交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例

1、 交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1部分 方案選擇及總體設(shè)計(jì)11方案選擇能實(shí)現(xiàn)此電路的方法很多，我們根據(jù)實(shí)際將范圍定在以下幾個(gè)比較切合我們的方案中。第一種方案：采用數(shù)字電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)。用基本的555芯片（利用單穩(wěn)態(tài)實(shí)現(xiàn)定時(shí)），計(jì)數(shù)芯片（如74LS163，74LS160等）完成計(jì)時(shí)功能，控制電路芯片，譯碼芯片（如74LS138）等基本芯片，結(jié)合電阻，電容等基本元件，通過邏輯電路實(shí)現(xiàn)交通燈的功能。 第二種方案：使用單片可編程來實(shí)現(xiàn)交通燈的功能。利用單片機(jī)的外圍擴(kuò)展，顯示電路構(gòu)成基本硬件。然后編程實(shí)現(xiàn)對(duì)定時(shí)，控制，顯示電路的控制，然后調(diào)試，完成設(shè)計(jì)。 結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，我們經(jīng)過討論和論證，最

2、終一致選用第二種方案的設(shè)計(jì)思路對(duì)交通燈控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。12 總體設(shè)計(jì)121 系統(tǒng)構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成以80C51單片機(jī)為核心，由I/O口擴(kuò)展，LED數(shù)碼管顯示，緊急情況中斷電路還有復(fù)位電路等組成。單片機(jī)作為整個(gè)硬件系統(tǒng)的核心，它既是協(xié)調(diào)整機(jī)工作的控制器，又是數(shù)據(jù)處理器。它由單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等組成。行車方向指示采用LED發(fā)光二極管，可有紅、綠兩種顏色指示放行與禁止，黃燈作為紅綠轉(zhuǎn)換的提示，形象直觀。行人通行指示也同樣采用LED發(fā)光二極管，用紅、綠兩種顏色指示放行與禁止，黃燈作為紅綠轉(zhuǎn)換的提示，形象直觀，簡(jiǎn)潔明了，更方便控制。按鍵控制臺(tái)，可供警察在室內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)視交通狀況。通過按鍵可設(shè)置緊急

3、情況發(fā)生時(shí)的交通燈狀態(tài)控制人機(jī)界面非常友好。系統(tǒng)采用雙數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，最大顯示數(shù)字99。友好的人機(jī)界面、靈活的控制方式、優(yōu)化的物理結(jié)構(gòu)以及豐富的功能是本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)。整個(gè)硬件電路組成模塊如圖1；80C51單片機(jī)I/0口擴(kuò)展LED數(shù)碼管顯示中斷系統(tǒng)復(fù)位電路圖1-1.系統(tǒng)硬件構(gòu)成模塊121功能概述本設(shè)計(jì)由中斷系統(tǒng)、單片機(jī)、LED數(shù)碼顯示模塊和按鍵等構(gòu)成。單片機(jī)是集成的IC芯片AT89C51單片機(jī)，只需根據(jù)實(shí)際選型。其他部分都需要根據(jù)應(yīng)用要求和性能指標(biāo)自行設(shè)計(jì)。LED數(shù)碼顯示電路復(fù) 位 電 路80C51單 片 機(jī)鍵盤控制電路中斷系統(tǒng)電路交通燈控制電路電源穩(wěn)壓控制電路緊急情況處理電路程序運(yùn)行指示電

4、路硬件總體框圖注：以上電路圖為我們所設(shè)計(jì)的交通燈控制系統(tǒng)的具體電路圖，在東南西北四個(gè)方向的LED指示燈，代表四個(gè)方位的交通信號(hào)燈，電路圖的下方是單片機(jī)控制系統(tǒng)。復(fù)位，中斷等子電路。1、本系統(tǒng)交通燈控制規(guī)則如下：(1)每個(gè)街口有左拐、右拐、直行及行人四種指示燈。每個(gè)燈有紅、綠、黃三種顏色。自行車與汽車共用左拐、右拐和直行燈。(2)共有四種通行方式： 車輛南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行時(shí)間為1分鐘，各路右拐比直行滯后10秒鐘開放。 南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行時(shí)間為1分鐘。 東西向直行、各路右拐，東西向行人通行。東西向通行時(shí)間為1分鐘，各路右拐比直行滯后10秒鐘開放。 東西

