嵌入式课程设计《交通灯》

河南机电高等专科学校《嵌入式系统基础》课程设计报告设计题目：十字路口交通灯系专班部：电子通信工程系业：医用电子仪器与维护级：091郭呈芬学生姓名：学成号：090411102绩：2011年06月25日《嵌入式系统基础》课程设计任务书嵌入式系统基础》课程设计任务书1．时间：2011年06月13日~2011年06月24日2.课程设计单位：河南机电高等专科学校3.课程设计目的：掌握《嵌入式系统基础》课程基本概念、基本原理，具有一定的单片机设计能力，能够利用所学知识完成设计内容，提高实际动手能力。4.课程设计任务：①参考相关的书籍、资料，根据设计要求完成原理图设计；②制作电路板并完成调试；③绘制软件流程图；④完成软件设计并完成调试；⑤作好笔记，对自己所发现的疑难问题及时请教解决；⑥联系自己所学知识，总结本次设计经验；⑦认真完成课程设计报告。5.设计要求设计和调试一个交通灯控制程序。要求具有如下功能：1.设计基本要求（1）能控制东、西、南、北四个路口的红黄绿信号灯正常工作。（2）当东西方向放行、南北方向禁行时，东西方向绿灯亮25s，然后黄灯亮5s；南北方向红灯亮30s。（3）当南北方向放行、东西方向禁行时,南北方向绿灯亮25s，然后黄灯亮5s；东西方向红灯亮30s。2.附加功能（1）在定时交通信号灯控制的基础上，利用按键增加允许急救车、警车优先通过的要求。当有急救车、警车到达时，路口的信号灯全部变红，以便让急救车、警车通过。假定急救车、警车通过时间为10s，急救车、警车通过后，交通灯恢复先前状态。（2）在交通灯工作同时，利用报警器自动设置人行道的通行提示，当该方向上人行道可以通行前5s，发出报警提示，频率为1Hz；禁止通行前5s再次发出报警提示，频率为2Hz。2《嵌入式系统基础》课程设计报告前言：十字路口的红绿灯是交通法规的无声命令，是司机和行人的行为准则。十字路口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路通畅的关键。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面的知识是不够的，还应根据具体硬件结合，加以完善。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然有序呢？考的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机AT89S51为中心器件来设计交通控制器，本系统实用性强、操作简单、扩展功能能强。信号灯的出现，是交通得以有效管制，对于疏导交通流量，提高道路交通能力，减少交通事故有明显效果。一、硬件设计1.设计思路及原理框图(1设计思路把USB编程接口单片机实验板上的指示灯作为交通灯的红黄绿灯。根据上北下南，左西右东，分别为各个路口的交通灯显示。交通灯连接AT89S51的P0口和P2口的P2.7、P2.6、P2.5、P2.4四个接口，根据电路中指示灯的共阳极接法，有低电平时指示灯点亮。这十二个灯分别分配到四个路口，每个路口的三个灯都是红、黄、绿三种颜色的指示灯。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮提示人们注意红绿灯的状态即将切换。(2原理框图电源发光二极管电路复位电路AT89S51振荡电路32.采用的芯片功能介绍ATMELAT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51单片机具有如下特点：40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。管脚说明VCC：电源电压输入端。：GND：电源地。：P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。FIASH编程时，口作为原码输入口，FIASH在P0当进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。PDIP封装的AT89S51管脚图P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电4流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信P2号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口除了作为普通I/O口，还有第二功能：P3口的第二功能第二功能P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7名称TXDINTONT1T0T1WRRD串行数据发送端外部中断0申请输入端外部中断0申请输入端定时器0计数输入端定时器0计数输入端外部RAM写选通外部RAM读选通RST：复位输入端，高电平有效。