18 附录 C 19 1 设计要求及总体方案介绍 1.1 设计课题任务 设计一个具有特定功能的十字路口交通灯。该交通灯上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”, 进入准备工作状态。按开始键则开始工作,按结束键则返回“P.”状态。要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行,甲车道为主车道,每次通车时间为60秒,乙车道为次车道,每次通车时间为30秒,要求黄灯亮3秒,并且1秒闪烁一次。有应急车辆出现时,红灯全亮,应急车辆通车时间10秒,同时禁止其他车辆通过。 1.2 功能说明 本次课程设计在硬件方面的接法如下:P3口接二极管,P3.0、P3.1、P3.2口线分别来控制东西方向的绿灯、黄灯和红灯;P3.3、P3.4、P3.5口线分别控制南北方向的红灯、黄灯和绿灯。P2口作为数码管的位控,P0口作为数码管的段控,P1口作为输入部分(这里用到了P1.0、P1.1、P1.2口线),控制数码管的显示情况和二极管的亮灭情况。 当交通灯上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”,进入准备工作状态。 当按下启动按钮K0并释放后,数码管显示将会从“57”开始倒计时,每隔一秒减1,此时东西方向开始一直亮绿灯,南北方向一直亮红灯,直到显示为“00”时,数码管将会从“03”开始倒计时,每隔一秒减1,此时东西方向每隔一秒黄灯就闪烁一次,南北方向亮一直红灯,直到显示为“00”时,数码管将会从“27”开始倒计时,此时东西方向一直亮红灯,南北方向一直亮绿灯,直到显示为“00”时,数码管又将从“03”开始倒计时,此时东西方向一直亮红灯,南北方向每隔一秒黄灯就闪烁一次;当没有其他键按下时,交通灯将这样一直循环下去。 当按下结束键K2并释放后,数码管将显示“P.”,东西南北方向无灯亮。 当按下紧急键JINJI并释放后,数码管将显示“10”,并且每隔一秒就减1, 东西南北方向全部红灯亮。 单片机采用AT89S52,fosc=12MHZ。其按键功能如表1.1所示。 表1.1 按键功能 按键 键名 功能 P1.0 K0键 启动键 P1.2 K2键 结束键 P1.1 JINJI键 紧急键 1.3 设计总体方案介绍及工作原理说明 1.3.1 总体方案介绍 该交通灯电路由单片机AT98S52、键盘接口电路、显示接口电路、发光二极管控制电路、时钟电路和复位电路构成,原理框图如图1.1所示。 图1 原理框图 (1) 电源提供方面 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使用。 (2) 显示方面 采用数码管显示,用来显示有限符号和数码字符。 (3) 键盘输入方面 直接在I/O口线上接按键开关,因为设计时精简和优化了电路,所以剩余的口资源较多。此设计共用到了3个按键,分别为:K0、JINJI、K2。 1.3.2 工作原理 首先时钟电路产生单片机工作时所需要的时钟信号,这是单片机能够正常工作的前提,而单片机有无定时的基础以及定多长的时间,这些还需要我们人为的确定。我是采用50ms延时中断程序用来定时,在我们的硬件电路中,按键的键功能程序在中断服务中,在正常情况下会不断运行主程序,当有键按下时,CPU去转去执行中断程序,而中断程序可以执行三种键功能:第一个是十秒倒计时紧急红灯亮;第二个是结束倒计时,显示P.;第三个是重新开始倒计时。当有键按下时,外部中断0口线就会变成低电平,通过键扫程序来具体判断到底是哪个键按下,CPU才会去执行中断里面的某个键功能。8个发光二极管是由P3口控制的,P3口与二极管之间串接一个限流电阻使二极管不易烧坏,采用送低电平有效。 2 硬件系统设计 2.1 硬件模块介绍 本交通灯硬件模块主要由显示模块,时钟模块,复位模块,键盘模块和指示灯模块五大模块构成。 A 显示模块:本次课程设计中,采
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