5、向左拐、各路右拐。行人禁行。通行時(shí)間為1分鐘。(3)在通行結(jié)束前10秒鐘，綠燈閃爍直至結(jié)束。2、有倒計(jì)時(shí)時(shí)間顯示時(shí)間，紅綠燈切換提前5秒亮黃燈提示。3、若交道口出現(xiàn)緊急情況，交警可手動(dòng)控制：全路口車輛禁行、行人通行。緊急情況結(jié)束后再轉(zhuǎn)成自動(dòng)狀態(tài)。第2部分 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)21交通燈四種通行模式及行車方向指示按交通燈控制規(guī)則，每個(gè)街口有左拐、右拐、直行及行人四種指示燈。每個(gè)燈有紅、綠兩種顏色燈。4組LED數(shù)碼管按照設(shè)置的通行時(shí)間（各路口默認(rèn)的通行時(shí)間均為1分鐘）進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，并各自進(jìn)行紅、綠燈顯示，共有四種通行方式，分別為： 圖2-2 通行方式一示意圖 圖2-3 通行方式二示意圖圖2-4 通行方式三示

6、意圖 圖2-5 通行方式四示意圖通行方式一：倒計(jì)時(shí)時(shí)間為50s（通行時(shí)間），紅綠燈狀態(tài)為：南北直行：綠；東西直行：紅；各路右拐：綠；左拐：紅；人行道：南北綠，東西紅；各路右拐比直行滯后5秒鐘開放。如圖2-2所示。通行方式二：倒計(jì)時(shí)時(shí)間為45s（通行時(shí)間），紅綠燈狀態(tài)為：南北左拐：綠，各路右拐：綠，所有人行道：紅。如圖2-3所示。通行方式三：倒計(jì)時(shí)時(shí)間為50s（通行時(shí)間），紅綠燈狀態(tài)為：東西直行：綠，南北直行：紅，各路右拐：綠，左拐：紅，人行道：東西綠，南北紅，各路右拐比直行滯后5秒鐘開放。如圖2-4所示。通行方式四：倒計(jì)時(shí)時(shí)間為60s（通行時(shí)間），紅綠燈狀態(tài)為：東西左拐：綠，各路右拐：綠，所有

7、人行道：紅。如圖2-5所示。通行默認(rèn)時(shí)間為1分鐘，系統(tǒng)設(shè)置了任意更改功能，一般主干道通行時(shí)間要比次干道要長(zhǎng)一些，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以提高車輛通過率，緩減交通壓力。在通行結(jié)束前5秒鐘，綠燈閃爍直至結(jié)束。本設(shè)計(jì)選用LED發(fā)光二極管的紅綠燈狀態(tài)用來指示左右拐、直行等交通指示信息。綠色表示通行，紅色則表示禁止通行。中間綠色燈亮，表示直行，兩邊紅色燈亮，表示禁止通行；左邊綠色燈亮，表示左拐彎；其他紅色燈亮則表示禁止通行和右拐彎。所有指示信息一目了然。22各功能模塊硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)221行人通行指示及其實(shí)現(xiàn)人行道的通行采用紅綠兩種顏色的發(fā)光二極管來指示，其中多加了一個(gè)黃燈作為提示紅綠轉(zhuǎn)換的提示標(biāo)志。

8、按規(guī)則，南北車輛直行的時(shí)間也就是東西路口行人通行的時(shí)間。所以，在該時(shí)刻南北直行的指示燈和東西路口人行道上的指示燈的點(diǎn)亮情況應(yīng)該是一致的。在現(xiàn)實(shí)中，人行道的狀態(tài)切換是用該信號(hào)指示燈閃爍來提示紅綠狀態(tài)的切換的。但是在我們這個(gè)設(shè)計(jì)中，我們認(rèn)為直接再加一個(gè)黃色信號(hào)燈來提示紅綠狀態(tài)的轉(zhuǎn)換效果會(huì)更加明了。當(dāng)然，相應(yīng)地要考慮到單片機(jī)的帶載能力了。黃色信號(hào)燈的發(fā)明者是我國的胡汝鼎，他懷著“科學(xué)救國”的抱負(fù)到美國深造，在大發(fā)明家愛迪生為董事長(zhǎng)的美國通用電器公司任職員。一天，他站在繁華的十字路口等待綠燈信號(hào)，當(dāng)他看到紅燈而正要過去時(shí)，一輛轉(zhuǎn)彎的汽車呼地一聲擦身而過，嚇了他一身冷汗。回到宿舍，他反復(fù)琢磨，終于想到在

