1 课题任务本次设计一个由AT89C52单片机控制的简易交通灯系统，系统包括一个十字路口和两个数码管，十字路由两条干道交叉组成，分为东西主干道和南北次干道。东西主干道设有两组红黄绿指示灯，南北次干道设有两组红绿指示灯。主干道通车时，绿灯亮6s,次干道红灯亮9s；6s后主干道绿灯熄灭，黄灯闪烁3s;3s后主干道黄灯熄灭，红灯亮9s次干道通车，红灯熄灭，绿灯亮9s,之后重复循环。
该设计的总体设计框图如下所示：
2 电路设计原理单片机最小系统主要由电源、复位、振荡电路以及扩展部分等部分组成。
电源供电模块
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，电源模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。
复位电路
单片机的置位和复位，都是为了把电路初始化到一个确定的状态，一般来说，单片机复位电路作用是把一个例如状态机初始化到空状态，而在单片机内部，复位时单片机是把一些寄存器以及存储设备装入厂商预设的一个值。
单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。具体数值可以由RC电路计算出时间常数。
复位电路由按键复位和上电复位两部分组成:
(1)上电复位：STC89系列单片及为高电平复位，通常在复位引脚RST上连接一个电容到VCC，再连接一个电阻到GND，由此形成一个RC充放电回路保证单片机在上电时RST脚上有足够时间的高电平进行复位，随后回归到低电平进入正常工作状态，这个电阻和电容的典型值为10K和10uF。
(2)按键复位：按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。
振荡电路
单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。
东西向主干道通车时，绿色指示灯亮6s，数码管1显示6~0，南北向次干道红色指示灯亮9s，数码管2显示9~0；当数码管1显示0时，主干道红色指示灯熄灭，黄色指示灯闪烁3s，数码管1显示3~0；当数码管1显示0时，黄色指示灯熄灭，红色指示灯亮9s，数码管1显示9~0，次干道通车，绿色指示灯亮9s，数码管2显示9~0；当数码管2显示0时，重复以上过程。
接通电源后:
按下按键S1后:
按下按键S2后:
按下按键S3后:
按下按键S4后:
硬件电路的制作，是一个既漫长又充满挑战的过程。根据老师提供的纸质原理图，用Altium Designer软件画出交通灯的原理图，封装原理图，然后生成PCB图，最后是PCB的布线，就这样完成了交通灯的软件设计过程。
接下来就是交通灯的硬件制作过程: 首先将PCB图打印在热转印纸上，通过热转印机把热转印纸上的图转印到铜板上(转印前用细磨砂纸反复摩擦铜板，去掉其表面的氧化层)，然后将铜板放在腐蚀液中腐蚀10-30分钟。腐蚀完后就是进行钻孔和零件的焊接，最后就得到了我们需要的电路板。
3 软件系统设计
通过这次对交通灯系统的设计，我们掌握了设计一个实用装置电路的基本方法和基本步骤，掌握了实用装置工作的基本原理，同时,通过实践,我们加深了对课本知识的理解程度,对我们的专业知识的学习有很大的帮助。本次设计，还让我们在实践中验证了我们所学知识的实用性，证明我们所学知识并不是仅仅只是一连串的理论知识，它同时还是很具有现实作用的，我们所学的知识能够给我们的生活带来便利，可以加快社会进步，改善人类生活。通过这次课程设计，还大大增进了我们对设计各种电子产品的兴趣和信心，期待下一次的电子设计。
4 系统测试所设计的交通灯的主要用途是指示交通通行和显示时间，因此主要检测发光二极管模块和数码管显示模块，按键模块。
按照本设计的功能需求，进行相应的功能测试。
测试内容包括：
- 检查硬件电路是否有虚焊。
- 检查发光二极管模块，显示模块，按键模块。
- 检查硬件情况是否完好。
