交通燈課程設(shè)計(jì)內(nèi)容

硬件大型實(shí)驗(yàn)周設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第1頁(yè)共3頁(yè)1引言1.1設(shè)計(jì)背景自從1886兩個(gè)德國(guó)人發(fā)明了第一輛汽車(chē)交通燈改變了交通路況，交通問(wèn)題也漸漸被人們所重視。從英國(guó)倫敦街頭的第一個(gè)以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，到現(xiàn)在以電為光源的紅黃綠三色交通燈，不知不覺(jué)中交通信號(hào)燈在人們?nèi)粘Ｉ钪姓紦?jù)了重要地位。隨著人們社會(huì)活動(dòng)日益增加，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，汽車(chē)數(shù)量急劇增加，城市道路日漸擁擠，交通燈更加顯示出了它的功能，使得交通得到有效管制，對(duì)于交通疏導(dǎo)，提高道路導(dǎo)通能力，減少交通事故有顯著的效果。近年來(lái)，隨著科技的飛速發(fā)展，電子器件也隨之廣泛應(yīng)用，其中單片機(jī)也不斷深入人民的生活當(dāng)中。本次課程設(shè)計(jì)以模擬交通燈系統(tǒng)利用單片機(jī)AT89C51作為核心元件，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)信號(hào)燈對(duì)路面狀況的智能控制。在一定程度上解決了交通路口堵塞、車(chē)輛停車(chē)，特殊情況的交通燈等待時(shí)間不合理、急車(chē)強(qiáng)通等問(wèn)題。在該次的設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、實(shí)時(shí)性好、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，有廣泛的應(yīng)用前景。本模擬系統(tǒng)由AT89C52單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12個(gè)發(fā)光二極管分成4組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊，較好的模擬了對(duì)交通路面的控制。1.2設(shè)計(jì)思路（1）分析目前交通路口的基本控制技術(shù)以及各種通行方案，并以此為基礎(chǔ)提出自己的交通控制的初步方案。（2）確定系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)計(jì)，包括，十字路口具體的通行禁行方案設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)應(yīng)擁有的各項(xiàng)功能，在這里，本設(shè)計(jì)信號(hào)燈狀態(tài)控制能實(shí)現(xiàn)基本的交通功能。（3）進(jìn)行燈狀態(tài)電路，特殊情況按鍵電路的設(shè)計(jì)和對(duì)各器件的選擇及連接，大體分配各個(gè)器件及模塊的基本功能要求。（4）進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真中，程序在KEIL軟件中用單片機(jī)匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，電路的搭建和仿真實(shí)現(xiàn)是在proteus軟件中實(shí)現(xiàn)的。在本次課程設(shè)計(jì)中通過(guò)對(duì)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作情況做了一定的研究，充分了解定時(shí)器，中斷以及延時(shí)原理，為本次智能交通燈的設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。2設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量作為組長(zhǎng)，與同組同學(xué)協(xié)商完成本設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法和原理，合理分配所設(shè)計(jì)的單片機(jī)資源，定義數(shù)據(jù)字典及存儲(chǔ)單元的分配，確定單片機(jī)外部擴(kuò)展的器件的訪問(wèn)方法；主要完成硬件電原理及各部分的控制原理設(shè)計(jì)；以及將全組其他同學(xué)的軟件進(jìn)行協(xié)調(diào)與連接，完成整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)。3系統(tǒng)的主要功能設(shè)計(jì)交通燈控制的軟硬件，實(shí)現(xiàn)交通燈的控制。交通燈的紅、綠、黃燈亮燈時(shí)間可以通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定。交通燈控制要有直道、彎道及非機(jī)動(dòng)車(chē)的通行、停止控制。在某一方向通車(chē)或停車(chē)時(shí)，要有動(dòng)態(tài)的指示，消除司機(jī)的煩躁情緒。紅燈停、綠燈行、黃燈停止未過(guò)線的機(jī)動(dòng)車(chē)和停止方向的預(yù)啟動(dòng)。黃燈亮的時(shí)間不可改變，預(yù)定5秒鐘。