大工18秋《单片机原理及应用》大作业题目及要求【标准答案】.docx

《单片机原理及应用》课程是一门涵盖了电子技术、计算机控制和自动化领域的核心课程，主要探讨如何使用单片机进行系统设计和控制。在这个大作业中，学生将设计一个交通灯控制系统，这是一个典型的单片机应用实例，涉及到硬件电路设计、软件编程以及实时系统控制。 交通灯控制系统的设计背景源于交通拥堵和安全问题的日益严重，单片机的应用能够实现交通灯的智能化管理，提高道路通行效率，降低交通事故率。系统工作原理基于单片机，如常用的AT89C51，通过控制信号灯状态的变化，并结合LED数码管显示倒计时、盲人提示音等功能，确保交通的有序运行。此外，系统还具备车辆检测和特种车辆优先通行的功能，能够根据实时交通情况动态调整灯控策略。 AT89C51是Atmel公司生产的一款基于MCS-51指令集的8位微处理器，具有4K字节的可编程、可擦除的闪存存储器。它支持高密度非易失性存储技术，能承受上千次的写入和擦除操作，数据可保留长达10年。该单片机拥有丰富的I/O资源，包括8位的P0、P1、P2和P3口，其中P0口在访问外部存储器时具有地址和数据总线复用功能，P2口则通常用于扩展地址线。此外，AT89C51还配备有定时器/计数器、串行通信接口和多种中断源，使其在嵌入式系统设计中具有广泛的应用。 在交通灯控制系统的设计中，学生需要掌握以下关键知识点： 1. **单片机基本结构**：理解单片机的内部架构，如CPU、存储器、I/O端口等，以及它们之间的交互方式。 2. **MCS-51指令集**：学习和编写基于MCS-51的汇编语言程序，以控制交通灯的工作流程。 3. **中断系统**：理解中断的概念，如何设定中断源和中断服务程序，以便在交通异常或需要优先处理的情况时做出响应。 4. **定时器/计数器**：利用定时器/计数器实现交通灯的定时切换，以及倒计时显示。 5. **I/O接口**：设计并连接LED数码管和声音提示模块，实现视觉和听觉的交通信息传递。 6. **车辆检测技术**：可能涉及红外传感器、超声波传感器或其他检测技术，用于获取实时交通流量信息。 7. **数据处理与通信**：通过单片机处理检测到的数据，根据需求调整交通灯的控制策略，可能还需要实现与中央交通管理系统间的通信。 8. **硬件设计**：包括电路原理图绘制、PCB布局、元器件选择等，确保系统稳定可靠。 完成这个大作业，不仅要求学生具备扎实的理论知识，还要有实践操作能力，通过实际项目锻炼提升工程素养。这样的项目设计有助于培养学生的创新思维和解决复杂问题的能力，对于未来从事相关领域工作有着重要意义。