《單片機原理與應用》課程設(shè)計十字路口的交通燈控制電路設(shè)計

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1、 目 錄 目 錄 1 《單片機原理與應用》課程設(shè)計任務書 1 引言 4 一：實物圖 5 二：總括：包括總電路圖，設(shè)計內(nèi)容，原件清單等 7 （一）：總圖 7 （二）：原件清單 7 （三）：各功能模塊及說明 8 (四).74LS06管腳圖 10 (五).74LS245管腳圖 10 （六).DS1302管腳圖 11 （七）.數(shù)碼管 11 課題一：交通燈 11 一：設(shè)計要求及步驟 11 二：流程圖 12 三：驅(qū)動程序（略） 12 四：注意事項 12 課題二：數(shù)字溫度計的設(shè)計 13 一：設(shè)計要求及步驟

2、 13 二：DS18B20工作原理 13 三：流程圖 14 四：DS18B20與單片機連接圖 14 五：驅(qū)動程序（略） 15 課題三：電子時鐘 15 一：設(shè)計要求及設(shè)計步驟 15 二：工作原理 15 三：流程圖 15 四：驅(qū)動程序（略） 16 實訓總結(jié)： 16 《單片機原理與應用》課程設(shè)計任務書 一、時間及任務安排 2011年6月20日（第17周）——2011年7月1日（第18周）； 了解并熟悉課題流程工藝過程，畫電路原理圖、列元件清單、上機調(diào)試程序； 焊接電路板、燒錄程序調(diào)試通過，寫課程設(shè)計總結(jié)。 二、課題內(nèi)容 課題1：設(shè)計制作一

3、個十字路口的交通燈控制電路，要求： 1) 主車道和干道兩條交叉道路上的車輛交替運行，每次通行時間都設(shè)為主道通行25s，次道通行20s； 2) 黃燈先亮5s，才能變換運行車道； 3) 黃燈亮時，要求每秒閃動一次； 4) 倒數(shù)秒數(shù)顯示，用二位數(shù)碼管顯示時間； 5) 黃燈亮時有聲音提示；（機電專業(yè)選做） 課題2：設(shè)計制作一個數(shù)字溫度計，要求能顯示四位溫度數(shù)字。 課題3：設(shè)計制作一個數(shù)字電子時鐘，、要求能顯示四位（秒、分或分、時）時間數(shù)字。 三、課題要求 學生需要自主完成以下具體內(nèi)容： 1．課題分析 對所要求的課題進行分析，確定課題的功能、結(jié)構(gòu)和要求并擬定設(shè)計參數(shù)，以此為基礎(chǔ)確

4、定初步的設(shè)計方案。 2．硬件設(shè)計 根據(jù)設(shè)計的初步方案，設(shè)計硬件電路，繪制硬件電路圖。并根據(jù)系統(tǒng)的要求結(jié)合硬件電路對軟件設(shè)計提出要求。 3．軟件設(shè)計 （1）根據(jù)硬件電路要求和設(shè)計方案，進行軟件編程，畫出各個課題軟件流程圖。 （2）對所編寫的程序進行編譯和仿真，仿真可以根據(jù)需要使用軟件仿真或硬件仿真。 （3）修改程序，以達到設(shè)計目的。必要時，可以更改硬件電路的設(shè)計。 4．硬件裝配 根據(jù)最后確定的硬件電路，制作硬件電路板，要求制作完整的系統(tǒng)電路板，并注意制作工藝。 5．系統(tǒng)調(diào)試 將設(shè)計的程序下載，并安裝到硬件電路板上，進行系統(tǒng)實際運行調(diào)試。 6.發(fā)揮部分 根據(jù)自己的喜好，鼓勵

