毕业设计基于SPEC061A的交通灯控制系统设计

1、xxxx 学学 院院 本本 科科 生生 毕毕 业业 论论 文文 题题 目：目：基于基于 spce061aspce061a 的交通灯控制系统设计的交通灯控制系统设计 系系 （院）：（院）： 专专 业：业： 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 职称：职称： 论文字数：论文字数： 4700 完成日期：完成日期： 年年 月月 教教 务务 处处 印印 制制 目录目录 摘要摘要 .i 关键词关键词 .i abstractabstract. .ii keywordskeywords .ii 第 1 章 引言 .1 1.1 选题背景.1 1.2 路口交通简介.1 第 2 章 芯片简介

2、.2 2.1 spcexx1a 单片机.2 2.2 spcexx1a 精简开发板 .2 2.3 交通灯模组 v3.0 系统概述.2 第 3 章 系统硬件设计 .3 3.1 硬件框图.3 3.2 电路连接图.3 3.3 功能框图.4 3.4 硬件连接步骤及流程.5 第 4 章 系统软件设计 .11 4.1 软件结构.11 4.2 主程序流程.11 第 5 章 结束语 .13 参考文献参考文献 .14 致致 谢谢 .14 基于基于 spce061a 的交通灯控制系统设计的交通灯控制系统设计 摘要：摘要：在现代社会城市交通越来越拥挤，塞车现象越来越严重。交通指挥设施就变得越来越 重要了，本论文结合实

3、际应用使用单片机完成模拟交通灯控制系统。 本方案利用 spcec061a 为主控制器，配合交通灯模组 v3.0 设计的交通灯控制系统。该系统 在适当的时候控制点亮绿色、黄色或者红色的 led 灯，示意行人或者车辆可以通行或者不可以通行； 另外通过数码管倒计时，示意车辆或者行人不可以通行时需要等待的时间或者通行时还有多少的剩 余时间。 关键词关键词：交通灯；单片机；凌阳 spec061a； traffic light control system design based on the spce061a abstract: : more and more urban traffic conges

4、tion in modern society, traffic jam phenomenon is becoming more and more serious. traffic control facilities have become more and more important, this paper actual application of simulation of traffic light control system using single - chip microcomputer completed. keywords: traffic light；the monol

5、ithic；sunplus spec061a 基于基于 spce061a 的交通灯控制系统设计的交通灯控制系统设计 第第 1 1 章章 引言引言 1.11.1 选题背景选题背景 随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调， 已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交 通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组 成部分。 本方案利用凌阳科技公司的凌阳 16 位单片机 spce061a 作为主控芯片和交通灯模组 v3.0 包 括一块驱动电路板（交通灯模组 v3.0_驱动板）和四块

6、 led 板（交通灯模组 v3.0_led 板）。充分 利用 spce061a 精简开发板（简称 61 板）上面的三个按键，完成一个简易交通灯系统。 1.21.2 路口交通简介路口交通简介 十字路口交通情况如下图所示: 图 1-1 路口交通示意图 （注：r 表示车辆右拐 l：表示车辆左拐 s:表示车辆直行 p:表示人行 数字 1、2、3、4 表示路 口 1、2、3、4） 第第 2 2 章章 芯片简介芯片简介 2.12.1 spcexx1aspcexx1a 单片机单片机 spcexx1a 是凌阳科技研发生产的性价比很高的一款十六位单片机，具有易学易用且效率较高 的一套指令系统和集成开发环境。 图

7、 2-1 spcexx1a 内部结构图 2.22.2 spcexx1aspcexx1a 精简开发板精简开发板 spcexx1a精简开发板（简称61板），是以凌阳16位单片机spcexx1a为核心的精简开发仿真 实验板，是“凌阳科技大学计划”专为大学生、电子爱好者等进行电子实习、课程设计、毕业设计、 电子制作及电子竞赛所设计的，也可作为单片机项目初期研发使用。61板上有调试器接口（probe 接口）以及下载线（ez_probe）接口，分别可接凌阳科技的在线调试器、简易下载线，配合unsp ide，可方便地在板上实现程序的下载、在线仿真调试。 2.32.3 交通灯模组交通灯模组 v3.0v3.0

8、系统概述系统概述 1交通灯模组 v3.0 由一块驱动板（交通灯模组 v3.0_驱动板）和四块 led 板（交通灯模组 v3.0_led 板）构成，使用时，只需要把四块 led 板分别插接（或者连接）在驱动板的 j1j4 四个 接口上即可使用；通过软件设计，控制四块 led 板上的数码管倒计时，并控制红、绿、黄二极管的 点亮与熄灭，就可以实现交通灯功能。 2led 板中每个方向提供四组交通 led 灯（包括左转、直行、右转、人行道四组），每组交 通灯包括红、黄、绿三个灯，可以实现交通的通行控制； led 板中每个方向提供两个数码管，可 以实现 100 以内的倒计时。 第第 3 3 章章 系统系统