9、紅、綠燈中間再加上一個(gè)黃色信號(hào)燈，提醒人們注意危險(xiǎn)。他的建議立即得到有關(guān)方面的肯定。于是紅、黃、綠三色信號(hào)燈即以一個(gè)完整的指揮信號(hào)家族，遍及全世界陸、海、空交通領(lǐng)域了。我們的視網(wǎng)膜含有桿狀和三種錐狀感光細(xì)胞，。桿狀細(xì)胞對(duì)黃色的光特別敏感，三種錐狀細(xì)胞則分別對(duì)紅光、綠光及藍(lán)光最敏感。由于這種視覺結(jié)構(gòu)，人最容易分辨紅色與綠色。雖然黃色與藍(lán)色也容易分辨，但因?yàn)檠矍?，?duì)藍(lán)光敏感的感光細(xì)胞較少，所以分辨顏色，還是以紅、綠色為佳。所以，交通燈用什么顏色也是有大學(xué)問的。222 各路口交通狀態(tài)顯示及其實(shí)現(xiàn)在完成倒計(jì)時(shí)、狀態(tài)信息等的顯示功能上，我們考慮了以下三種方案：方案一：完全采用數(shù)碼管顯示。這種方案只能顯示

10、有限的符號(hào)和數(shù)碼字苻，無法勝任題目要求。方案二：完全采用點(diǎn)陣式LED 顯示。此顯示方案功能強(qiáng)大，可方便地顯示各種英文字符，漢字，圖形等，而且美觀，但這種方案實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，且須完成大量的軟件工作，因此我們不予采用。方案三：采用發(fā)光二極管、數(shù)碼管相結(jié)合的方法?？紤]設(shè)計(jì)需要，我們用三個(gè)一組的發(fā)光二極管在顯示不同的狀態(tài)，在各個(gè)方向分別構(gòu)成交通提示信息，形象逼真；用二位數(shù)碼管用來顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間。綜上所述，方案三既滿足了系統(tǒng)功能要求，又符合人性化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。權(quán)衡利弊，我們決定采用方案三來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的顯示功能。 223主次干道獨(dú)立控制功能當(dāng)主干道方向的車輛過多發(fā)生堵塞, 而次干道方向車輛卻很稀少時(shí)，正常的信號(hào)燈時(shí)序

11、將會(huì)使交通狀況更加惡化。本設(shè)計(jì)添加了主次干道獨(dú)立控制功能，交警可按需求控制任意路口的通行，該措施可在一定程度緩減短暫的交通壓力。224緊急情況處理功能及其實(shí)現(xiàn)在十字交通路口常出現(xiàn)的緊急情況，若不及時(shí)處理將形成不良隱患。比如，交道口的行人有緊急情況發(fā)生，那么交警可以對(duì)信號(hào)燈進(jìn)行手動(dòng)控制，按下緊急情況處理鍵，通過軟件使所有紅燈亮，路口車輛禁行，行人通行，直至緊急情況結(jié)束后再轉(zhuǎn)成常規(guī)的自動(dòng)狀態(tài)。225倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能及其實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)使用數(shù)碼管完成倒計(jì)時(shí)顯示功能。以南北方向?yàn)槔?，?shù)碼管顯示的數(shù)值從綠燈的設(shè)置時(shí)間最大值往下減，每秒鐘減1，一直減到0。然后又從紅燈的設(shè)置時(shí)間最大值往下減，一直減到0。接下來又顯

