单片机原理及接口技术课程设计-基于单片机的现代交通灯的设计

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1、序号11单片机原理及接口技术课程设计说明书题目：基于单片机的现代交通灯的设计学院：国际教育学院班级：机电141班学号：4姓名：指导教师：日期：2017年9月30日河南科技大学2017至2018学年第一学期课程设计任务书学生姓名：班级：机电141班学号：141425010114一、设计题目基于单片机的现代交通灯的设计二、设计要求设计任务：1.设计一款带左转、直行、右转三种通行绿灯，参见实物效果图；2.带紧急按钮功能，当紧急按钮按下时，所有方向均亮起红灯；3.夜间运行模式按钮，按下时，所有方向黄灯闪烁

2、；4*可更在线修改红绿灯等待时间；5*实现显示倒计时功能；6@其他功能（创新部分）提示：1.Proteus里的traffic模块为传统交通灯模型（只有红、绿、黄三色）；现可用单管LED（或LED点阵）来取代左右转指示，或直行指示。2.实物效果图指导教师：日期：2017年9月4日目录课程设计任务书11设计目的12设计思路13设计过程13.1硬件电路设计13.2单片机电源电路23.3振荡电路设计33.4复位电路设计33.5显示电路设计33.6中断系统43.7功能控制电路设计33.8初值输入电路设计33

3、.9报警电路设计34设计仿真74.1Proteus仿真软件简介74.2Proteus仿真软件的使用84.3Proteus仿真过程95总结10参考文献10附录:单片机程序111设计目的1.每个方向具有绿灯左拐、右拐、直行，人行道蓝灯，提示红灯、黄灯6种通行指示；2.数码管显示倒计时；3.在紧急情况下按下紧急模式按钮所有路口均亮红灯，蜂鸣器报警提醒；4.夜间按下夜间模式按钮，所有方向的黄灯闪烁；5.普通模式下按下初值设定按钮可修改红绿灯等待间隔时间；6.数码管显示红灯倒计时；7.创新功能：（1）倒计时

4、到3s时蜂鸣器鸣叫；（2）紧急模式下蜂鸣器报警；（3）普通模式、紧急模式、夜间模式可相互跳转，不用重新复位。2设计思路1）设计硬件电路2）设计电源电路3）设计振荡电路4）设计复位电路5）设计显示电路6）设计中断系统7）设计功能控制电路8）设计初值输入电路9）设计报警电路3设计过程3.1硬件电路设计硬件电路由AT89C51、MAX7219、4个2位共阴数码管、LED灯、S8050三极管、4×4矩阵键盘等组成。主控制器采用AT89C51，是ATMEL公司生产的一款性能稳定的8位单片机，AT89C51具

5、有1个8KB的FLASH程序存储器，1个512字节的RAM，4个8位的双向可位寻址I/O端口，3个16位定时、计数器及1个串行口和6个二级中断结构。单片机的P0口用于控制南北及东西的通行灯，P1.0-P1.2口用于控制Max7219驱动4组2位LED数码管，键盘赋值采用P2口，蜂鸣器报警使用P1.3,夜间模式使用P1.5。它们之间的联系如（图3-1）所示：23AT89C51南北通行灯(2组)东西通行灯(2组)2位LED灯显示(4组)键盘输入上电复位振荡电路驱动MAX7219蜂鸣器报警电路图3-1-

6、1硬件电路联系图图3-1-2单片机最小系统23何谓单片机最小系统？实际上是以最小的外围电路就能让单片机正常工作，这样的电路支持成为单片机最小系统电路。一般情况下，单片机的最小系统由电源供电、晶振电路及复位电路组成。3.2单片机电源电路电源电路不单单是为单片机运行提供工作电压，还需要对单片机的外围电路提供工作电源。这里提供2种电源供电方案：1)USB接口供电具有USB接口的设备一般工作电压都为5V。计算机上的USB接口（图3-2）可以输出稳定的+5V电压，最大额定电流为500mA，足以满足本设计的要

7、求。需要注意电路不能出现短路，以免损坏电脑的USB接口。图3-2-1USB接口要注意，接口上的电源为四只引脚的最旁边的两个，而中间的两个引脚是USB的差分数据线，在本设计中不需要使用。2)7805稳压管电路电源电路的设计也可使用7805的稳压三极管IC，该IC只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。233.3振荡电路设计图3-3振荡电路单片机的运行需要一个时钟频率，类似我们的计算机的CPU主

8、频的高低，现在计算机的CPU一般用GHz来左单位。而我们的51单片机常用到的时钟频率有12MHz，11.0592MHz，这些时钟频率都是依靠外部晶振产生的。晶振连接到单片机的XTAL1、XTAL2引脚处。电路上的晶振旁有两个无极性电容，容量为22PF。这两个电容称晶振的负载电容，分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，一般在几十皮发，它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度。晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C（3.1）式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地