DSP课程设计-交通灯控制设计报告

1、DSP课程设计交通灯限制设计 报告« DSP器件及应用?课程设计报告?DS端件及应用?课程设计报告题 目：基于DSP的交通灯限制系统的设计专 业：电子信息工程班 级：大探131班姓 名学 号评 分钟磊2022021053王红飞2022021019钱梦柯2022021058小组成绩2022年 6月28日基于DSP的交通灯限制系统的设计评分表评分内容具体要求分值评分设 计 报 告篇幅字数符合要求10分格式论文格式标准,图表清楚,排版美观10分内容内容完整,包括中英文标题、摘要、正文、 经受文献.5分报告结构严谨,文字通顺,用语符合技术 标准,不与别人雷同10分内容新奇,有自己的观点或设计

2、方案.5分结果资料翔实可靠,设计方案、程序、电路图 等止确无误.10分验收结果程序规 范DSPW序完整,DSP®序清楚、标准,可 读性强.10分完成情 况独立完成规定设计任务,论证、分析、设 计、计算、结构、建模、实验止确合理, 有f的创新性15分操作CCS操作熟练,测试方案详细、标准5分辩论能够说清楚原理,答复下列问题条理清楚,结 果止确,能较好地理解课题任务并提出实_VZ_A 、 、 施力杀20分小组成绩:基于DSP的交通灯限制系统的设计The design of traffic light control system based on DSP摘要随着计算机技术、网络技术的、通

3、讯技术的飞速开展,这个世界已经步入 了信息时代.作为世界上最大的开展中国家,中国人的生活方式发生了巨大的 变化.经济在高速开展,城市化进程在不断加快,车辆猛增,城市交通问题成 为一个日益引起人们关注的问题.人、车、路三者关系的协调,成为交通治理部门需要解决的当务之急.城市交通限制系统是用于城市交通数据监测、交通信 号灯限制与交通疏导的计算机综合治理系统,它是现代城市交通监控指挥系统 中最重要的组成局部.如何采用适宜的限制方法,最大限度利用好城市高速道路 缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况,成为交通运输治理和城市规划部门需要解决的问题之一.数字信号处理器(DSP,即Digital S

4、ignalProcessor-)是进行数字信号处理的专用芯片,是伴随着微电子学、数字信号处理技术、 计算机技术的开展而产生的新器件.由于它特殊的结构设计,可以把数字信号处理中的一些理论和算法实时实现,因而在计算机应用领域中得到了 广泛的使用.本报告提出了基于DSP的交通灯限制系统的设计.关键词：数字信号处理器(DSP),交通灯限制系统,三色灯目录1引言 11.1 课题背景11.2 研究目的和意义 12设计分析 22.1 实现效果概述 22.2 设计方案概述 22.3 系统模型说明 22.4 系统根本功能 32.5 交通灯组态说明 32.6 组态局部的程序说明43系统实现 43.1 硬件局部 4

5、3.1.1 芯片简介 43.1.2 设计和实现53.2 软件局部 63.2.1 CCS 简介 63.2.2 程序流程图63.2.3 局部源程序代码及注释.64实验结果 134.1 效果截图 134.2 实验总结 155参考文献 15基于DSP的交通灯限制系统的设计1引言1.1 课题背景1858年,在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红,蓝两色的机械 扳手式信号灯,用以指挥马车通行.这是世界上最早的交通信号灯.1868年,英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上,安装了世 界上最早的煤气红绿灯.1869年1月2日,煤气灯爆炸,使警察受伤,遂被取 消.1914年,电气启动的红

6、绿灯出现在美国.这种红绿灯由红绿黄三色圆形的 投光器组成,红灯亮表示“停止,绿灯亮表示“通行.1918年,又出现了带 限制的红绿灯和红外线红绿灯.信号灯的出现,使交通得以有效管制,对于疏导交通流量、提升道路通行 水平,减少交通事故有明显效果.1968年,联合国?道路交通和道路标志信号 协定?对各种信号灯的含义作了规定.绿灯是通行信号,面对绿灯的车辆可以 直行,左转弯和右转弯,除非另一种标志禁止某一种转向.左右转弯车辆都必 须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行.红灯是禁行 信号,面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车.黄灯是警告信号,面 对黄灯的车辆不能越过停车线.1.2

7、 研究目的和意义随着经济的开展,交通运输中出现了一些传统方法难以解决的问题.道路 拥挤现象日趋严重,造成的经济损失越来越大,并一直保持大比例的增长.现 在交通系统已不能满足经济开展的需求.由于生活水平的提升,人们对交通运 输的平安性及效劳水平提出了更高的要求.在交通中治理引入交通灯限制代替 交管人员在交叉路口效劳,有助于提升交通运输的平安性、提升交通治理的服 务质量.并在一定程度上尽可能的降低由道路拥挤造成的经济损失,同时也减 小了工作人员的劳动强度.中国车辆数量不断增加,交通限制在未来的交通治理中起着越来越重要的 作用.智能交通灯的治理比重修一条马路无论在经济、交通运行速率上都有很 好的效益