12、示綠燈時(shí)間，如此循環(huán)。系統(tǒng)共有4 個(gè)二位的LED 數(shù)碼管，分別放置在模擬交通燈控制板上的四個(gè)路口。因?yàn)橄嗤本€方向上的數(shù)碼管應(yīng)該顯示同樣的內(nèi)容，所以我們可以把它們同樣對(duì)待。也就是說各個(gè)方向的數(shù)碼管個(gè)位（把數(shù)碼管第二位定義為個(gè)位，第一位定義為十位）用一根信號(hào)線控制，十位用另一根信號(hào)線控制。這里采用動(dòng)態(tài)顯示。考慮到單片機(jī)的P1口驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管七位段碼的能力，我們利用一片74LS245芯片來作為數(shù)碼管的位驅(qū)動(dòng)芯片。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器芯片的驅(qū)動(dòng)能力完全可以滿足本設(shè)計(jì)的顯示要求。第3部分 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)一旦確定，大的功能框架即形成。軟件在硬件平臺(tái)上構(gòu)筑，完成各部分硬件的控制和

13、協(xié)調(diào)。系統(tǒng)功能是由軟硬件共同實(shí)現(xiàn)的，由于軟件的可伸縮性，最終實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能可強(qiáng)可弱，差別可能很大。因此，軟件是本系統(tǒng)的靈魂。軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法，不僅易于編程和調(diào)試，也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。同時(shí)，對(duì)軟件進(jìn)行全面測(cè)試也是檢驗(yàn)錯(cuò)誤排除故障的重要手段。31 軟件總體流程圖軟件總體設(shè)計(jì)及流程圖見圖3-1，主要完成各部分的軟件控制和協(xié)調(diào)。本系統(tǒng)主程序模塊主要完成的工作是對(duì)系統(tǒng)的初始化，發(fā)送顯示數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)按鍵進(jìn)行掃描，等待外部中斷，以及根據(jù)所需要的功能進(jìn)行相應(yīng)的操作。其流程圖如圖3-1所示。開始初始化掃描外部按鍵狀態(tài)判斷當(dāng)前狀態(tài)緊急狀態(tài)時(shí)間顯示圖3-1 軟件總體流程圖主程序比較簡(jiǎn)單，初始

14、化完成后，調(diào)用按鍵掃描程序，取得按鍵狀態(tài)，并根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)調(diào)用相應(yīng)的子程序。32 軟件主要子程序流程321 緊急狀態(tài)子程序現(xiàn)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r下，我們身邊的交通狀況顯得越來越擁擠。在道路交通突然狀況也越來越多，特別是在車流輛比較集中的十字路口。本設(shè)計(jì)在緊急狀態(tài)下，可以通過緊急狀態(tài)手動(dòng)控制按鍵使所有的LED 都被置為紅燈，車輛禁行、行人通行。緊急情況結(jié)束后再轉(zhuǎn)成自動(dòng)狀態(tài)。狀態(tài)轉(zhuǎn)為正常運(yùn)行開始按鍵是否按下返回所有LED置為紅色是否圖3-2 緊急狀態(tài)子程序322 顯示狀態(tài)子程序AT89C51初始化四個(gè)路口的燈全部點(diǎn)亮按設(shè)定的交通方案顯示各路口LED燈的狀態(tài)開始倒計(jì)時(shí)顯示延時(shí)返回是否出現(xiàn)緊急狀況所有

15、路口LED置紅色圖3-2 顯示狀態(tài)子程序本設(shè)計(jì)各路口燈比較多，各通行狀態(tài)前文已有描述在此不一一贅述。雖然整個(gè)系統(tǒng)LED燈的數(shù)量比較多，但各個(gè)方向的燈各司其職使交通指揮更加顯而明了。在人為手動(dòng)復(fù)位和初始化的情況下，各路口所有交通燈均點(diǎn)亮。此時(shí)若有LED燈出現(xiàn)故障，一目了然，可以及時(shí)檢修。若有緊急中斷信號(hào)出現(xiàn)，顯示子程序優(yōu)先處理中斷程序，將所有路口的信號(hào)燈置為紅色禁止通行。緊急狀態(tài)解除各信號(hào)燈再進(jìn)入正常狀態(tài)顯示。第4部分 系統(tǒng)調(diào)試分析及結(jié)果因本設(shè)計(jì)本身要求有穩(wěn)定性高、免維護(hù)、抗干擾能力強(qiáng)等功能，系統(tǒng)調(diào)試除了驗(yàn)證數(shù)據(jù)處理的精度，確保判斷的準(zhǔn)確性外，同時(shí)必須確認(rèn)各項(xiàng)功能的正常運(yùn)行。41 電路板實(shí)物的制