5、對課題內(nèi)容盡情發(fā)揮。 四、設(shè)計成果 課程設(shè)計制作完成后，提交以下成果。 1．課題設(shè)計說明書 設(shè)計說明書由以下幾部分組成： （1）封面 （2）目錄 （3）設(shè)計課題任務書 （4）硬件設(shè)計過程（總電路圖、各模塊功能說明） （5）軟件設(shè)計過程（各個課題軟件流程圖） （6）元件清單 （7）設(shè)計總結(jié) 2．設(shè)計作品實物和實物圖片 五、評分標準及評分表 班級 09211 學號 0921136 姓名 張文明 總得分 制作課題作品名稱 考核課題及分值 考核內(nèi)容 分值 評分標準 得分 設(shè)計過程與作品效果 查閱與使用文獻資料、書籍、電

6、子資料的能力 10 10 8 6 4 分析解決問題能力、創(chuàng)性能力、獨立工作能力 10 10 8 6 4 工作態(tài)度與克服困難的能力 10 10 8 6 4 作品設(shè)計功能及其完成情況 25 25 19 15 12 作品的實用性、技術(shù)與知識應用的綜合度和經(jīng)濟性，新穎性 20 20 16 12 8 作品的外觀美觀和工藝性較好 10 10 8 6 4 設(shè)計課題說明書 說明書結(jié)構(gòu)完整、規(guī)范，說明書的條理性與邏輯性 5 5 4 3 2 文字簡潔性、通暢性，圖表清楚、規(guī)范、準確 5 5 4

7、 3 2 課題選題合理，設(shè)計方案選擇合理，設(shè)計方法正確，有一定的設(shè)計思想和創(chuàng)新 5 5 4 3 2 課題考核總體評價 指導老師簽名：李建蘭 2011年6月 引言 單片機，亦稱單片微電腦或單片微型計算機。它把中央處理器（CPU）、隨機存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、輸入端口（I\O）等主要計算機功能部件都集成在一塊電路芯片上的微型計算機?，F(xiàn)在可以說單片機是百花齊放的時期，世界上各大芯片制造公司都推出了

8、自己的單片機，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應有盡有，它們各具特色，互成互補，為單片機的應用提供了廣闊的天地。MTC-51 系列單片機的用用很廣泛，是學習單片機技術(shù)較好的系統(tǒng)平臺，同時也是開發(fā)單片機微型計算機應用系統(tǒng)的一個重要系列。C語言作為一種高級程序設(shè)計語言，在進行程序設(shè)計時相對來說比較容易，支持多種數(shù)據(jù)類型，可移植性強，而且也能夠?qū)τ布苯釉L問，能夠按地址方式訪問存儲或I\O端口?，F(xiàn)在很多MCS-51單片機系統(tǒng)都用C語言來編寫程序。用C語言編寫的應用程序必須由單片機的C語言編譯器（簡稱C51）轉(zhuǎn)換生成單片機可執(zhí)行的代碼程序，所以本設(shè)計主要是單片機基于C語言在Keil C51集成環(huán)境

9、的使用。 一：實物圖 圖：1-1正面圖 圖：1—2反面圖 二：總括：包括總電路圖，設(shè)計內(nèi)容，原件清單等 （一）：總圖 圖：2-1硬件總圖 （二）：原件清單 元件名稱 數(shù)量 紅燈 3個 綠燈 3個 黃燈 3個 USB口 1個 USB數(shù)據(jù)線 1根 自鎖開關(guān) 1個 DS1302芯片/底座 各1個 單片機/底座 各1個 74LS245/底座 各1個 74LS06/底座 各1個 蜂鳴器 1個 排阻103

10、1個 1K電阻 10個 100歐電阻 8個 10K電阻 10個 晶振12MHZ 1個 晶振32MHZ 1個 30PF電容 1個 10uF電容 1個 圖2-2 （三）：各功能模塊及說明 圖：2-3 STC92C52單片機引腳圖。 1.輸入/輸出引腳 1）.P0口（39~32引腳） P0.0~P0.7統(tǒng)稱為P0口，在不接片外存儲器與不擴展I|O接口時，作為準雙向輸入|輸出接口。在接有片外存儲器活擴展I|O接口時，P0口分時復用為低8位地址和雙向數(shù)據(jù)總線。 1）.2 P1口（1~8引腳） P1.0~P1.7統(tǒng)稱為P1口，可作為準雙向

