DSP課程設(shè)計(jì)報(bào)告交通燈控制

1、 信息與電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目： 交通燈控制 專業(yè)： 電子信息工程 班級(jí)： 電子一班 姓名： 學(xué)號(hào)： 任務(wù)書題 目交通燈控制時(shí)間安排2011.12.192011.12.30目 的：通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生綜合運(yùn)用dsp技術(shù)課程和其他有關(guān)先修課程的理論生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)去分析和解決具體問(wèn)題的能力得到進(jìn)一步鞏固、深化和發(fā)展。通過(guò)課程設(shè)計(jì)初步培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作能力，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的一般方法。通過(guò)課程設(shè)計(jì)樹(shù)立正確的 設(shè)計(jì)思想，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。通過(guò)課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練學(xué)生的設(shè)計(jì)基本技能，如計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范等。要 求：1.按時(shí)參加課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)，定期匯報(bào)課程設(shè)計(jì)進(jìn)展情

2、況。 2.廣泛收集相關(guān)技術(shù)資料。 3.獨(dú)立思考，刻苦鉆研，嚴(yán)禁抄襲。 4.按時(shí)完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)，認(rèn)真正確的書寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 5.培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和認(rèn)真的工作作風(fēng)?？傮w方案實(shí)現(xiàn)：根據(jù)dsp芯片tms320lf2407的定時(shí)器中斷、i/o口的訪問(wèn)原理，用定時(shí)器定時(shí)，用i/o口控制紅綠燈的亮滅。在實(shí)驗(yàn)箱上交通燈模塊由發(fā)光二極管和一個(gè)鎖存器74hc573組成。數(shù)據(jù)由2407模塊的低八位輸入，鎖存器的控制信號(hào)由2407模塊輸出，但經(jīng)由cpld模塊譯碼后再控制鎖存器。通過(guò)程序控制交通燈的運(yùn)行，定時(shí)時(shí)間不是采用軟件延時(shí)，而是采用定時(shí)器定時(shí)的方式。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：摘要dsp數(shù)字信號(hào)處理(digit

3、al signal processing，簡(jiǎn)稱dsp)是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。數(shù)字信號(hào)處理是一種通過(guò)使用數(shù)學(xué)技巧執(zhí)行轉(zhuǎn)換或提取信息，來(lái)處理現(xiàn)實(shí)信號(hào)的方法，這些信號(hào)由數(shù)字序列表示。在過(guò)去的二十多年時(shí)間里，數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 城市交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào), 已成為交通管理部門需要解決的重要問(wèn)題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng), 它是現(xiàn)代城市

4、交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。如何采用合適的控制方法, 最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路, 緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵?tīng)顩r, 越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問(wèn)題。而dsp是伴隨著微電子學(xué)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展而產(chǎn)生的, 是體現(xiàn)這三個(gè)學(xué)科綜合科研成果的器件。由于它特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 可以把數(shù)字信號(hào)處理中的一些理論和算法實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn), 并逐步進(jìn)入了控制器市場(chǎng), 因而在計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中得到了廣泛的使用。本次設(shè)計(jì)是基于dsp芯片tms320lf2407原理設(shè)計(jì)交通燈控制軟硬件系統(tǒng)，利用發(fā)光二級(jí)管亮滅模擬交通信號(hào)，數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間，利用

5、dsp芯片tms320lf2407上定時(shí)器定時(shí)產(chǎn)生時(shí)鐘計(jì)數(shù)，利用實(shí)驗(yàn)箱上的一組發(fā)光二極管(共12只，分為東西南北四組、紅綠兩色)的亮滅實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)的模擬設(shè)計(jì)，模擬實(shí)際生活中十字路口交通燈。關(guān)鍵詞：dsp；tms320lf2407；交通燈控制；鎖存器；發(fā)光二極管；目 錄1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2、 實(shí)驗(yàn)要求43、 實(shí)驗(yàn)原理44、 實(shí)驗(yàn)方案論證51. 軟件延時(shí)與定時(shí)器定時(shí)52. 鎖存器的選擇53. 主控制器的選擇65、 使用的軟件66、 程序流程圖77、 調(diào)試過(guò)程及結(jié)果分析88、 設(shè)計(jì)心得體會(huì)99、 參考文獻(xiàn)910、 硬件連接圖1011、 元器件清單1012、 程序11一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉使用dsp芯片t