16、作411 印刷電路板PCB圖的繪制由于本電路硬件設(shè)計(jì)中，用單片機(jī)的兩個(gè)IO口控制各路交通燈的循環(huán)點(diǎn)亮。用同一芯片單片機(jī)的P1口和P3口的高四位，來控制數(shù)碼管的顯示點(diǎn)亮。因此，在同一芯片中，所要接的線路比較多。在硬件的布局中，各位LED燈和數(shù)碼管的布局比較固定化，集中分布在所控制的四個(gè)路口。因此，若采用雙面PCB板的話，這個(gè)電路的布線比較容易實(shí)現(xiàn)。但是，現(xiàn)實(shí)水平中做雙面板會(huì)出現(xiàn)一些焊點(diǎn)接觸不良而導(dǎo)致電路調(diào)試過程不易實(shí)現(xiàn)。因此，我們決定使用單面板布線。單片面板的布線需要犧牲本設(shè)計(jì)電路板一部分實(shí)際電路的美觀。印制電路板的設(shè)計(jì)是以電路原理圖為根據(jù)，實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)者所需要的功能。印刷電路板的設(shè)計(jì)主要指版圖

17、設(shè)計(jì)，需要考慮外部連接的布局、內(nèi)部電子元件的優(yōu)化布局、金屬連線和通孔的優(yōu)化布局、電磁保護(hù)、熱耗散等各種因素。優(yōu)秀的版圖設(shè)計(jì)可以節(jié)約生產(chǎn)成本，達(dá)到良好的電路性能和散熱性能。簡(jiǎn)單的版圖設(shè)計(jì)可以用手工實(shí)現(xiàn)，復(fù)雜的版圖設(shè)計(jì)需要借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）實(shí)現(xiàn)。412 實(shí)物的制作準(zhǔn)備工作：打印一份印刷電路PCB；事先購買好實(shí)物電路所需的各種元器件；一塊銅板；FeCl3一包；還有其他的基本電子器件和制板工具。制作過程：我們的印刷電路板制作過程總制板工藝程序：修整板周邊尺寸-復(fù)制-鉆孔定位-貼膠-腐蝕-清洗-去-細(xì)砂紙擦光亮-涂松香水。 1.先將符合尺寸要求的復(fù)銅板表面用細(xì)砂紙擦光亮,再把打印出來的印刷電P

18、CB復(fù)寫紙將布線圖復(fù)制到復(fù)銅板上。 2.用直徑1.0mm鉆頭鉆孔、定位口，再進(jìn)行貼膠（或上油漆）。 3.貼完膠后，應(yīng)在板上墊放一張厚張，用手掌在上面壓一壓，其目的是使全部貼膠與復(fù)銅板粘貼得更加牢靠。必要時(shí)還可用吹風(fēng)筒加熱，可使用權(quán)貼膠粘度加強(qiáng)，由于所用的貼膠具很好的粘性，而且膠紙又薄，故采用這種貼膠進(jìn)行制板，效果較好，一般是不須再作加熱處理。 4.腐蝕一般采用三氯化鐵作腐蝕液，腐蝕速度與腐蝕液的濃度，溫度及腐蝕過程中采取抖動(dòng)有關(guān)，為保證制板質(zhì)量及提高腐蝕速度，我們采用了抖動(dòng)和加熱的方法。 5.腐蝕完成后，應(yīng)用自來水沖洗干凈，并將膠紙去掉，把印刷板抹干。 6.用細(xì)砂布將印刷板復(fù)銅面擦至光亮為止，