当振荡器复位器件时，要保持RST：脚两个机器周期的高电平时间。XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。：XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端。：ALE/PROG：ALE/PROG：地址锁存控制信号：在系统扩展时，ALE用于控制把P0口的输出低8位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。ALE有可能是高电平也有可能是低电平，当ALE是高电平时，允许地址锁存信号，当访问外部存储器时，ALE信号负跳变（即由正变负）将P0口上低8位地址信号送入锁存器。当ALE是低电平时，P0口上的内容和锁存器输出一致。PSEN：PSEN：外部程序存储器读选通信号：在读外部ROM时PSEN低电平有效，以实现外部ROM单元的读操作。（1）、内部ROM读取时，PSEN不动作；（2）、外部ROM读取时，在每个机器周期会动作两次；（3）、外部RAM读取时，两个PSEN脉冲被跳过不会输出；5（4）、外接ROM时，与ROM的OE脚相接。EA/VPP：访问和序存储器控制信号EA/VPP（1）、接高电平时：CPU读取内部程序存储器（ROM）扩展外部ROM：当读取内部程序存储器超过0FFFH（8051）1FFFH（8052）时自动读取外部ROM。（2）、接低电平时：CPU读取外部程序存储器（ROM）在前面的学习中我们已。知道，8031单片机内部是没有ROM的，那么在应用8031单片机时，这个脚是一直接低电平的。（3）、8751烧写内部EPROM时，利用此脚输入21V的烧写电压。2.原理图二、软件设计1.设计思路根据课程设计要求及USB编程接口单片机实验板的电路图进行设计编程。首先让指示灯全灭，根据要求，让东西道路通行，即绿灯亮，南北道路禁止通行，红灯亮，南北路的红灯亮30秒，同时东西道路的绿灯亮25秒然后熄灭，黄灯点亮5秒。然后东西道路禁止通行，黄灯灭，红灯点亮30秒，同时南北道路通行，绿灯亮25秒，然后绿灯灭，黄灯点亮5秒。达到设计要求，回归初始状态，继续执行这个程序，循环不止。设计延时1秒的子程序，分别执行25次和5次实现延时25秒和1秒。2.程序流程图（必须要有）63..具体程序（可选，但流程图一定要有）ORG0000HSTART:MOVP0,#0FFHMOVP2,#0FFHCLRP0.3CLRP2.6CLRP0.1CLRP0.7MOVR4,#19HLP1:LCALLDY1SDJNZR4,LP1SETBP0.1SETBP0.7CLRP2.7CLRP0.5MOVR4,#05HLP2:LCALLDY1SDJNZR4,LP2SETBP0.3SETBP2.6SETBP2.7SETBP0.5CLRP0.6CLRP0.0CLRP0.4CLRP2.5MOVR4,#19HLP3:LCALLDY1SDJNZR4,LP3SETBP0.4SETBP2.5CLRP0.2CLRP2.6MOVR4,#05HLP4:LCALLDY1SDJNZR4,LP4LJMPSTARTDY1S:MOVR7,#0AHDL1:MOVR6,#0C8HDL2:MOVR5,#0FAHDJNZR5,$DJNZR6,DL2DJNZR7,DL1RET7开始信号初始状态全灭东西绿灯亮通行；南北红灯亮，禁止通行延时1s程序执行25次？东西绿灯灭，黄灯亮南北绿灯灭，黄灯亮延时1s程序延时1S执行5次？5次？东西黄灯灭，红灯亮，禁止通行；南北红灯灭，绿灯亮通行结束延时1S25次？8END心得体会:回顾起此次单片机课程设计，我仍感慨颇多，学到了很多的的东西。同时不仅巩固了以前所学的知识，而且还学到了很多在书本上所没有学到过的知识。在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与实际运用中的还有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。一切问题必须要靠自己一点一滴的解决，而在解决的过程中你会发现自己在飞速的提升。对于单片机设计，其硬件电路是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能力，它才是一个设计的灵魂所在，因此可以说单片机的设计是软件和硬件的结合，二者是必不可分的。通过这次课程设计我发现单片机原理应用性很强，只有傲视的讲解是不行的，只看也不行，只有自己动手去做才会发现自己确实有太多的不足，许多的原理，程序看似简单，真正