6、ms320lf2407控制交通燈的方法。2.通過(guò)課程設(shè)計(jì)，能夠綜合運(yùn)用dsp技術(shù)課程和其他有關(guān)先修課程的理論生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)去分析和解決具體問(wèn)題的能力得到進(jìn)一步鞏固、深化和發(fā)展。3.通過(guò)課程設(shè)計(jì)樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。 4.掌握tms320lf2407dsp芯片定時(shí)器的使用和編程。二、實(shí)驗(yàn)要求1.南北、東西各兩個(gè)燈（紅、綠）。 2.南北、東西兩向各有倒計(jì)時(shí)功能（各兩位數(shù)碼管顯示）。（1）南北綠燈、東西紅燈，延時(shí)30秒（2）南北綠燈閃3次、東西紅燈（3）南北紅燈、東西綠燈30秒（4）南北紅燈、東西綠燈閃3次（5）回到（1）3.按要求編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書，正確、完整的闡述設(shè)

7、計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4.按時(shí)參加課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)，定期匯報(bào)課程設(shè)計(jì)進(jìn)展情況。5.廣泛收集相關(guān)技術(shù)資料。 6.獨(dú)立思考，刻苦鉆研，嚴(yán)禁抄襲。7.培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和認(rèn)真的工作作風(fēng)。三、實(shí)驗(yàn)原理此模塊由發(fā)光二極管和一個(gè)鎖存器組成。數(shù)據(jù)由2407模塊的低八位輸入，鎖存器的控制信號(hào)由2407模塊輸出，但經(jīng)由cpld模塊譯碼后再控制鎖存器。四、實(shí)驗(yàn)方案論證1.軟件延時(shí)與定時(shí)器定時(shí)軟件延時(shí)不準(zhǔn)確，有一定的時(shí)間誤差，而且這個(gè)誤差是不可避免的，cpu必須一直運(yùn)行，不利于提高cpu的利用率。采用定時(shí)器定時(shí)的方法，定時(shí)時(shí)間相對(duì)比較準(zhǔn)確、誤差小，cpu的資源能夠得到最大程度的利用，有利于dsp芯片處理更為復(fù)雜事件的

8、發(fā)生。因此，采用定時(shí)器中斷方式定時(shí)比使用軟件延時(shí)要優(yōu)越很多,定時(shí)也比較準(zhǔn)確。2.鎖存器的選擇本次設(shè)計(jì)通過(guò)主控制器產(chǎn)生時(shí)鐘計(jì)數(shù)，并將鎖存信號(hào)提供給鎖存器，所以選擇ttl帶公共時(shí)鐘復(fù)位的74hc573鎖存器。是帶有清除端的8d觸發(fā)器，只有在清除端保持高電平時(shí)，才具有鎖存功能，鎖存控制端為11腳clk，采用上升沿鎖存。 cpu 的ale信號(hào)必須經(jīng)過(guò)反相器反相之后才能與74ls273的控制端clk 端相連。1d8d為數(shù)據(jù)輸入端，1q8q為數(shù)據(jù)輸出端，正脈沖觸發(fā)，低電平清除，常用作8位地址鎖存器。(1).1腳是復(fù)位clr,低電平有效,當(dāng)1腳是低電平時(shí),輸出腳2(q0)、5(q1)、6(q2)、9(q3)

9、、12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)全部輸出0,即全部復(fù)位;(2).當(dāng)1腳為高電平時(shí),11(clk)腳是鎖存控制端,并且是上升沿觸發(fā)鎖存,當(dāng)11腳有一個(gè)上升沿,立即鎖存輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的電平狀態(tài),并且立即呈現(xiàn)在在輸出腳19(q0)、18(q1)、17(q2)、16(q3)、15(q4)、14(q5)、13(q6)、12(q7)。3. 主控制器的選擇采用ti公司dsp芯片tms320lf2407。2407采用改進(jìn)的harvanl處理結(jié)構(gòu)，指令流水線操作。計(jì)算和處理速度很高，系統(tǒng)單指令周期可達(dá)到10ns。在片內(nèi)提供16k的ram用作程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，其