19、然后立即涂上松香溶液。（涂松香水時(shí)應(yīng)將印刷電路板傾斜放軒再涂以松香水，以免松香水經(jīng)鉆孔流至背面）。 附注： (1)松香水的作用是防氧化，助焊及增加焊點(diǎn)的光亮度等；松香溶液是用松香粉末與酒精或天尋水按一定比例配制面成，其濃度應(yīng)適中，以用感有一定粘性即可。 (2)三氯化鐵溶液對(duì)人體皮膚不會(huì)有不良影響，但三氯化若搞到衣服上或地面上，尋是難以洗掉的，所以使用時(shí)我們是特別小心的。 制板心得：我們?cè)谥瓢暹^程中，1.首先是PROTEL設(shè)計(jì)的時(shí)候出現(xiàn)的錯(cuò)誤導(dǎo)致印制電路板制作錯(cuò)誤。2.其次是由于設(shè)計(jì)的理論和實(shí)際有誤差導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。3.焊接過程中出現(xiàn)了一些問題，比如焊跳線的時(shí)候，由于接線太多，而且是手工焊接，

20、并且焊接設(shè)備不好，烙鐵頭高溫下容易老化氧化和溫度不可控制。因此導(dǎo)致焊盤脫落，原件燙傷等原因?qū)е聢?bào)廢了好幾塊板子。此外，有些焊盤太小并且有損壞跡象，所以焊接很不方便。但為了不出現(xiàn)虛焊，卻花了很長(zhǎng)時(shí)間去焊，有些焊點(diǎn)并不是很美觀。4.焊接過程中，有時(shí)候焊錫會(huì)不小心將相鄰的兩根引線短路。所以，此次做板積累了一些經(jīng)驗(yàn)，主要是，再次做板的時(shí)候一定要注意PCB的引線之間的距離不能設(shè)置太近。因?yàn)槲覀兪鞘止ぶ谱鳎群兔芏榷急仨氂幸粋€(gè)自由度和能力所及的范圍，并且考慮到手工制板的局限性和線路過細(xì)密導(dǎo)致的氧化和短路故障。我們擁有了這些寶貴的經(jīng)驗(yàn)，相信今后制板，一定會(huì)完美保證電路的實(shí)現(xiàn)！42 系統(tǒng)硬件調(diào)試在設(shè)計(jì)過程中

21、，我們使用了proteus硬件仿真軟件對(duì)該設(shè)計(jì)的硬件電路進(jìn)行了實(shí)物功能仿真，仿真效果良好。實(shí)物交通燈控制系統(tǒng)的PCB電路板焊接工作量非常大，電路安裝完成后，首先進(jìn)行檢查，即確認(rèn)電路無虛焊，無短路，無斷路，集成元件安裝是否正確，之后進(jìn)行電路功能模塊的分級(jí)調(diào)試，根據(jù)電路功能逐級(jí)進(jìn)行：通行方式功能調(diào)試：包括對(duì)四種通行方式控制調(diào)試，行人和行車方向指示燈亮度和驅(qū)動(dòng)電路調(diào)試；倒計(jì)時(shí)功能調(diào)試：數(shù)碼管亮度調(diào)試；復(fù)位和緊急情況手動(dòng)控制功能調(diào)試。 43 系統(tǒng)軟件調(diào)試本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)很大，選用一般的偉福仿真器對(duì)程序進(jìn)行編寫和調(diào)試。除了語法差錯(cuò)外，當(dāng)確認(rèn)程序沒問題時(shí)，通過直接下載到單片機(jī)來調(diào)試。采取的是自下到上的調(diào)試

22、方法，即單獨(dú)調(diào)試好每一個(gè)模塊，然后再連接成一個(gè)完整的系統(tǒng)，最后完成一個(gè)完整的系統(tǒng)調(diào)試。44 系統(tǒng)總體調(diào)試系統(tǒng)做好后，進(jìn)行系統(tǒng)的完整調(diào)試。主要任務(wù)是檢驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的功能及其效果并校正誤差。測(cè)試一開始，我們就發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)出現(xiàn)了兩個(gè)問題：一是有一部分交通燈亮度不夠，所發(fā)出來的光非常的微弱以致于幾乎感覺不到它的亮度；二是數(shù)碼管不工作，沒有時(shí)間顯示。這與設(shè)計(jì)的要求完全不符。為了找出這個(gè)問題和解決方法，我們查找了電路的輸出各部分的輸出電平。發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)象，我們采用的數(shù)碼管是共陰極數(shù)碼。而控制數(shù)碼段顯示的P1口輸出的是高電平。經(jīng)多方查閱資料，解決第二個(gè)問題可以有兩個(gè)解決方法。其一，將硬件電路作修改，將數(shù)碼管換成共陽

