嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告模板

PAGE24嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告模板嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告系部：電子通信工程系專業(yè)：班級：學生姓名：學號：2012年6月15號嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書1．時間：2012年06月11日～2012年06月15日2.課程設(shè)計單位：河南機電高等?？茖W校3.課程設(shè)計目的：深入學習單片機編程技巧，熟悉電子產(chǎn)品設(shè)計制作全過程。能夠利用匯編語言完成十字路口交通燈的設(shè)計。4.課程設(shè)計任務(wù)：①參考相關(guān)的的書籍、資料，根據(jù)設(shè)計要求完成原理圖設(shè)計；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)計并完成調(diào)試；=5\*GB3⑤作好筆記，對自己所發(fā)現(xiàn)的疑難問題及時請教解決；=6\*GB3⑥聯(lián)系自己所學知識，總結(jié)本次設(shè)計經(jīng)驗；=7\*GB3⑦認真完成課程設(shè)計報告。基于單片機的交通燈控制設(shè)計前言：智能的交通信號燈指揮著人和各種車輛的安全運行，實現(xiàn)紅、黃、綠燈的自動指揮是城鄉(xiāng)交通管理現(xiàn)代化的重要課題。在城鄉(xiāng)街道的十字交叉路口為了保證交通秩序和行人安全，一般在每條道路上各有一組紅、黃、綠交通信號燈，其中紅燈亮，表示該條道路禁止通信；黃燈亮光，表示該條道路上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行；綠燈亮，表示該條道路允許通行，交通燈控制電路自動控制十字路口兩組紅、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，指揮各種車輛和行人安全通行，實現(xiàn)十字路口城鄉(xiāng)交通管理自動化。為了實現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理的先進性、科學化，分析應用了單片機實現(xiàn)智能交通燈管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計方法，實驗證明該系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、經(jīng)濟，能夠有效的疏導交通，提高交通路口的通行能力。實訓報告:一、設(shè)計任務(wù)1.單片機交通控制系統(tǒng)的通行方案設(shè)計設(shè)在十字路口，分為東西向和南北向，在任一時刻只有一個方向通行，另一方向禁行，持續(xù)一定時間，經(jīng)過短暫的過渡時間，將通行禁行方向?qū)Q。其具體狀態(tài)如下圖所示。說明：黑色表示亮，白色表示滅。交通狀態(tài)從狀態(tài)1開始變換，直至狀態(tài)6然后循環(huán)至狀態(tài)1，周而復始，即如下圖所示：圖1、交通狀態(tài)通過具體的路口交通燈狀態(tài)的演示分析我們可以把這四個狀態(tài)歸納如下：◆東西方向紅燈滅，同時綠燈亮，南北方向黃燈滅，同時紅燈亮，倒計時20秒。此狀態(tài)下，東西向禁止通行，南北向允許通行?！魱|西方向綠燈滅，同時黃燈亮，南北方向紅燈亮，倒計時5秒。此狀態(tài)下，除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換?！裟媳狈较蚣t燈滅，同時綠燈亮，東西方向黃燈滅，同時紅燈亮，倒計時20秒。此狀態(tài)下，東西向允許通行，南北向禁止通行。◆南北方向綠燈滅，同時黃燈亮，東西方向紅燈亮，倒計時5秒。此狀態(tài)下，除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換。下面我們可以用圖表表示燈狀態(tài)和行止狀態(tài)的關(guān)系如下：表1、交通狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài)狀態(tài)1狀態(tài)3狀態(tài)4狀態(tài)6東西向禁行等待變換通行等待變換南北向通行等待變換禁行等待變換東西紅燈1100東西黃燈0001東西綠燈0010南北紅燈0011南北綠燈1000南北黃燈0100東西南北四個路口均有紅綠黃3燈和數(shù)碼顯示管2個，在任一個路口，遇紅燈禁止通行，轉(zhuǎn)綠燈允許通行，之后黃燈亮警告行止狀態(tài)將變換。狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài)如表1所示。說明：0表示滅，1表示亮。2.單片機交通控制系統(tǒng)的功能要求本設(shè)計能模擬基本的交通控制系統(tǒng)，用紅綠黃燈表示禁行，通行和等待的信號發(fā)生，還能進行倒計時顯示，通行時間調(diào)整和緊急處理等功能。