4硬件電路設(shè)計(jì)及描述4.1硬件電路構(gòu)成本系統(tǒng)需要采用MSC-51系列單片機(jī)AT89C52作為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，選用AT89C52單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12個(gè)發(fā)光二極管分成4組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊。4.1.1AT89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介89C52是INTEL公司MCS-51系列單片機(jī)中基本的產(chǎn)品，它采用ATMEL公司可靠的CMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了CMOS的高速和高密度技術(shù)及CMOS的低功耗特征，它基于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，屬于89C51增強(qiáng)型單片機(jī)版本，集成了時(shí)鐘輸出和向上或向下計(jì)數(shù)器等更多的功能，適合于類(lèi)似馬達(dá)控制等應(yīng)用場(chǎng)合。89C52內(nèi)置8位中央處理單元、512字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、8k片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（ROM）32個(gè)雙向輸入/輸出(I/O)口、3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路。此外，89C52還可工作于低功耗模式，可通過(guò)兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)CPU而RAM定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存RAM數(shù)據(jù)，時(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)停止芯片內(nèi)其它功能。89C52有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)兩種封裝形式。89c52引腳結(jié)構(gòu)如圖4.1所示圖4.189c52引腳結(jié)構(gòu)P1：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(mén)電流。P1口寫(xiě)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。EA*：當(dāng)EA*保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，EA*將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。4.1.2發(fā)光二極管根據(jù)本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，紅綠燈的顯示不可少，紅綠燈的顯示采用普通的發(fā)光二極管。每個(gè)方向上設(shè)置紅綠黃燈，總共4組。如果東西紅燈亮，那南北方向就是綠燈亮，反之亦然，所以在硬件上連接圖上也是對(duì)稱(chēng)分布的，如圖4.2所示圖4.2發(fā)光二極管分布圖4.2硬件電路設(shè)計(jì)用4組發(fā)光二極管分別表示東、西、南、北四個(gè)方向路口，每個(gè)方向上設(shè)置紅綠黃燈。用P1口分別輸出控制模擬交通燈的狀態(tài)顯示的發(fā)光二極管，p1.0、p1.1、p1.2分別連接南北方向的紅黃綠燈，p1.3、p1.4、p1.5分別連接?xùn)|西方向的紅黃綠燈。用EA*做片選引腳，直接接到+5V，表示使用單片機(jī)內(nèi)部程序。4.3硬件電路圖硬件電路通過(guò)Proteus7.8SP2仿真之后如圖4.3所示圖4.3硬件電路圖5軟件設(shè)計(jì)流程及描述5.1程序主體設(shè)計(jì)流程圖否否開(kāi)始系統(tǒng)初始化南北紅燈10s，東西綠燈6s、黃燈4s東西紅燈10s，南北綠燈6s、黃燈4s是否有暫停指示？返回結(jié)束圖5.1主程序流程圖5.2系統(tǒng)軟件調(diào)試本次實(shí)驗(yàn)采用集成開(kāi)發(fā)環(huán)境KEIL進(jìn)行調(diào)試（1）KEILuVision3集成開(kāi)發(fā)環(huán)境主要由以下部分組成：·uVision3包括：一個(gè)工程管理器，一個(gè)功能豐富并有交互式錯(cuò)誤提示的編輯器選項(xiàng)設(shè)置生成工具，以及在線幫助。使用vision3創(chuàng)建源文件并組成應(yīng)用工程加以管理。Vision3可以自動(dòng)完成編譯匯編鏈接程序的操作；·C51編譯器和A51匯編器。Vision3創(chuàng)建的源文件可以被C51編譯器或A51匯編器處理生成可重定位的object文件。KEILC51編譯器遵照ANSIC語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)支持C語(yǔ)言的所有標(biāo)準(zhǔn)特性，另外還增加了幾個(gè)可以直接支持80C51結(jié)構(gòu)的特性。KEILA51宏匯編器支持80C51及其派生系列的所有指令集；·LIB51庫(kù)管理器。