11、I\o接口使用。定義域52子系列，P1.0與P1.1還有第二功能。 1）.3 P2口921~28引腳） P2.0~P2.7統(tǒng)稱為P2口，一般可作為準雙向I/O接口使用；在接有片外存儲器或擴展I/O接口且尋地址范圍超過256字節(jié)時，P2口用作高8位地址總線。 1）.4 P3口(10~17引腳) P3.0~P3.7統(tǒng)稱為P3 口。除作為準雙向I/O接口使用外，每一位還具有獨特的第二功能。 2.電源管腳 40腳Vc：接+5V電源正端，20腳Vss：接+5電源地端。 (四).74LS06管腳圖

12、 74LS06是開集電極輸出的，需要接上拉電阻才能工作74LS06器件包含6路反相緩沖器/驅(qū)動器，帶有高壓集電極開路輸出，可連接高電平電路的接口（如MOS），可驅(qū)動高強度電流負載，當然也可以充當反相緩沖器用于驅(qū)動TTL輸入。74LS06的額定輸出電壓為30 V，74LS06的最大吸取電流為40 mA。 圖：2-4 74LS06 圖：2

13、-5 74LS06邏輯圖 (五).74LS245管腳圖 。 74LS245簡介：74LS245是我們常用的芯片是用來驅(qū)動led或者其他的設(shè)備，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。 　　74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。 當89C51單片機的P0口總線負載達到或超過P0最大負載能力時，必須接入74LS245等總線驅(qū)動器。 　　當片選端/CE低電平有效時，DIR=“0”，信號由 B 向 A 傳輸;（接收） 圖：2-6 74LS245 DIR= “1”，信號由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）當CE為高電平時，A、B均為高阻態(tài)。 　　由

14、于P2口始終輸出地址的高8位，接口時74LS245的三態(tài)控制端 管腳1G和2G接地，P2口與驅(qū)動器輸入線對應相連。 圖：2-574LS245 P0口與74LS245輸入端相連,10端接地，保證數(shù)據(jù)線暢通。 （六).DS1302管腳圖 圖：1-6 DS1302 X1，X2: 32.768KHZ晶振接入引腳。 GND： 接地。 RST: 復位引腳。 I/O: 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，具有三態(tài)功能。 Vcc1： 工作電源引腳。 Vcc2： 備用電源引腳。 圖：2-7 DS1302 （七）.數(shù)碼管 圖：2-7 管腳圖 課題一：交通燈 一：設(shè)計要求及

15、步驟 （一）：要求：主車道和干道兩條交叉道路上的車輛交替運行，每次通行時間都設(shè)為主道通行25s，次道通行20s； 黃燈先亮5s，才能變換運行車道；黃燈亮時，要求每秒閃動一次；倒數(shù)秒數(shù)顯示，用二位數(shù)碼管顯示時間；黃燈亮時有聲音提示 （二）：步驟。 1. 根據(jù)原理圖焊接好電路。 2. 對電路進行試電，檢查無誤。 3. 在單片機軟件上進行程序的輸入，并調(diào)試無誤。 4. 對單片機進行程序的燒錄。 5. 在電路板上進行試電。 二：流程圖 圖3-1 三：驅(qū)動程序（略） 四：注意事項 在調(diào)試過程中程序出錯，這是不能犯的錯誤，交通關(guān)系到每個人的安全，所以對應這