8、,也更加节约资源.基于DSP的交通灯限制系统的设计2设计分析2.1 实现效果概述本设计实现的智能交通灯限制系统的主要功能为：对某市区模拟的主 要交通路口进行限制,使各路口的交通灯有固定的工作周期,即以时间为依据 限制信号灯,使其根据正常预设顺序运行.2.2 设计方案概述本设计以DSP TMS320F2812作为限制核心.研究对象为单个路口限制, 与 上位机之间的通信采用 MAX232进行转换.交通信号限制器包括上位机设计和 下位机设计两局部.上位机主要为用户提供一个良好的人机交互界面,把各种 配时信息通过用口下载到下位机的非易失存储器中,以便下位机按配时信息确 定路口状态.另外,上位机也提供系

9、统的一些限制信息的设定,如复位信号控 制器、输出灯组有效及灯组顺序设定等；下位机主要限制整个信号限制器的各 路信号灯输出状态,保证路口按预先设定的方案运转.2.3 系统模型说明图2-1交通灯模型基于DSP的交通灯限制系统的设计这里以一个路口为例简单介绍交通灯信号限制的运行情况：交通灯分为红 黄绿三色,东、西、南、北各一组,用灯光信号实现对交通的限制：绿灯信号 表示通行,黄灯信号表示警告,红灯信号表示禁止通行.在正常情况下路口灯的变化顺序如下由于东西和南北分别是对称的,所以设计时只需考虑西路口和北路口情况：1, 南北亮绿灯,东西亮红灯2, 南北亮黄灯,东西亮红灯3, 南北亮红灯,东西亮黄灯4,

10、南北亮红灯,东西亮绿灯5, 南北亮红灯,东西亮黄灯6, 南北亮黄灯,东西亮红灯7, 返回1状态进行循环8, 4系统根本功能a） 初始时间设置：设置一段初始时间,开机后需等待该段时间后系 统才开始正常工作该段时间内交通灯处于初始灯态,即南北绿、东西 红b） 正常时间设置：以时间为变量限制交通灯状态的变换, 用不同的 时间问隔来限制每种灯态的持续时间c） 灯态切换：交通灯可在红黄蓝三色中按预设顺序进行切换9, 5交通灯组态说明灯组：在单个路口的交通灯限制系统中,东西方和南北方各为一个大组.灯态：每个大组内的红黄绿三色信号各为一个灯态.这样2个灯组的不同灯态一共生成 6种状态：,东西红 ,东西黄 ,

11、东 西绿 .南北红 ,南北黄 ,南北绿东西方向红灯亮 东西方向红灯亮 东西方向黄灯亮 东西方向绿灯亮 东两方向黄灯亮南北两个方向实际可能的交通灯组合状态如下：1. 南北方向绿灯亮,2. 南北方向黄灯亮,3. 南北方向红灯亮,4. 南北方向红灯亮,5. 南北方向红灯亮,基于DSP的交通灯限制系统的设计6. 南北方向黄灯亮,东两方向红灯亮10, 组态局部的程序说明根据上述的六种实际状态,可在程序中预先定义好这六种状态对应的六个 参数,然后按顺序产生这六种状态,并根据计时时间来限制每种状态的延续时 问.表2-2六种状态在程序中的参数表达状态 编号交通灯信号对应参数持续时间1南北绿,东西红number

12、Status_NorthSouthGreen_EastWestRed20s3南北黄,东西红numberStatus_NorthSouthYellow_EastWestRed20s4南北红,东西黄numberStatus_NorthSouthRed_EastWestYellow20s5南北红,东西绿numberStatus_NorthSouthRed_EastWestGreen20s7南北红,东西黄numberStatus_NorthSouthRed_EastWestYellow220s8南北黄,东西红numberStatus_NorthSouthYellow_EastWestRed220s3系

13、统实现3.1 硬件局部3.1.1 芯片简介本系之所以统选择TI公司的TMS320F2812芯片作为整个系统的核心限制 芯片,主要基于以下几点考虑：1. 高效运算水平：TMS320F2812是32位的处理器,16x16和32x32介质访问限制MAC运算2. 片上硬件资源：TMS320F2812片内RAM 容量为128KX16位,片上外设也很丰富,有两个事件治理器EVA, EVB,还有可支持45 个外设中断的外设中断扩展PIE块基于DSP的交通灯限制系统的设计3. 接口水平：TMS320F2812的SPI用行口具有灵活的接口水平, 可以通过SPI用行口与各种工业级串行设备实现无缝连接.TMS320

