嵌入式課程設(shè)計(jì)《交通燈》

河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校《嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：十字路口交通燈系專班部：電子通信工程系業(yè)：醫(yī)用電子儀器與維護(hù)級：091郭呈芬學(xué)生姓名：學(xué)成號：090411102績：2011年06月25日《嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1．時(shí)間：2011年06月13日~2011年06月24日2.課程設(shè)計(jì)單位：河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校3.課程設(shè)計(jì)目的：掌握《嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)》課程基本概念、基本原理，具有一定的單片機(jī)設(shè)計(jì)能力，能夠利用所學(xué)知識完成設(shè)計(jì)內(nèi)容，提高實(shí)際動手能力。4.課程設(shè)計(jì)任務(wù)：①參考相關(guān)的書籍、資料，根據(jù)設(shè)計(jì)要求完成原理圖設(shè)計(jì)；②制作電路板并完成調(diào)試；③繪制軟件流程圖；④完成軟件設(shè)計(jì)并完成調(diào)試；⑤作好筆記，對自己所發(fā)現(xiàn)的疑難問題及時(shí)請教解決；⑥聯(lián)系自己所學(xué)知識，總結(jié)本次設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)；⑦認(rèn)真完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。5.設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)和調(diào)試一個(gè)交通燈控制程序。要求具有如下功能：1.設(shè)計(jì)基本要求（1）能控制東、西、南、北四個(gè)路口的紅黃綠信號燈正常工作。（2）當(dāng)東西方向放行、南北方向禁行時(shí)，東西方向綠燈亮25s，然后黃燈亮5s；南北方向紅燈亮30s。（3）當(dāng)南北方向放行、東西方向禁行時(shí),南北方向綠燈亮25s，然后黃燈亮5s；東西方向紅燈亮30s。2.附加功能（1）在定時(shí)交通信號燈控制的基礎(chǔ)上，利用按鍵增加允許急救車、警車優(yōu)先通過的要求。當(dāng)有急救車、警車到達(dá)時(shí)，路口的信號燈全部變紅，以便讓急救車、警車通過。假定急救車、警車通過時(shí)間為10s，急救車、警車通過后，交通燈恢復(fù)先前狀態(tài)。（2）在交通燈工作同時(shí)，利用報(bào)警器自動設(shè)置人行道的通行提示，當(dāng)該方向上人行道可以通行前5s，發(fā)出報(bào)警提示，頻率為1Hz；禁止通行前5s再次發(fā)出報(bào)警提示，頻率為2Hz。2《嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告前言：十字路口的紅綠燈是交通法規(guī)的無聲命令，是司機(jī)和行人的行為準(zhǔn)則。十字路口的交通紅綠燈控制是保證交通安全和道路通暢的關(guān)鍵。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面的知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)合，加以完善。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實(shí)現(xiàn)這井然有序呢？考的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)AT89S51為中心器件來設(shè)計(jì)交通控制器，本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單、擴(kuò)展功能能強(qiáng)。信號燈的出現(xiàn)，是交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量，提高道路交通能力，減少交通事故有明顯效果。一、硬件設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)思路及原理框圖(1設(shè)計(jì)思路把USB編程接口單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板上的指示燈作為交通燈的紅黃綠燈。根據(jù)上北下南，左西右東，分別為各個(gè)路口的交通燈顯示。交通燈連接AT89S51的P0口和P2口的P2.7、P2.6、P2.5、P2.4四個(gè)接口，根據(jù)電路中指示燈的共陽極接法，有低電平時(shí)指示燈點(diǎn)亮。這十二個(gè)燈分別分配到四個(gè)路口，每個(gè)路口的三個(gè)燈都是紅、黃、綠三種顏色的指示燈。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮提示人們注意紅綠燈的狀態(tài)即將切換。(2原理框圖電源發(fā)光二極管電路復(fù)位電路AT89S51振蕩電路32.采用的芯片功能介紹ATMELAT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kBytesISP(In-systemprogrammable的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S51單片機(jī)具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4kBytesFlash片內(nèi)程序存儲器，128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。管腳說明VCC：電源電壓輸入端。：GND：電源地。：P0口：P0口為一個(gè)8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。FIASH編程時(shí)，口作為原碼輸入口，F(xiàn)IASH在P0當(dāng)進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。