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1、目录1、原理分析21.1设计任务21.2性能指标32、方案选择32.1任务分析32.2方案设计32.3方案选择4电路原理图绘制及仿真（Mutilsim）43.1元件型号43.2电路原理图53.2.1时钟电路图：53.2.2复位电路图63.2.3LED交通灯显示电路63.2.4单片机最小系统图：73.2.4仿真结果7PCB图（protel）绘制94.1绘制原理图以及网络表95综合调试105.1软件设计及调试105.2硬件设计125.2.1电源电路125.2.2单片机最小系统125.2.3 LED显示电路135.3结果分析136、总结131、原理分析1.1设计任务我们利用单片机设计了简单的交通信号
2、灯模型，该可以模拟实现交通信号灯的红绿黄灯变换，达到引导交通的效果。控制器由一条支干道路和一条主干道路汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。如图1-1所示。 图1-11.2性能指标（1）处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。（2）绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡。黄灯亮时，原红灯按1Hz的频率闪烁。2、方案选择2.1任务分析模拟交通灯控制器就是使用单片机来控制一些LED 灯的亮灭来指示交通
3、运行，模拟真实交通灯的功能。当南北方向黄灯熄灭，而红灯亮，东西方向红灯熄灭，而绿灯亮，东西方向开始通车，通车的时间到后，东西方向的绿灯熄灭，而黄灯亮，黄灯亮后由东西方向切换到南北方向，东西方向黄灯熄灭，红灯亮；而南北方向红灯熄灭，绿灯亮，如此不断循环。红、黄、绿交替闪亮，闪亮间隔我们可以由程序进行设置，根据不同路段的长期交通状况最终决定间隔的长短，由此方便的管理十字路口的车辆及行人交通。2.2方案设计 本方案主要是通过对基于单片机的多控制、多闪烁方式的LED彩灯循环系统的设计，来达到本设计的要求。其硬件构成框图如图所示，以单片机为核心控制，由单片机最小系统（时钟电路、复位电路、电源）LED发光
4、二极管和5V直流电源电路组成。我们采用的是P3口如图2-1所示2.3方案选择采用单片机控制其优点是电路集成度高，工作原理简单，清晰明了，自定义编程，控制的图案花样多，移植性好等。时钟电路复位电路STC89C51单片机LED灯直流5V电源电路图2-1单片机交通灯循环控制系统硬件框图电路原理图绘制及仿真（Mutilsim）3.1元件型号本课程设计采用的元件有：单片机：STC89C51（双列直插）电阻：200（13个）4.7K（1个）电容：普通电容33uf(2个) 电解电容10uf（1个）晶振：12MHZ（一个）LED：发红光（4个）发黄光（4个） 发绿光（4个）电源：干电池3.2电路原理图3.2.
5、1时钟电路图：3.2.2复位电路图3.2.3LED交通灯显示电路3.2.4单片机最小系统图：3.2.4仿真结果Protus仿真过程及结果：当南北方向灯亮红灯时候，东西方向绿灯亮：时东西方向通行，南北方向禁止通行；当东西方向出现不黄灯闪烁时候，此时间隔几秒。之后变成东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮,东西禁止通行；当间隔一段时间过后南北方向黄灯闪烁，东西方向仍红灯禁止通行；直到南北方向再次变红，东西方向变成绿色，此时南北禁止，东西通行；从复位开始程序便运行起来，各个方向的灯亮灭均按照以上他、图例的顺序循环往复进行。PCB图（protel）绘制4.1绘制原理图以及网络表设计步骤：1，建立一个工程，再分
6、别新建pcb图，原理图，pcb库，原理图库 3，在原理图上，按照仿真的图形原理，在library中寻找自己所需要的元件相应在拖到原理图上，若library中没有相应的元件，则需要自己原理图库中画出该，并在pcb库中画出与实际相符合的元件，而且与之对应。在设计原理图时候，可能考虑到单面或者双面板的情况下，或许会加入适当的排针。 4，原理图画好以后，直接点击，自动生成pcb图，后在pcb图中摆放好各个器件的位置，分别检查在100mial的距离下，元件与元件的位置在实际操作中可能出现的问题，比如发光二极管的放置，必须在实际的实验后再进行精确布线，因为考虑到自己制作pcb板，所以我们一般选择单面布线，
7、在布线的过程中，交通灯的放置与单片机总很不好布上合理的线，所以，再次需要修改原理图，加入排针等，使之能够比较好的在单面布线。在布线的过程中，应注意线的宽度等等一系列的问题。布完线之后覆铜，在其过程中可能会出现一些错误的警告，则需要我们修改线宽或者是线离覆铜区的距离。 5，覆铜结束后，我们再次检查元件等的细节，防止出错。若一切正常，则我们用word输出图形。5综合调试5.1软件设计及调试单片机的应用系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能看到多控制、多闪烁方式的LED灯系统循环点亮的现象，我们还需要告诉单片机怎么样进行控制，即编写程序控制单片机管脚电平的高低变化，来实现L