23、極的數(shù)碼管。這樣數(shù)碼管就可以正常進(jìn)行時(shí)間顯示了。其二，修改程序，讓控制數(shù)碼管段碼的P1輸出的是低電平。若采用修改硬件電路的方法的話，硬件電路就得作變動(dòng)。已經(jīng)布好的線也必須有相應(yīng)的變動(dòng)，操作起來比較麻煩。所以，我們采用了第二種方法。修改了程序電路中的段碼代碼。再次調(diào)試，按照設(shè)計(jì)要求的指標(biāo)，系統(tǒng)數(shù)碼管電路部分基本能按照預(yù)先設(shè)定的要求來進(jìn)行倒計(jì)時(shí)的顯示。亮度要求也基本符合預(yù)先設(shè)想。接下來還有一個(gè)問題有待解決，交通燈亮度不足，以致于部分交通燈只能勉強(qiáng)看得出來它在亮而已。這明顯不能滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)多方檢測(cè)，我們認(rèn)為這是由于LED燈驅(qū)動(dòng)能力不足引起的亮度弱問題。若要修正這個(gè)問題，那就得為L(zhǎng)ED燈增加驅(qū)動(dòng)電

24、路以提高電路的驅(qū)動(dòng)能力。要實(shí)現(xiàn)這一步驟必須對(duì)硬件電路進(jìn)行一定的改動(dòng)。LED燈的驅(qū)動(dòng)電路可以用集成電路電路芯片來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在初步方案中我們考慮要用集成電路來完成。但是由于客觀方面的原因，將要參加工作離開學(xué)校沒有制作實(shí)物的環(huán)境條件。因此，這部分改進(jìn)只作了一個(gè)設(shè)想，并沒有時(shí)間去付諸實(shí)施。但基本問題和解決問題的原理我們還是有一定的了解。 附錄 附錄一：元件清單元件類型元件參數(shù)元件數(shù)量(個(gè))單片機(jī)80C511總線驅(qū)動(dòng)器74LS2451電阻5k810k4排阻10k1晶振12M1電解電容20u1瓷片電容30p2NPN型三極管90138二位數(shù)碼管共陽極4開關(guān)按鍵開關(guān)4拔動(dòng)開關(guān)1銅板13×23cm1附

25、錄二：系統(tǒng)硬件電路圖附錄三：程序清單 ;工作寄存器及存儲(chǔ)單元分配;1.工作寄存器;R2設(shè)置為定時(shí)器定時(shí)中斷次數(shù),R6、R7用于延時(shí)程序中的寄存器;2.片內(nèi)存儲(chǔ)單元;30H、31H作為兩組數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元;32H、33H作為交通燈初始狀態(tài)存儲(chǔ)單元;40H、41H作為交通燈顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元;3.標(biāo)志位;00H：南北通行標(biāo)志位 ; 01H：東西通行標(biāo)志位;02H：緊急事件標(biāo)志位 ;-SNF EQU 00H ;南北通行標(biāo)志位EWF EQU 01H ;東西通行標(biāo)志位URF EQU 02H ;緊急事件標(biāo)志位ORG 0000HLJMP MAIN ;上電轉(zhuǎn)主程序ORG 000BH ;定時(shí)中斷入口LJMP

26、 DSZD ORG 0003H ;緊急中斷入口LJMP URZDORG 0030H MAIN: LCALL INIT ;調(diào)用初始化子程序LOOP: LCALL DIS ;循環(huán)執(zhí)行顯示子程序 AJMP LOOP;/初始化程序INIT: SETB SNF SETB EWF SETB URF MOV R2,#20 ;定時(shí)器中斷20次為1s MOV TMOD,#01H ;初始化定時(shí)器 MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH SETB EA ;開定時(shí)中斷與緊急中斷 SETB ET0 SETB TR0 SETB EX0 SETB IT0 ;設(shè)置中斷程控方式 MOV DPTR,#TAB ;數(shù)值