PDIP封裝的AT89S51管腳圖P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電4流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容?？谠贔LASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信P2號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口除了作為普通I/O口，還有第二功能：P3口的第二功能第二功能P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7名稱TXDINTONT1T0T1WRRD串行數(shù)據(jù)發(fā)送端外部中斷0申請輸入端外部中斷0申請輸入端定時(shí)器0計(jì)數(shù)輸入端定時(shí)器0計(jì)數(shù)輸入端外部RAM寫選通外部RAM讀選通RST：復(fù)位輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST：腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。：XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。：ALE/PROG：ALE/PROG：地址鎖存控制信號：在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控制把P0口的輸出低8位地址送鎖存器鎖存起來，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。ALE有可能是高電平也有可能是低電平，當(dāng)ALE是高電平時(shí)，允許地址鎖存信號，當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，ALE信號負(fù)跳變（即由正變負(fù)）將P0口上低8位地址信號送入鎖存器。當(dāng)ALE是低電平時(shí)，P0口上的內(nèi)容和鎖存器輸出一致。PSEN：PSEN：外部程序存儲器讀選通信號：在讀外部ROM時(shí)PSEN低電平有效，以實(shí)現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。（1）、內(nèi)部ROM讀取時(shí)，PSEN不動作；（2）、外部ROM讀取時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期會動作兩次；（3）、外部RAM讀取時(shí)，兩個(gè)PSEN脈沖被跳過不會輸出；5（4）、外接ROM時(shí)，與ROM的OE腳相接。EA/VPP：訪問和序存儲器控制信號EA/VPP（1）、接高電平時(shí)：CPU讀取內(nèi)部程序存儲器（ROM）擴(kuò)展外部ROM：當(dāng)讀取內(nèi)部程序存儲器超過0FFFH（8051）1FFFH（8052）時(shí)自動讀取外部ROM。（2）、接低電平時(shí)：CPU讀取外部程序存儲器（ROM）在前面的學(xué)習(xí)中我們已。知道，8031單片機(jī)內(nèi)部是沒有ROM的，那么在應(yīng)用8031單片機(jī)時(shí)，這個(gè)腳是一直接低電平的。（3）、8751燒寫內(nèi)部EPROM時(shí)，利用此腳輸入21V的燒寫電壓。2.原理圖二、軟件設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)思路根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求及USB編程接口單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板的電路圖進(jìn)行設(shè)計(jì)編程。首先讓指示燈全滅，根據(jù)要求，讓東西道路通行，即綠燈亮，南北道路禁止通行，紅燈亮，南北路的紅燈亮30秒，同時(shí)東西道路的綠燈亮25秒然后熄滅，黃燈點(diǎn)亮5秒。然后東西道路禁止通行，黃燈滅，紅燈點(diǎn)亮30秒，同時(shí)南北道路通行，綠燈亮25秒，然后綠燈滅，黃燈點(diǎn)亮5秒。達(dá)到設(shè)計(jì)要求，回歸初始狀態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行這個(gè)程序，循環(huán)不止。設(shè)計(jì)延時(shí)1秒的子程序，分別執(zhí)行25次和5次實(shí)現(xiàn)延時(shí)25秒和1秒。2.程序流程圖（必須要有）63..具體程序（可選，但流程圖一定要有）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開始信號初始狀態(tài)全滅東西綠燈亮通行；南北紅燈亮，禁止通行延時(shí)1s程序執(zhí)行25次？東西綠燈滅，黃燈亮南北綠燈滅，黃燈亮延時(shí)1s程序延時(shí)1S執(zhí)行5次？5次？東西黃燈滅，紅燈亮，禁止通行；南北紅燈滅，綠燈亮通行結(jié)束延時(shí)1S25次？8END心得體會:回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多，學(xué)到了很多的的東西。同時(shí)不僅鞏固了以前所學(xué)的知識，而且還學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。在實(shí)際設(shè)計(jì)中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的東西與實(shí)際運(yùn)用中的還有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯誤思維。一切問題必須要靠自己一點(diǎn)一滴的解決，而在解決的過程中你會發(fā)現(xiàn)自己在飛速的提升。對于單片機(jī)設(shè)計(jì)，其硬件電路是一個(gè)很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，它才是一個(gè)設(shè)計(jì)的靈魂所在，因此可以說單片機(jī)的設(shè)計(jì)是軟件和硬件的結(jié)合，二者是必不可分的。通過這次課程設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)單片機(jī)原理應(yīng)用性很強(qiáng)，只有傲視的講解是不行的，只看也不行，只有自己動手去做才會發(fā)現(xiàn)自己確實(shí)有太多的不足，許多的原理，程序看似簡單，真正