B51庫(kù)管理器可以從由匯編器和編譯器創(chuàng)建的目標(biāo)文件建立目標(biāo)庫(kù)，這些庫(kù)是按規(guī)定格式排列的目標(biāo)模塊，可在以后被鏈接器所使用當(dāng)鏈接器處理一個(gè)庫(kù)時(shí)僅僅使用了庫(kù)中程序使用了的目標(biāo)模塊而不是全部加以引用；·BL51鏈接器定位器。L51鏈接器使用從庫(kù)中提取出來(lái)的目標(biāo)模塊和由編譯器匯編器生成的目標(biāo)模塊創(chuàng)建一個(gè)絕對(duì)地址目標(biāo)模塊，絕對(duì)地址目標(biāo)文件或模塊包括不可重定位的代碼和數(shù)據(jù)所有的代碼和數(shù)據(jù)都被固定在具體的存儲(chǔ)器單元中。（2）利用KEIL開(kāi)發(fā)和調(diào)試系統(tǒng)軟件流程大致如下：·啟動(dòng)Vision3，進(jìn)入KEIL軟件的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境；·利用KEIL內(nèi)置的文本編輯器進(jìn)行程序源文件的編輯，因?yàn)镵EIL集成的文本編輯器對(duì)中文支持不是很好，可以選擇其他的編輯器(本文使用的文本編輯器是Ultraedit—32)，Vision3能夠自動(dòng)識(shí)別外部改變了的源文件；·建立工程，指定針對(duì)哪種單片機(jī)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，指定對(duì)源程序的編譯、鏈接參數(shù)，指定調(diào)試方式(本文采用外部硬件仿真器仿真調(diào)試的方式，即使TKS仿真器仿真)，然后對(duì)工程進(jìn)行相關(guān)設(shè)置；·設(shè)置好工程后即可進(jìn)行編譯、鏈接。連接仿真器對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試。也可以生成下載到單片機(jī)存儲(chǔ)器上的HEX文件。6源程序代碼 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 4100HMAIN: MOVA, #0HMOVDPTR,#CASE;指向命令鍵跳轉(zhuǎn)表首址LOOP: JMP@A+DPTR;散轉(zhuǎn)到命令鍵入口CASE: AJMPTYPE0 AJMPTYPE1 AJMPTYPE2 AJMPTYPE3TYPE0: MOVP1,#1EH ;東西綠燈亮，南北紅燈亮 MOVA,#2H ACALL DELAY ACALL DELAY ACALL DELAY ACALL DELAY ACALL DELAY AJMP LOOPTYPE1: MOVP1,#3EH ;東西綠燈閃爍，南北紅燈亮 MOVA,#4H ACALL DELAY MOVP1,#1EH MOVA,#2H ACALL DELAY MOVP1,#3EH MOVA,#4H ACALL DELAY MOVP1,#2EH ;東西黃燈亮，南北紅燈亮 MOVA,#4H ACALL DELAY ACALL DELAY ACALL DELAY ACALL DELAY AJMP LOOPTYPE2: MOVP1,#33H ;東西紅燈亮，南北綠燈亮 MOVA,#6H ACALL DELAY ACALL DELAY ACALL DELAY ACALL DELAY ACALL DELAY AJMP LOOPTYPE3: MOVP1,#37H ;東西紅燈亮，南北黃燈亮 MOVA,#0H ACALL DELAY MOVP1,#33H MOVA,#6H ACALL DELAY MOVP1,#37H MOVA,#0H ACALL DELAY MOVP1,#35H MOVA,#0H ACALL DELAY ACALL DELAY ACALL DELAY ACALL DELAY AJMP LOOPDELAY: MOVR5,#0AH;延時(shí)DL3: MOVR7,#82HDL1: MOVR6,#0FFHDL2: DJNZR6,DL2 DJNZR7,DL1 DJNZR5,DL3 RET;返回主程序END7課程設(shè)計(jì)體會(huì)經(jīng)過(guò)三周的努力工作，終于在同組人的共同合作下完成了交通燈控制器設(shè)計(jì)。雖然設(shè)計(jì)仿真調(diào)試的過(guò)程很艱辛，但結(jié)果還是好的，看到仿真結(jié)果出來(lái)，看到交通燈的循環(huán)閃爍，心情頓時(shí)好起來(lái)，調(diào)試過(guò)程中的種種怨言都沒(méi)有了。這次課程設(shè)計(jì)主要是軟件仿真，由于器材有限就沒(méi)有弄硬件部分。在軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試過(guò)程中，我覺(jué)得它主要考驗(yàn)?zāi)愕乃季S邏輯能力及你對(duì)指令的熟悉程度?？梢哉f(shuō)再整個(gè)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，我感覺(jué)又重新學(xué)了一次單片機(jī)，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中不僅學(xué)會(huì)了延時(shí)的兩種方法，即軟件延時(shí)和硬件延時(shí)。通過(guò)幾次反復(fù)調(diào)試過(guò)程，使得我對(duì)匯編語(yǔ)言有了更深刻的理解。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程我還學(xué)會(huì)熟練使用Keil、proteus