27、首地址放入DPTR中 MOV 40H,#40 ;東南西北通行時(shí)間設(shè)置 MOV 41H,#40 MOV 30H,#40 ;通行時(shí)間初始化 MOV 31H,#60 MOV P0,#4CH ;初始化時(shí)南北通行并把交通燈狀態(tài)分別放在32H和33H中 MOV 32H,#4CH MOV P2,#15H MOV 33H,#15H RET;/顯示子程序DIS: MOV P3,#0DFH ;選中南北方向的十位數(shù)碼管 MOV A,30H ;把顯示數(shù)據(jù)送人數(shù)碼管顯示 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV P1,A ; LCALL D1MS MOV P3,#0EFH ;選中南北方向的個(gè)

28、位數(shù)碼管 MOV A,B ;送入數(shù)碼管顯示 MOVC A,A+DPTR MOV P1,A LCALL D1MS MOV P3,#7FH ;選中第東西方向的十位數(shù)碼管 MOV A,31H ;送入數(shù)碼管顯示 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV P1,A LCALL D1MS MOV P3,#0BFH ;選中第東西方向的個(gè)位數(shù)碼管 MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV P1,A LCALL D1MS SETB P3.0 SETB P3.1 JNB P3.0,DIS_S ;查詢是否第一個(gè)按鍵按下 JNB P3.1,DIS_E ;查詢是否第二個(gè)按鍵按下 A

29、JMP DIS_R ;沒有鍵按下則返回DIS_S:LCALL D5MS ;按鍵去抖 JNB P3.0,DIS_SN AJMP DIS_R DIS_SN:MOV 40H,#50 ;對(duì)通行時(shí)間從新分配，南北通行時(shí)間加長(zhǎng) MOV 41H,#30 AJMP DIS_RDIS_E:LCALL D5MS ;按鍵去抖 JNB P3.1,DIS_EW AJMP DIS_RDIS_EW:MOV 40H,#30 ;東西通行時(shí)間加長(zhǎng) MOV 41H,#50DIS_R:RET ;/定時(shí)中斷處理程序DS_C: LJMP DS_R ;接力跳轉(zhuǎn)DSZD: PUSH ACC ;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) PUSH PSW CLR TR0 ;關(guān)

30、定時(shí)器及中斷標(biāo)志位并重新賦值 CLR TF0 MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH DJNZ R2,DS_C ;判斷1m時(shí)間是否到達(dá) MOV R2,#20 ;到達(dá)重新賦值 DEC 30H ;南北方向通行時(shí)間減一 MOV A,30H ;把減一后的時(shí)間送入顯示存儲(chǔ)單元;南北通行到達(dá)最后4秒時(shí)黃燈閃爍DS_10:CJNE A,#4,DS_11 ;如果通行時(shí)間剩余4秒 JNB SNF,DS_11 ;判斷是否是南北通行 MOV P0,#8AH MOV 32H, #8AH ;把交通燈狀態(tài)存入存儲(chǔ)單元（后面類似）DS_11:CJNE A,#3,DS_12 ;不是剩余3秒，返回 JNB SNF

31、,DS_12 ;不是南北通行時(shí)間，返回 MOV P0,#88H MOV 32H, #88HDS_12:CJNE A,#2,DS_13 JNB SNF,DS_13 MOV P0,#8AH MOV 32H, #8AH DS_13:CJNE A,#1,DS_14 JNB SNF,DS_14 MOV P0,#88H MOV 32H, #88H;-DS_14:JNZ DS_NE ;通行時(shí)間沒有結(jié)束轉(zhuǎn)向改變東西方向的數(shù)碼管 CPL SNF ;如果通行時(shí)間結(jié)束則對(duì)標(biāo)志位取反 JNB SNF,DS_1 ;判斷是否南北通行 MOV 30H,40H ;是，點(diǎn)亮相應(yīng)的交通燈 MOV P0,#4CH MOV 32H,#4CH ;存儲(chǔ)交通燈狀態(tài) MOV P2,#15H MOV 33H, #15H ;存儲(chǔ)交通燈狀態(tài)DS_NE:DEC 31H ;東西方向通行時(shí)間減一 MOV A,31H ;把通行剩余時(shí)間送入顯示存儲(chǔ)單元;東西方向通行時(shí)間剩余4秒鐘黃燈閃爍（程序注釋與南北方向類似 略）DS_20:CJNE A,#4,DS_21 JB EWF,DS_21 MOV P