10、最大可擴(kuò)展尋址空間為1m字節(jié)。2407提供的mcbsp串口和dam數(shù)據(jù)傳送方式極大地方便它在通信領(lǐng)域的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)。如下圖所示：五、使用的軟件本次設(shè)計(jì)主要使用的是ccs軟件，ccs是一種針對(duì)tms320系列dsp的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境,在windows操作系統(tǒng)下，采用圖形接口界面，提供有環(huán)境配置、源文件編輯、程序調(diào)試、跟蹤和分析等工具。ccs有兩種工作模式，即：軟件仿真器模式：可以脫離dsp芯片，在pc機(jī)上模擬dsp的指令集和工作機(jī)制，主要用于前期算法實(shí)現(xiàn)和調(diào)試。 硬件在線編程模式：可以實(shí)時(shí)運(yùn)行在dsp芯片上,與硬件開(kāi)發(fā)板相結(jié)合在線編程和調(diào)試應(yīng)用程序。在使用ccs前，應(yīng)該先了解以下軟件的文件名約定（在編

11、寫程序時(shí)最好在某盤根目錄下建立一文件夾，將所有的用戶文件放置該文件夾中，建議用字母來(lái)作為所有文件的文件名，而不要用漢字或數(shù)字）：l project.pjtccs定義的工程文件l program.cc 程序文件l program.asm匯編語(yǔ)言程序文件l filename.lib庫(kù)文件l project.cmd連接命令文件l program.obj編譯后的目標(biāo)文件l program.out可在目標(biāo)dsp上執(zhí)行的文件，可在ccs監(jiān)控下調(diào)試/執(zhí)行l(wèi) project.wks工作空間文件，可以記錄你的工作環(huán)境設(shè)置。l programcfg.h54頭文件l programcfg.s54匯編原文件l pro

12、gram.cdbccs的設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)文件，是使用dsp/bios api必須的，其他沒(méi)有使用dsp/bios api的程序也可以使用，當(dāng)新建一個(gè)設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生下面的文件。六、程序流程圖七、調(diào)試過(guò)程及結(jié)果分析本次課程設(shè)計(jì)是在學(xué)校提供的實(shí)驗(yàn)箱上面完成的，自己只需要編寫軟件而不需要焊接硬件電路。本次軟件的設(shè)計(jì)我采用的是c語(yǔ)言寫的，由于c語(yǔ)言的可移植性比較好而且易于理解，匯編語(yǔ)言的指令和程序運(yùn)行相對(duì)有些復(fù)雜，沒(méi)有扎實(shí)的匯編基礎(chǔ)很難實(shí)現(xiàn)。對(duì)于程序的調(diào)試，我采用軟硬件相互結(jié)合的方法，自己逐句分析程序的意思，然后下載到dsp芯片中觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如此重復(fù)的調(diào)試直到和實(shí)驗(yàn)要求相互吻合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：本次實(shí)驗(yàn)

13、基本達(dá)到了實(shí)驗(yàn)預(yù)期的要求，交通燈能夠正常工作，數(shù)碼管能夠正常顯示時(shí)間，由于實(shí)驗(yàn)箱上面是用發(fā)光二極管來(lái)模擬交通燈的，黃色無(wú)法模擬出來(lái)，只有紅、綠兩色燈，不是很形象，綠色發(fā)光二極管的亮度不是很高。八、設(shè)計(jì)心得體會(huì)本次課題設(shè)計(jì)較難，初期主要是程序不熟悉，仿真運(yùn)用不懂。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我們初步了解了dsp的原理和基本運(yùn)用，也在程序的調(diào)試和仿真中再一次體會(huì)到了程序員的艱辛，并且將自己所學(xué)的只是融匯是一件不容易的事。以后若是要進(jìn)行進(jìn)一步的研究要花更多的時(shí)間在程序的研究和系統(tǒng)運(yùn)用上。還必須多多實(shí)踐，以提高自己的動(dòng)手能力?？偟膩?lái)說(shuō)，這次十字路口交通燈的設(shè)計(jì)還是比較成功的，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題，最后在老師的

14、辛勤的指導(dǎo)下，終于游逆而解，有點(diǎn)小小的成就感，終于覺(jué)得平時(shí)所學(xué)的知識(shí)有了實(shí)用的價(jià)值，達(dá)到了理論與實(shí)際相結(jié)合的目的，不僅學(xué)到了不少知識(shí)，而且鍛煉了自己的能力，使自己對(duì)以后的路有了更加清楚的認(rèn)識(shí)，同時(shí)，對(duì)未來(lái)有了更多的信心。最后，對(duì)給過(guò)我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！九、參考文獻(xiàn)1 鄒彥. dsp原理及應(yīng)用m. 北京:電子工業(yè)出版社,2005.1.2 戴明楨.tms320c54xdsp結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用m.北京航空航天大學(xué)出版社,2001.8.3 胡圣堯. dsp原理及應(yīng)用m.東南大學(xué)出版社,2008.7.4 清源科技.tms320c54xdsp應(yīng)用程序設(shè)計(jì)教程m.機(jī)械工業(yè)出版社,