14、F2812的接口能方便地进行外围电路的设计,当使用低速的片 外存储器时,可以自动插入等待周期,以解决速度的匹配4. 开发工具支持：TI公司为用户提供了方便的开发系统,如集成开发环境CCS,它支持软件的仿真,用户可以在制作目标板之前,利 用CCS开发系统进行算法仿真.TI公司还为用户提供了硬件平台,有 各种类型的硬件仿真器,可对系统进行实时软硬件调试和硬件仿真3.1.2 设计和实现图3-1硬件结构图各模块概述：a中央处理器：本系统以TMS320F2812作为核心处理器,它限制整 个信号限制器的运行,根据当前时间及时段设置方案来确定当前的状态 显示与转换,从而限制路口的交通灯根据预设方案指示路口的

15、放行状况b时钟模块：为DSP芯片提供的时钟一般有两种方法：利用 DSP 芯片内部的晶振器构成时钟电路,即在DSP芯片的X1和X2/CLKIN引 脚之间接入一个晶体,用于启动内部振荡器.使用外部时钟源的时钟 信号,即将外部时钟源加到DSP芯片的X2/CLKIN引脚,而X1引脚悬 空.本设计采用内部晶振器构成时钟电路基于DSP的交通灯限制系统的设计c)串行通讯接口:信号限制器的各种参数可由上位机设定,并通过用 口下载到DSP中.由于DSP的逻辑电平为3.3v,所以采用MAX3232 作为电平转换芯片,把 RS232电平转换成3.3v逻辑电平d)电源模块：为整个系统提供电源e)输出交通灯信号模块：以

16、发光二极管代替信号灯,模拟实际交通灯 的状态输出3.2 软件局部3.2.1 CCS 简介CCS(Code Composer Studio)代码调试器是 TI公司推出的一种针对标准 TMS320 调试接口的集成开发环境 IDE(Integrated DevelopmentEnvironment ),包含源代码编辑工具、代码调试工具、可执行代码生成工具和 实时分析工具,并支持设计和开发的整个流程.3.2.2 程序流程图图3-2程序流程图3.2.3 局部源程序代码及注释基于DSP的交通灯限制系统的设计/*主函数=*/void main(void)(int temp_1, temp_2,k;int s

17、tatus_Now, status_Old, timeCount_Old;timeCount=0;EastWest_LightStatus=NorthWest_LightStat us=0;status_Now=0;status_Old=1;timeCount_Old=0;InitPll(0x0);DINT;关闭中断InitPieCtrl();初始化 pie存放器/中IER = 0x0000;断使能存放器基于DSP的交通灯限制系统的设计IFR = 0x0000;断标志使能存放器InitPieVectTable();pie中断向量表EALLOW;仿真读取使能位PieVectTable.TINT0

18、 = &Timer0;/中初始化/定EDIS;CTRGR=0;ICETEK-CTRCTRGR=0x80;CTRGR=0;CTRLR=0;交通灯CTRLR=0x40;的交通灯CTRLR=0x0c1;管显示阵列for ( k=0;k<8;k+ ) led,交通灯初始化/去除状态存放器/初始化/关闭东西方向的/关闭南北方向/开启发光二极熄灭所有时器中断效劳程序基于DSP的交通灯限制系统的设计led_Contentbufk=0x0ff;led_Contentxk=(k<<4);)StartCpuTimer0();启动定时器 0while ( 1 )( if(timeCount

19、<numberStatus_NorthSouthGreen_EastWestRed )status_Now=realStatus_NorthSouthGreen_EastWestRed;状态选择(数字差代表时间)else if(timeCount<numberStatus_NorthSouthYellow_EastWestRed )status_Now=realStatus_NorthSouthYellow_E astWestRed;else if(timeCount<numberStatus_NorthSouthRed_Ea stWestYellow )基于DSP的交通灯限

20、制系统的设计status_Now=realStatus_NorthSouthRed_East WestYellow;else if(timeCount<numberStatus_NorthSouthRed_EastWestGreen )status_Now=realStatus_NorthSouthRed_East WestGreen;else if(timeCount<numberStatus_NorthSouthRed_EastWestYellow2 )status_Now=realStatus_NorthSouthRed_East WestYellow;第10页基于DSP的交

21、通灯限制系统的设计else if(timeCount<numberStatus_NorthSouthYellow_EastWestRed2 )status_Now=realStatus_NorthSouthYellow_E astWestRed;if ( status_Now!=status_Old )/状态变化时循环显示status_Old=status_Now;switch ( status_Now )/5钟真实状态灯caserealStatus_NorthSouthGreen_EastWestRed:EastWest_LightStatus=0x24;NorthWest_Light

22、Status=0x49;Setled_ContentContent(20);break;caserealStatus_NorthSouthYellow_EastWestRed:第11页基于DSP的交通灯限制系统的设计EastWest_LightStatus=0x24;NorthWest_LightStatus=0x52;Setled_ContentContent(20); break;caserealStatus_NorthSouthRed_EastWestYellow: EastWest_LightStatus=0x12; NorthWest_LightStatus=0x64; Setled_ContentContent(20);break;caserealStatus_NorthSouthRed_EastWestGreen:EastWest_LightStatus=0x09;NorthWest_LightStatus=0x64;Setled_ContentContent(20); break;case realS