测试结果分析：裸机测试第一次，接好线，接上电源后，电路板无任何反应。启动电源开关后，电源指示灯亮，并且以数码管亮。裸机测试成功。
下载程序到芯片上后，通电后按下开关，发现2个数码管都没有完整显示数字8，10个发光二极管也没有全亮，估计是二极管的引脚存在虚焊或者电路短路。首先将万用表调到蜂鸣档，把万用表的红黑表笔接到不亮的二极管的正负极上，如果能正常发光，说明是引脚虚焊造成的；如果不能发光，就要检查二极管的正负极是否接反或者导线存在短路。经过以上分析，基本可以确定电路板存在的问题，对电路板进行修整后，接通电源，数码管正常显示数字8，10个发光二极管全亮。
其实把程序导入到仿真图中，在仿真图中测试，在仿真图中测试的结果是符合设计的。那么在下载程序后通电测试过程中，应当和仿真图中测试的结果相同。如果不相同，则说明所做的电路板出现问题。这也可以成为查找错误的方法之一。
如果相同，那么说明所写的程序是正确的，所做的电路板也没有错误，完全符合我们这次课程设计的要求。
经过精心检测和调试，最终确定了本次课程设计所设计的交通灯系统基本能够实现要求的所有功能：以秒为单位倒计时并在计时回零瞬间完成换灯，并能实现发挥两个功能。调试的结果，通过结合课本及参考资料的理论分析，各项参数基本处于合理范围。至此，本次课程设计任务已经可以看到曙光，胜利距离我们已经是相当的近了。
5 总结与体会一转眼已经过去14周了，下周就要上交报告和作品了。短暂而令人难忘的电工电子课程设计即将结束，在枯燥的专业基础课的学习之余，能够接触到这么一门极其舒缓身心实习，尽管只有短暂的几周，却也让我们从沉闷的心境中解脱出来，着实令人精神为之一振。这学期我们做的作品是基于单片机控制的模拟交通灯，这是继大一以来做的第三块电路板，也是大学期间做的最后一块电路板。一想到这里，我就难以抑制内心的喜悦，喜悦的是终于没有电工电子课程，因为每次都要为作品的失败而担心是否会挂科。喜悦之余，还是有一点遗憾，遗憾的是再也没有机会体验做电路板了。
这次课程设计的课程时间是从第2周持续到15周。前面2、3周是在教室上课，从第4周开始我们都是在实验室上课。第4周到第8周，我们要画出交通灯的原理图和PCB图，虽然这次老师没有重新教我们如何使用Altium Designer软件,但是我们通过以前的资料和课本也能正确地画出原理图和PCB图。第9周的任务就是打印PCB图，把PCB图转印到铜板上，用腐蚀液腐蚀铜板，最后就是进行打孔和焊接。在钻完电路板的孔后，我们就要在宿舍完成元件的焊接。11周开始就是对电路板进行调试，将电路板通电后，按下开关，如果电源指示灯能亮，说明电路板电路正常。然后再把老师给的测试程序装载到电路板上，检查数码管和10个二极管是否能正常发亮。检查完后用Proteus软件画出仿真图，同时用KeilC软件编写程序，将编写的程序装到仿真图上进行调试，直至仿真的效果与老师要求的效果一样，才可将程序下载到电路板上。
以上就是这次实验的过程总结，这次实验与以往最大的不同，就是它不单单要求我们做出实物，还要运用所学的单片机知识，编出正确的程序，完成交通灯的红绿灯转换和数码管的计时，这着实大大提高了实验的难度。所以必须在学好单片机的前提下，才能成功做出作品。
通过这次实验，不仅提高了我的动手能力，而且加深了我对Altium Designer、Proteus和KeilC软件的运用能力，培养了我不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神。总之，这次设计让我受益匪浅，它不仅带给我很多的知识，还让我有了一个美好的记忆。当然，我知道，能有这么大的收获，不仅离不开指导老师的悉心教导与关怀，也离不开学校为我们提供了这么好的实习环境和实验设备，让我们能够真正的体验到课程设计的魅力。
附录附录A：电路仿真图
附录B：电路原理图与PCB图
附录C：实物照片
QQ好友和群
QQ空间
腾讯微博
腾讯朋友
收藏
淘帖
顶
踩