8、ED的明灭。软件编程是多控制、多闪烁方式的LED灯系统中的一个重要的组成部分，是本设计的重点和难点。在本设计中我们采用的是STC89C51的P3口，我们用到的P3.0 P3.5分别连接需要控制的LED灯，并且采用的是低电平点亮，采用了主程序调用延时子程序的方法，程序见附录软件调试结果：程序流程图：程序开始延时是否结束点亮东西方向的绿灯、南北方向的红灯点亮东西方向的红灯、南北方向的绿灯延时是否结束是是否否复位 图5-15.2硬件设计5.2.1电源电路对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源电路的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础，我们采用的是干电池5.2.2单片机
9、最小系统要使单片机工作起来，最基本的电路的构成由单片机、时钟电路、复位电路等组成。单片机最小系统如下图5-2所示时钟电路：本系统采用单片机内部方式产生时钟信号，用于外接一个12MHz石英晶体振荡器和2个33pF微调电容，构成稳定的的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路。复位电路：确定单片机工作的起始状态，完成单片机的启动过程。单片机系统的复位方式有上电自动复位和手动按键复位。本设计采用手动按键复位，该复位方式同样具有上电自动复位功能。 图5-25.2.3 LED显示电路LED显示电路(如图所示)实际上是由12个LED和12个电阻构成的电路。发光二极管与电阻对应串联,然后接在与之相对应
10、的P3口上。通过软件编程对P3口输出低电平使之实现该交通功能最后将Keil里编译、链接后的.HEX文件添加到Protus的仿真图，将得到预期的结果。5.3结果分析在不断修改程序后，能够模拟真实交通灯的功能。当南北方向黄灯熄灭，而红灯亮，东西方向红灯熄灭，而绿灯亮，东西方向开始通车，通车的时间到后，东西方向的绿灯熄灭，而黄灯亮，黄灯亮后由东西方向切换到南北方向，东西方向黄灯熄灭，红灯亮；而南北方向红灯熄灭，绿灯亮，如此不断循环。6、总结本次的课程设计有刘振全，周燕，肖博文三位同学共同完成；刘振全同学负责所有的元器件的购买以及其它一切前期的准备工作；周燕负责用protel软件绘制原理图以及用pro
11、tus进行仿真；肖博文主要负责硬件电路的搭载，程序的调试以及下载。在本次课程设计中我们小组遇到了很多的问题，总结出来如下：(1).设计初期，用protus绘制原理图进行仿真时候，无论我们怎样的改换电源的电压高低，都无法将所有的灯都亮起来。后来，经过搜集资料以及逛论坛知道了这是因为仿真时候软件自动将各个发光极管的电压个点不足。所以，加载三极管稳压电路之后果然可以全亮了；(2).在绘制原理图的时候，我们各个成员学会了用protel软件绘制原理图。并且学会了原件的贴片封装形式，但是后来才知道贴片电阻是要在工厂里才能进行生产，但是我们依然绘制出来贴片封装的电路板的原理图。(3).程序的仿真以及调试过程
12、中遇见了比较小的问题，在这个过程中我们运用c语言的知识，解决掉了以上问题；(4).在进行硬件的连接过程中，出现了一些较为低级的小失误，比如：在插原件的时候把万用板给弄反咯，导致不能焊接，连接原件时候我们用焊锡当作连线，导致在后来修改时候就麻烦了；并且在硬件搭载成功之后，接通电池组电源之后，刚开始我们可以观察到一切运转正常，但是等到跑一会之后，程序开始不稳定，有时候跑飞了。经过小组成员认真探讨查阅资料之后，确定了是由于电池组的电压不足，所以导致单片机的工作不稳定，从而将程序有时候跑飞。但是又鉴于实际应用中我们用到的电源是交流稳压的电源，所以本设计就没必要加稳压电路了；(5).在后期工作中，我们发
13、现程序如果要是加载计时显示的功能的话就会更加的完美了。由于时间和能力有限就没有增加计时显示功能。总之，在这次综合设计的过程中，我们三位组员一起学习了如何用protus进行软件的仿真，如何绘制电路板等技能，虽然这个过程中我们的设计仍然有不足之处，我们会在以后的工作或者学习时候将这些不足之处补足。但是最凸显的地方就是将我们组员的程序书写调试以及硬件电路连接时候的专业技能有很大的提高，让我们将课本的知识运用到这些实际的工程中去。但同时，我们小组成员还学会了做工程时候的计划以及实际搭载电路时候可能遇见一些意想不到的问题。以后我们会将这次的综合课程设计作为一次经验，做到举一反三。附录：程序:#inclu
14、de#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit red1=P30; /将p3口置1sbit yellow1=P31;sbit green1=P32;sbit red2=P33;sbit yellow2=P34;sbit green2=P35;void delay(uchar j) /延时部分uchar k;uint i;for(i=0;i2556;i+)for(k=0;k0;t-) yellow1=yellow1; red2=red2;/东西方向灯熄灭 delay(10); red1=0;/东西方向的红灯熄灭 red2=1;/南北方向的红灯亮 green1=1;/东西方向的绿灯亮 green2=0; /南北方向的绿灯熄灭 yellow1=1; yellow2=1; delay(254); red1=0;/东西方向的红灯熄灭 red2=1;/南北方向的红灯亮 green1=1;/东西方向的绿灯亮 green2=1; /南北方向的绿灯熄灭 yellow1=1; yellow2=0; delay(56); for(t=10;t0;t-) yellow2=yellow2; red1=red1; delay(10);