（1）倒計時顯示倒計時顯示可以提醒駕駛員在信號燈燈色發(fā)生改變的時間、在“停止”和“通過”兩者間作出合適的選擇。駕駛員和行人普遍都愿意選擇有倒計時顯示的信號控制方式，并且認為有倒計時顯示的路口更安全。倒計時顯示是用來減少駕駛員在信號燈色改變的關(guān)鍵時刻做出復雜判斷的1種方法，它可以提醒駕駛員燈色發(fā)生改變的時間，幫助駕駛員在“停止”和“通過”兩者間作出合適的選擇。（2）時間的設(shè)置本設(shè)計中可通過鍵盤對時間進行手動設(shè)置，增加了人為的可控性，避免自動故障和意外發(fā)生，并再緊急狀態(tài)下，可設(shè)置所有燈變?yōu)榧t燈。鍵盤是單片機系統(tǒng)中最常用的人機接口，一般情況下有獨立式和行列式兩種。前者軟件編寫簡單，但在按鍵數(shù)量較多時特別浪費I／0口資源，一般用于按鍵數(shù)量少的系統(tǒng)。后者適用于按鍵數(shù)量較多的場合，但是在單片機I／0口資源相對較少而需要較多按鍵時，此方法仍不能滿足設(shè)計要求。本系統(tǒng)要求的按鍵控制不多，且I／0口足夠，可直接采用獨立式。（3）緊急處理交通路口出現(xiàn)緊急狀況在所難免，如特大事件發(fā)生，救護車等急行車通過等，我們都必須盡量允許其暢通無阻，畢竟在這種情況下是分秒必爭的，時時刻刻關(guān)系著公共財產(chǎn)安全，個人生死攸關(guān)等。由此在交通控制中增設(shè)禁停按鍵，就可達到想此目的。二、實現(xiàn)設(shè)計的軟件、硬件原理1.單片機交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理單片機設(shè)計交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機直接控制信號燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，當然，接入LED數(shù)碼管就可以顯示倒計時以提醒行使者，更具人性化。本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，加入了緊急情況處理與時間調(diào)整功能。單片機單片機最小系統(tǒng)外圍接口電路LED數(shù)碼管顯示紅黃綠信號燈按鍵控制電路圖2、系統(tǒng)的總體框圖據(jù)此，本設(shè)計系統(tǒng)以單片機為控制核心，連接成最小系統(tǒng)，由按鍵設(shè)置模塊產(chǎn)生輸入，信號燈狀態(tài)模塊，LED倒計時模塊模塊接受輸出。系統(tǒng)的總體框圖如上所示。單片機上電后，系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，同時將時間數(shù)據(jù)倒計時輸入到LED數(shù)碼管上實時顯示。在此過程中隨時調(diào)用急停按鍵和時間調(diào)節(jié)中斷。2.系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理實現(xiàn)本設(shè)計要求的具體功能，可以選用AT89S51單片機及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12個發(fā)光二極管分成4組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號燈指示模塊，8個LED東西南北各兩個構(gòu)成倒計時顯示模塊，若干按鍵組成時間設(shè)置和緊急按鈕。1).設(shè)計思路及原理框圖：本次實驗在單片機實驗板的基礎(chǔ)上利用AT89S51單片機來完成。單片機實驗板實物圖如下單片機實驗板原理框圖：2）系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成本系統(tǒng)以單片機為核心，系統(tǒng)硬件電路由狀態(tài)燈，LED顯示，按鍵，組成。其具體的硬件電路總圖如圖3所示。其中P0用于送顯兩片LED數(shù)碼管，P1用于控制紅綠黃發(fā)光二極管，XTAL1和XTAL2接入晶振時鐘電路，REST引腳接上復位電路，P2.6與P2.7對數(shù)碼管進行片選，P3.2即INT0緊急情況處理按鍵，P3.3即INT1接時間調(diào)整中斷按鍵。3）系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)上電或手動復位之后，系統(tǒng)先顯示狀態(tài)燈及LED數(shù)碼管，將狀態(tài)碼值送顯P1口，將要顯示的時間值的個位和十位分別送顯P0口，在此同時用軟件方法計時1秒，到達1s就要將時間值減1，刷新LED數(shù)碼管。時間到達一個狀態(tài)所要全部時間，則要進行下一狀態(tài)判斷及銜接，并裝入次狀態(tài)的相應狀態(tài)碼值以及時間值，當然，還要開啟兩個外部中斷，其一為緊急情況處理中斷，一旦信號有效，即K3鍵為低電平時進入中斷服務(wù)子程序，東西南北路口的紅燈全亮禁止全部通行，再按一下Ｋ３鍵，中斷結(jié)束返回。其二為通行時間調(diào)整中斷，若K4按鍵有效，進入相應的中斷子程序，對時間進行調(diào)整，此后再按K4鍵則中斷結(jié)束返回。