15、2004.1.5 清源科技.tms320c54x硬件開(kāi)發(fā)教程m.機(jī)械工業(yè)出版社,2003.1.十、硬件連接圖十一、元器件清單序號(hào)名稱編號(hào)參數(shù)數(shù)量備注1芯片u1tms320lf240712芯片u2xc957213芯片u374hc57314電阻r1-r8500歐姆85電阻r910k16電阻r104.7k17電容c2 c310pf28電容c110uf19晶振y130mhz110按鍵k11四腳開(kāi)關(guān)11發(fā)光二極管d1-d88四紅色四綠色十二、程序#include #include void display(u8 data);u8 sec=30;/倒計(jì)時(shí)變量void initdsp() /dsp時(shí)鐘中斷初

16、始化asm(setc intm); /關(guān)閉總中斷asm(setc sxm); /允許符號(hào)位擴(kuò)展asm(clrc ovm); /累加器結(jié)果正常溢出asm(clrc cnf); /b0-塊映射為dramscsr1 =0x81fe; /系統(tǒng)時(shí)鐘clkout=20*2=40m wdcr =0x00e8; /軟件禁止看門狗imr=0x0002; /開(kāi)放int2中斷ifr=0x0ffff;wsgr=0x00; /禁止所有的等待狀態(tài)void timer1_init()evaimra=evaimra|0x0080; /允許定時(shí)器1周期中斷evaifra=evaifra&0x0080;t1con=0x160c;

17、 / timer1為連續(xù)增計(jì)數(shù)模式，預(yù)分頻值為64,使用內(nèi)部時(shí)鐘t1per=40000; /t1pr=0x0176t1cnt=0x00;interrupt void my_timer()int flag,count=0;count+;asm(setc intm); / disable all interruptflag=evaifra&0x0080;if(flag!=0x0080)asm(clrc intm);return;if(count=1000)count=0;if(sec=0)sec=30;sec-;t1cnt=0x00;evaifra=evaifra&0x0080;asm(clrc

18、intm); /開(kāi)中斷return;void main(void)initdsp();timer1_init();led1=0x0; /以下對(duì)8個(gè)數(shù)碼管地址清零 led2=0x0; led3=0x0; led4=0x0; led5=0x0; led6=0x0; led7=0x0; led8=0x0; asm(clrc intm); / enable all interruptt1con=t1con|0x0040; while(1)led1=0x80;/橫杠顯示 led4=0x80; led5=0x80; led8=0x80; do/南北綠燈，東西紅燈 display(sec); /顯示函數(shù) /

19、sec-; /delay(40000); traffic=0x66; /選通交通燈，并賦值 while(sec!=0); /判斷時(shí)間是否到 sec=30; /給變量重新賦值 do/南北紅燈，東西綠燈 display(sec); /顯示函數(shù) /sec-; /delay(40000); traffic=0x99; /選通交通燈，并賦值 while(sec!=0); /判斷時(shí)間是否到 sec=30; /給變量重新賦值 /數(shù)碼管顯示函數(shù)void display(u8 data) u8 num1,num2; num1=data/10; num2=data%10; switch(num1) case 1:

20、led2=0x1c;led6=0x1c;break;/把鍵值賦給第2、6個(gè)數(shù)碼管 case 2:led2=0xbb;led6=0xbb;break;/把鍵值賦給第2、6數(shù)碼管 case 3:led2=0xbe;led6=0xbe;break;/把鍵值賦給第2、6數(shù)碼管 case 4:led2=0xdc;led6=0xdc;break;/把鍵值賦給第2、6數(shù)碼管 case 5:led2=0xee;led6=0xee;break;/把鍵值賦給第2、6數(shù)碼管 case 6:led2=0xef;led6=0xef;break;/把鍵值賦給第2、6數(shù)碼管 case 7:led2=0x3c;led6=0x3c;break;/把鍵值賦給第2、6數(shù)碼