9、硬件设计硬件设计 3.13.1 硬件框图硬件框图 本系统由一套 61 板和一套交通灯模组构成，如图 31，spcexx1a 通过 i/o 口控制交通灯模 组中各 led 板的数码管和发光二极管的显示；通过 61 板上的三个键盘 key1key3 可以设置各 led 板指示的路口通行倒计时时间。 图 3-1 系统结构框图 3.23.2 电路连接图电路连接图 系统硬件连接如图 32，把四个 led 板连接到驱动板上，利用三根 10pin 排线分别连接交通 灯模组和 61 板的 j5 与 j9、j6 与 j6、j7 与 j7；连接 61 板电源，注意要把 61 板的 j5 接口选择为 5v。 图3-

10、2 硬件连线图 3.33.3 功能框图功能框图 图 3-3 功能框图 3.43.4 硬件连接步骤及流程硬件连接步骤及流程 第一步：按照图 34 所示连接硬件，连接好下载线或者 probe，打开电源。注意 61 板上的 j5 要选择 5v；led 板不要插反。 图3-4 led板与驱动板的连接 第二步：打开traffic.spj工程；rebuild all工程，把工程下载到61板上； 第三步：全速运行，这时候可以观察四个led板的数码管和led灯的变化，体验交通灯的控制顺 序。此时四个led板数码管倒计时和led灯的亮灭8种状态循环进行，如下： 状态1：如图35，红绿灯亮灭及数码管倒计时状态为1

11、s，1l，1-2p，3r，4r通行，路口 1（j1）倒计时显示24（表示直行和左拐通行时间），路口2（j2）倒计时显示24（表示直行和左拐 等待时间），路口3（j3）倒计时显示49（表示直行和左拐等待时间），路口4（j4）倒计时显示 74（表示直行和左拐等待时间）。所有数码管开始倒计时，当路口2的数码管显示3时，进入状态 2。（1表示j1、2表示j2、3表示j3、4表示j4，s表示直行，l表示左拐，r表示右拐，p表示人行） 图3-5 状态1 状态2：路口1倒计时显示03，路口2倒计时显示03，路口3倒计时显示28，路口4倒计时显示 53。此时1s，1l，1-2p，3r由绿灯变黄灯，2s，2l，

12、2-2p，1r由红灯变黄灯闪烁。继续倒计时，路 口1倒计时到00后，从74开始倒计时；路口2倒计时到00后从24开始倒计时，进入状态3。 状态3：如图36，红绿灯亮灭及数码管倒计时状态为2s，2l，2-3p，4r，1r通行，路口1倒计 时显示74，路口2倒计时显示24，路口3倒计时显示24，路口4倒计时显示49。 图3-6 状态3 状态4：路口2倒计时显示02，路口3倒计时显示02，路口4倒计时显示27，路口1倒计时显示 52。此时2s，2l，2-3p，4r由绿灯变黄灯，3s，3l，3-4p，2r由红灯变黄灯。继续倒计时，路口2 倒计时到00后，从74开始倒计时；路口3倒计时到00后从24开始

13、倒计时，进入状态5。 状态5：如图3-7，红绿灯亮灭及数码管倒计时状态为3s，3l，3-4p，1r，2r通行，路口2倒计 时显示74，路口3倒计时显示24，路口4倒计时显示24，路口1倒计时显示49。 图3-7 状态5 状态6：路口3倒计时显示02，路口4倒计时显示02，路口1倒计时显示27，路口2倒计时显示 52。此时3s，3l，3-4p，1r由绿灯变黄灯，4s，4l，4-1p，3r由红灯变黄灯。继续倒计时，路口3 倒计时到00后，从74开始倒计时；路口4倒计时到00后从24开始倒计时，进入状态7。 状态7：如图3-8，红绿灯亮灭及数码管倒计时状态为4s，4l，4-1p，2r，3r通行，路口

14、3倒计 时显示74，路口4倒计时显示24，路口1倒计时显示24，路口2倒计时显示49。 图3-8 状态7 状态8：路口4倒计时显示02，路口1倒计时显示02，路口2倒计时显示27，路口3倒计时显示 52。此时4s，4l，4-1p，2r由绿灯变黄灯，1s，1l，1-2p，4r由红灯变黄灯。继续倒计时，路口4 倒计时到00后，从74开始倒计时；路口1倒计时到00后从24开始倒计时，进入状态1，如此循环。 第四步：如果要自己设置各路口的通行时间，按 61 板上的 key1 键进入设置状态。按 key1 开 始设置第一个（j1）led 板的数码管显示的通行时间，此时第一个 led 板的数码管闪烁，ke