圖3、基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)電路圖3.系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計整個軟件程序方面主要分兩大部分：主程序部分和中斷處理程序。圖4、系統(tǒng)流程圖全部控制程序?qū)嶋H上分為若干模塊：鍵盤設(shè)置處理程序，狀態(tài)燈控制程序，LED顯示程序緊停程序，中斷服務(wù)子程序，紅綠燈時間調(diào)整程序等。設(shè)計說明：該智能交通燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用的是順序執(zhí)行并反復循環(huán)的方法。智能交通燈控制系統(tǒng)在正常工作的情況下，每20s循環(huán)變化一次。每個循環(huán)周期在還剩5s時，正在通行路口的黃燈同時點亮并開始閃爍，以提醒路人上的行人及車輛，交通燈即將發(fā)生變化。在此期間若中斷按鍵按下則轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序進行相關(guān)操作。本設(shè)計設(shè)置了有5個鍵：K1鍵P3.0,K2鍵P3.1，K3鍵P3.2，K4鍵P3.3，K5鍵P3.4，每個按鍵一端接地，另一端接對應的P3端口。低電平有效，當按鍵按下端口接地，單片機捕獲到低電平，從而知道相應的輸入信息。三、系統(tǒng)源程序基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)如下：ORG0000HLJMPMAINORG000BH;T0中斷服務(wù)程序入口LJMPT0FWORG0030HMAIN:MOV30H,#15MOV40H,#15MOV36H,#00HMOV46H,#0FFHMOVTMOD,#01HMOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HMOVR1,#20SETBET0SETBEASETBTR0STAR:ACALLDISPACALLDELAJMPSTARDISP:PUSHAMOVDPTR,#TABMOVA,40HMOVB,#10DIVABMOV50H,AMOV51H,BMOV54H,AMOV55H,BMOVA,30HMOVB,#10DIVABMOV52H,AMOV53H,BMOV56H,AMOV57H,BMOVR5,#8;8MOVR0,#50HLOOP:MOVA,@R0MOVCA,@A+DPTRMOVSBUF,AJNBTI,$CLRTIINCR0DJNZR5,LOOPMOVR2,36HCJNER2,#0,N1;36H=1,跳到N1,綠燈亮CLRP0.4;否則36H=0,紅燈亮CLRP2.5SETBP0.3SETBP2.6SETBP0.2SETBP2.7AJMPN2N1:CLRP0.2;N1,綠燈亮CLRP2.7SETBP0.3SETBP2.6SETBP0.4SETBP2.5N2:MOVR2,30HCJNER2,#3,N3;30H><3,跳到N3,CLRP0.3;否則30H=3,黃燈亮CLRP2.6SETBP0.2SETBP2.7SETBP0.4SETBP2.5clrP1.1ACALLDELSETBP1.1N3:MOVR2,30HCJNER2,#2,N4;30H><2,跳到N4,CLRP0.3;否則30H=2,黃燈亮CLRP2.6SETBP0.2SETBP2.7SETBP0.4SETBP2.5clrP1.1ACALLDELSETBP1.1N4:MOVR2,30HCJNER2,#1,N5;30H><1,跳到N5,CLRP0.3;否則30H=1,黃燈亮CLRP2.6SETBP0.2SETBP2.7SETBP0.4SETBP2.5clrP1.1ACALLDELSETBP1.1N5:MOVR2,46HCJNER2,#0,N6;46H=1,跳到N6,綠燈亮CLRP0.7;否則46H=0,紅燈亮CLRP0.1SETBP0.6SETBP0.0SETBP0.5SETBP2.4AJMPN7N6:CLRP0.5;N6,綠燈亮CLRP2.4SETBP0.6SETBP0.0SETBP0.1SETBP0.7N7:MOVR2,40HCJNER2,#3,N8;40H><3,跳到N8,CLRP0.6;否則40H=3,黃燈亮CLRP0.0SETBP0.7SETBP0.1SETBP0.5SETBP2.4clrP1.1ACALLDELSETBP1.1N8:MOVR2,40HCJNER2,#2,N9;40H><2,跳到N9,CLRP0.6;否則40H=2,黃燈亮CLRP0.0SETBP0.7SETBP0.1SETBP0.5SETBP2.4clrP1.1ACALLDELSETBP1.1N9:MOVR2,40HCJNER2,#1,N10;40H><1,跳到N10,CLRP0.6;否則40H=1,黃燈亮CLRP0.0SETBP0.7SETBP0.1SETBP0.5SETBP2.4clrP1.1ACALLDELSETBP1.1N10:POPARETTAB:DB88H,0beH,0c4H,94H,0b2H,91H,81H,0bcH,80H,90H;顯示0123456789代碼DEL:MOVR7,#200;125.775mSDEL1:MOVR6,#240DJNZR6,$DJNZR7,DEL1