单片机课程设计-交通灯为主的多功能任务设计.doc

一、设计目的 《单片机原理及应用》课程设计是一项重要的实践性教育环节，是学生在校期间必须接 受的一项工程训练。在课程设计过程中，在教师指导下，应用工程的方法，通过一个简 单课题的设计练习，可使学生初步体验单片机应用系统的设计过程、设计要求、完成的 工作内容和具体的设计方法，了解必须提交的各项工程文件，也达到巩固、充实和综合 运用所学知识解决实际问题的目的。 通过课程设计，应该能加强学生如下能力的培养： （1） 独立工作能力和创造力； （2） 综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力； （3） 查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力； （4） 工程绘图的能力； （5） 编写技术报告和编写技术资料的能力。 二、设计要求 1 总体要求 （1）独立完成设计任务 （2）绘制系统硬件总框图 （3）绘制系统原理电路图 （4）制定编写设计方案，编制软件框图，完成详细完整的程序清单和注释 （5）制定编写调试方案，编写用户操作使用说明书 （6）写出设计工作小结。对在完成以上文件过程所进行的有关步骤如设计思想、指标 论证、方案确定、参数计算、元器件选择、原理分析等作出说明，并对所完成的设计作 出评价，对自己整个设计工作中经验教训，总结收获和今后研究方向。 2 具体要求 本次工程实践的校内部分主要以单片机为基础，进行单片机软件编程，目的是为了提 高学生的软件编程和系统设计能力，整个设计系统包括两个部分，硬件及软件部分，硬 件部分已经制作成功，学生只需要掌握其原理和焊接相应的元器件，掌握元器件的辨别 和元器件的作用以及应用场所即可，另外对所焊接的电路还需要进行仔细的检查，判断 是否有焊接错误的地方或者短路的地方，对出现的异常情况要能够根据现象判别原因， 并具备解决问题的能力，从而切实提高学生的硬件电子电路的分析、判断能力。 软件编程是本次课程设计的重要环节。在为期两周的工程实践中，将占据主要时间，完 成的软件编程任务主要包括以下几点： 1）、熟悉Keil C51编程平台及相关编程软件 2）、编写、调试蜂鸣器、继电器动作、方波程序并进行软硬件联调 3）、编写、调试LED流水灯（循环显示）程序并进行软硬件联调 4）、编写、调试键盘扫描子程序并进行软硬件联调 5）、编写、调试数码管动态扫描程序并进行软硬件联调 6）、基于交通灯的多功能控制设计 其中前五个内容是后两个内容的基础，主要是编制一些子程序，为后继的整个系统设 计打下基础。 交通灯控制是在五个课题中选做的一个设计，是一个简单的单片机编程设计，来实现 智能交通灯的多功能作用。 三、硬件电路的设计及描述 (一)硬件总框图及原理图 图1 硬件总框图 图2 硬件总原理图 （二）硬件单元电路设计及元器件说明 1） AT89C52单片机 设计中所用的单片机型号为AT89C52 ，其主要功能为： AT89C52是低功耗、高性能的CMOS 8位单片机。片内带有8KB的Flash存储器，且允许在系统内改写或用编程器编程。另外， AT89C52的指令系统和引脚与80C52完全兼容，所以，近几年AT89C52单片机应用极为广泛 。 AT89C52单片机除了含有8KB的Flash存储器外，片内还有256 B的RAM，32条I/O口线，3个16位定时/计算器、6个中断源、1个全双工串行口等。同时， 与80C52一样，有空闲和掉电两种节电运行方式。 AT89C52单片机的结构与8051单片机的结构基本相同，不同之处以下几点： 有CHMOS工艺的节能运行方式、增加了一个16位的定时器T2、片内RAM由128 B增加为256 B、ROM 类型属于Flash存储器。 AT89C52引脚如图7所示： 图7 AT89C52引脚 AT89C52单片机为40脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制 ，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。 主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0~P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（32~39 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，1 2 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板 【单片机课程设计-交通灯为主的多功能任务设计】是一个重要的实践性教学环节，旨在让学生在教师指导下，通过设计和实现一个交通灯控制系统，提升独立工作能力、创新思维以及综合运用专业知识解决实际问题的能力。设计内容包括硬件总框图、原理电路图的绘制，软件编程与调试，以及撰写相关工程文件。 设计要求中，学生需要独立完成设计任务，从硬件到软件全方位参与。硬件设计涉及绘制系统总框图和原理图，理解并焊接元器件，增强硬件电路分析和故障排查能力。软件部分则要求熟悉Keil C51编程环境，编写和调试一系列子程序，如蜂鸣器、继电器、LED流水灯、键盘扫描和数码管动态扫描，最终实现交通灯的多功能控制。 在硬件设计中，使用了AT89C52单片机，这是一种低功耗、高性能的8位CMOS单片机，拥有8KB Flash存储器和256B RAM，支持32条I/O口线，3个16位定时器，6个中断源和1个全双工串行口。AT89C52与80C52兼容，但增加了16位定时器T2，片内RAM扩大，并采用Flash存储技术。单片机的引脚包括晶振输入输出端口XTAL1和XTAL2，复位输入端口RST/Vpd，供电端口VCC和VSS，以及可编程的I/O端口P0到P3，这些端口在设计中会被灵活配置以实现交通灯控制等功能。 交通灯控制作为设计的一个选做课题，是单片机编程设计的实践应用，它涉及到交通灯的智能化控制，通过编程实现不同信号灯的定时切换，满足交通管理的需求。这一设计不仅是单片机控制技术的运用，也是对软件编程能力的检验，为后续更复杂系统的设计奠定了基础。 这个课程设计涵盖了单片机应用系统设计的多个方面，包括硬件电路设计、软件编程、调试技巧以及文档撰写，旨在全面提高学生的工程实践能力和理论知识的应用水平。学生通过这样的实践活动，不仅可以深入理解单片机的工作原理，还能掌握实际工程中的问题解决策略，为未来的职业生涯做好准备。