15、y2 为加 1 键，key3 位减 1 键；设置完第一个，按 key1 键设置第二个 led 板，设置方法和设置第一个 led 板相同；设置完成后设置第三个、第四个，全部设置完成后，如果设置正确，按 key1 键后 4 个 led 板的数码管开始显示，且其发光二极管进行相应指示；如果没有设置正确，系统不会进行倒计 时，这时候需要按 key1 键重新进行设计。 操作流程如图 3-9: 图3-9 操作流程图 第第 4 4 章章 系统软件设计系统软件设计 4.14.1 软件结构软件结构 本系统软件包括 main.c、diguser.c、dig.asm、key.c、isr.asm 5 个源文件，其中：

16、 main.c 文件为主程序文件，控制系统在两个状态（设置状态与显示状态）的切换，设置状态时 通行时间的设置和显示状态时各数码管的倒计时和发光二极管的点亮与熄灭。 diguser.c 为一个用户函数文件，这个函数里定义了倒计时、显示、熄灭等与数码管和发光二 极管相关的函数。 dig.asm 是一个针对交通灯模组专门写的一个数码管和发光二极管写的驱动函数文件，包括初 始化函数和动态扫描函数，其中动态扫描函数要求在 1khz 的中断服务函数中调用；同时，通过这 个文件可以设置 i/o 口。 key.c 是一个键盘扫描文件，包含键盘 i/o 口的初始化和键扫描函数； isr.asm 是中断服务函数文

17、件，本系统中用到了两个中断服务函数文件，其中 2hz 中断用来倒 计时，1khz 中断用来刷新显示。 4.24.2 主程序流程主程序流程 本系统有两个状态：设置状态和显示状态，设置状态时通过键盘来设置 4 个路口的通行时间， 被设置的路口数码管会闪烁显示；显示状态中又分了东边路口指示直行通行，南边路口指示直行 通行，西边路口指示直行通行，北边路口指示直行通行四个显示状态；四个路口数码管显示倒计 时时间。 主程序流程如图 4-1 所示：上电后为显示状态，系统按照默认的倒计时时间进行倒计时显示， 从东边路口通行状态开始，按照东、南、西、北的方式顺序进行；在显示的过程中，如果有 key1 键按下，则

18、进入设置状态。 设置状态时，按 key1 进入第一个路口的指示通行时间设置，按 key2 和 key3 进行设置，设 置完成后按 key1 切换到下一个路口设置，四个路口都设置完成后，先判断设置是否正确，如果不 正确，返回继续设置。 开始 初始化为显示状态 设置状态？ n 键盘扫描，取键值 y key1? key2？ key3? 确认 y y y y y y y y y n n n n n n n n n 加一 减一 重新设置 闪烁显示 全部设置完成？ 设置正确？ 设置为显示状态 计算东边路口指示的通 行时间和其他路口指示 的等待时间 设置为东边路口直行通 行状态。东边路口指示 直行通行 设置

19、为南边路口直行通 行状态。南边路口指示 直行通行 设置为西边路口直行通 行状态。西边路口指示 直行通行 设置为北边路口直行通 行状态。北边路口指示 直行通行 设置为设置状态 是否为显示状态？ 是否为显示状态？ 是否为显示状态？ 是否为显示状态？ 图 4-1 主程序流程图 第第 5 5 章章 结束语结束语 通过这次的毕业设计，增强了我们的动手能力，使我更好地了解了交通灯的原理， 经过三个 月的课题研究，我在选题、查阅资料、分析原理、故障处理以及毕业设计任务书写等方面，得到了 系统的锻炼。我对电子产品的开发持有浓厚的兴趣，通过这次毕业设计也使我学到了很多电路知识、 电脑知识以及相关软件的知识，通过毕业设计这个过程，巩固了我的理论知识，并提高了我理论知 识运用到实际项目中的能力。 这次毕业设计的顺利进行，我深刻明白了理论知识与社会实践相结合的道理，从总得到了以前 书本知识所不曾得到的知识。更加明白了如今信息时代电子技能知识的重要性。增强了我对实际工 艺技术、电子技术和设备技术等方面的认识，掌握了分析处理方法，调试、计算等基本技能的训练， 具有一定程度的实际工作能力。 参考文献参考文献 1 赵世强，荆炳礼，赵