16、個設(shè)計不能出任何錯誤。 課題二：數(shù)字溫度計的設(shè)計 . 一：設(shè)計要求及步驟 （一）：要求：四位溫度數(shù)字。 （二）：.設(shè)計步驟。 1. 根據(jù)DS18B20原理圖焊接好電路。 2. 對電路進行試電，檢查無誤。 3. 在單片機軟件上進行程序的輸入，并調(diào)試無誤。 4. 對單片機進行程序的燒錄。 5. 在電路板上進行試電。 二：DS18B20工作原理 DS18B20測溫原理如圖2-6-1所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度

17、寄存器被預置在－55℃所對應的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器1的預置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預置將重新被裝入，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖3中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器1的預置值。 三：流程圖 圖4-1 四：DS18B20與單片機連接圖 。圖：4-2單片機外部電源供電圖 五：驅(qū)動程序（略） 注意事項：1.DS18B20必須把DQ不然

18、數(shù)碼管會一直顯示同一個不變的數(shù)字。 2.一定要注意數(shù)碼管的位顯不然顯示的數(shù)字是混亂的。 課題三：電子時鐘 一：設(shè)計要求及設(shè)計步驟 （一）.設(shè)計要求：能顯示四位（秒、分或分、時）時間數(shù)字。 （二）.設(shè)計步驟。 1.焊接好電路。 2. 對電路進行試電，檢查無誤。 3. 在單片機軟件上進行程序的輸入，并調(diào)試無誤。 4. 對單片機進行程序的燒錄。 5. 在電路板上進行試電。 二：工作原理 在單片機內(nèi)部存儲器設(shè)三個字節(jié)分別存放時、分、秒信息的內(nèi)存。利用定時器和相關(guān)軟件結(jié)合實際1秒定時中斷，沒產(chǎn)生一次中斷，存儲器內(nèi)相應的秒位加1；若秒達到60，則將其清零，并將相應的

19、分字節(jié)值加1；若分值達到60，則清零分字節(jié)，并將時字節(jié)值加1；若時值達到24，則將時字節(jié)清零。數(shù)碼管的顯示采用動態(tài)顯示，動態(tài)顯示就是指輪流的一位一位的點亮各個顯示位，對顯示器的每一位采用每隔一段時間點亮一次。 三：流程圖 四：驅(qū)動程序（略） 注意事項：分清是共陰還是共陽數(shù)碼管，注意位選。 圖：5-1 實訓總結(jié)： 通過實訓，我學到了很多的知識和技能。學到在上課區(qū)間學不到的東西，實現(xiàn)了理論與實踐有機的結(jié)合，。通過實訓學會了硬件與軟件的結(jié)合。培養(yǎng)了我獨立思考，勇于創(chuàng)新的精神，與團隊合作的精神。同時，了解了

20、DS18B20和1302及STC90C52單片機的作用。在電路板焊接的過程中深刻地體會到細心的重要性。因為把原理圖弄錯接好的線又拆了重新連接做后還是完整的把每個模塊成功做好并試電成功。也讓我明白了堅持就會勝利的道理。 在交通燈調(diào)試中一定要注意數(shù)碼管的位顯不然顯示的數(shù)字是混亂的。 在DS18B20調(diào)試過程中第一因為沒把必須把DQ送入數(shù)碼管顯示了一個固定數(shù)字，改進把DQ與I/O口連接是數(shù)碼管顯示。送入DQ后因為位顯不對導致顯示錯誤，改進調(diào)整位顯。 在調(diào)試過程中程序出錯，這是不能犯的錯誤，交通關(guān)系到每個人的安全，所以對應這個設(shè)計不能出任何錯誤。 在時鐘調(diào)試中，同樣出現(xiàn)位顯錯誤，調(diào)整位顯，恢復正常。 致謝詞 ：感謝老師在這一學期對我們的教導，讓我們明白了怎樣做人做事，同時把時下最實用的電子技術(shù)，單片機軟硬件方法毫不保留的傳授給我們，讓我們在未來面對社會過程中更信心十足. 參考文獻： 1. 《單片機原理與應用及C51程序設(shè)計》.清華大學出版社. 2.《單片機實驗指導書》. 15