交通信號燈課程設(shè)計(jì)7

1、<p><b>　　單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　題目： 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　院 （系） 工 學(xué) 院 </p><p>　　專 業(yè) 電子信息工程

2、 </p><p>　　年 級 08-1 </p><p>　　姓 名 學(xué) 號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2011年 12月25日 <

3、/p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　道路交通信號燈是交通安全產(chǎn)品中的一個(gè)類別，是為了加強(qiáng)道路交通管理，減少交通事故的發(fā)生，提高道路使用效率，改善交通狀況的一種重要工具。適用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信號控制機(jī)控制，指導(dǎo)車輛和行人安全有序地通行。 </p><p>　　交通信號燈的種類有:機(jī)動(dòng)車道信號燈,人行橫道信號燈

4、,非機(jī)動(dòng)車道信號燈,方向指示信號燈,移動(dòng)式交通信號燈,太陽能閃光警告信號燈,收費(fèi)站天棚信號燈. 單片機(jī)概述：單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。</p><p>　　通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，

5、便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。</p><p>　　單片機(jī)經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p>　　(1)A 道和B道上均有車輛要求通過時(shí)，A、B道輪流放行。A道放行5分鐘（

6、調(diào)試時(shí)改為5 秒鐘），B道放行4 分鐘（調(diào)試時(shí)改為4 秒鐘）。</p><p>　　(2)一道有車而另一道無車（實(shí)驗(yàn)時(shí)用開關(guān)K0 和K1 控制），交通燈控制系統(tǒng)能立即讓有車道放行。</p><p>　　(3)有緊急車輛要求通過時(shí)，系統(tǒng)要能禁止普通車輛通行，A、B道均為紅燈，緊急車由K2 開關(guān)模擬，有緊急車時(shí)UINT0 為高電平。</p><p>　　(4)綠燈轉(zhuǎn)換為

7、紅燈時(shí)黃燈亮1秒鐘。</p><p>　　二、 方案設(shè)計(jì)與論證</p><p><b>　?。?總體設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　東西、南北兩干道交于一個(gè)十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈，指揮車輛和行人安全通行。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，且黃燈燃亮?xí)r間為東西、南北兩干道的公共停

8、車時(shí)間。設(shè)東西道比南北道的車流量大，指示燈燃亮的方案如表1</p><p><b>　　表1方案</b></p><p>　?。?）當(dāng)東西方向?yàn)榧t燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可通過；南北道為綠燈，此道車輛通過，行人禁止通行。時(shí)間為60秒。</p><p>　?。?）黃燈閃爍5秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。 </p>

9、;<p>　?。?）當(dāng)東西方向?yàn)榫G燈，此道車輛通行；南北方向?yàn)榧t燈，南北道車輛禁止通過，行人通行。時(shí)間為80秒。 東西方向車流大 通行時(shí)間長。</p><p>　?。?）這樣如上表的時(shí)間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。</p><p>　　此表可根據(jù)車流量動(dòng)態(tài)設(shè)定紅綠燈初始值。</p><p>　　2.電源提供方案為使

10、模塊穩(wěn)定工作，須有可靠電源。因此考慮了兩種電源方案：</p><p>　　方案一：采用獨(dú)立的穩(wěn)壓電源。此方案的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用；缺點(diǎn)是各模塊都采用獨(dú)立電源，會使系統(tǒng)復(fù)雜，且可能影響電路電平。</p><p>　　方案二：采用單片機(jī)控制模塊提供電源。改方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡明扼要，節(jié)約成本；缺點(diǎn)是輸出功率不高。</p><p>　　綜上所述，我選擇

11、第二種方案。</p><p><b>　　單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　下圖圖2為交通信號燈DXP仿真所用總原理圖</p><p><b>　　圖１總原理圖</b></p><p><b>　　四、元器件清單</b></p><p>　　交通

12、信號燈的成品所需的硬件及所用工具如下表2：</p><p><b>　　表2原件清單</b></p><p><b>　　五、軟件部分</b></p><p><b>　　1.每秒鐘的設(shè)定</b></p><p>　　延時(shí)方法可以有兩種一中是利用MCS-51內(nèi)部定時(shí)器才生溢出中

13、斷來確定1秒的時(shí)間，另一種是采用軟延時(shí)的方法。</p><p><b>　　2.計(jì)數(shù)器硬件延時(shí)</b></p><p><b>　　計(jì)數(shù)器初值計(jì)算</b></p><p>　　定時(shí)器工作時(shí)必須給計(jì)數(shù)器送計(jì)數(shù)器初值，這個(gè)值是送到TH和TL中的。他是以加法記數(shù)的，并能從全1到全0時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請求。因此，我們可以把計(jì)數(shù)器記

14、滿為零所需的計(jì)數(shù)值設(shè)定為C和計(jì)數(shù)初值設(shè)定為TC 可得到如下計(jì)算通式：TC=M-C式中，M為計(jì)數(shù)器摸值，該值和計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式0時(shí)M為213 ；在方式1時(shí)M的值為216；在方式2和3為28</p><p><b>　　計(jì)算公式：</b></p><p>　　T=（M－TC）T計(jì)數(shù)或ＴＣ＝Ｍ－Ｔ／T計(jì)數(shù)</p><p>　　T計(jì)數(shù)是單片機(jī)

15、時(shí)鐘周期ＴＣＬＫ的１２倍；ＴＣ為定時(shí)初值</p><p>　　如單片機(jī)的主脈沖頻率為ＴＣＬＫ１２ＭＨＺ　，經(jīng)過１２分頻</p><p>　　方式０　　　?。裕停粒兀?13?。蔽⒚耄剑福保梗埠撩?lt;/p><p>　　方式１　　　?。裕停粒兀?16?。蔽⒚耄剑叮担担常逗撩?lt;/p><p>　　顯然１秒鐘已經(jīng)超過了計(jì)數(shù)器的最大定時(shí)間，所以我

16、們只有采用定時(shí)器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個(gè)問題．</p><p>　　3.程序源代碼（見附錄） </p><p><b>　　調(diào)試與分析</b></p><p>　　將寫好的程序代碼按下列步驟操作調(diào)試</p><p>　　（1）輸入項(xiàng)目文件名(File/Project/Name)</p><p&g

17、t;　　交通信號燈模擬：Traffic lights</p><p><b>　　（2）輸入源文件：</b></p><p>　　交通燈信號燈模擬：打開Traffic lights作調(diào)試</p><p>　?。?）指定CPLD型號(Assign/Device)</p><p>　　（4）設(shè)置管腳、下載方式和邏輯綜合的方式

18、</p><p>　　(Assign/Global Project Device Option,Assign/Global Logic Synthesis)</p><p>　?。?）保存并檢查源文件(File/project/Save & Check)</p><p>　　（6）指定管腳(Max+plusⅡ/Floorplan Editor)</p&

19、gt;<p>　?。?）保存和編譯源文件(File/project/Save & Compile)</p><p>　　（8）生成波形文件(Max+plusⅡ/Waveform Editor)</p><p><b>　　2.調(diào)試真值表</b></p><p>　　下表3為仿真調(diào)試時(shí)輸出信號的真值表：</p>

20、<p><b>　　表3調(diào)試真值表</b></p><p>　?。ǎ保┕δ茏映绦虻恼{(diào)試。能子程序的調(diào)試包括運(yùn)算、采樣、數(shù)字濾波以及PID運(yùn)算等子程序的調(diào)試。在調(diào)試功能子程序時(shí)，許多參數(shù)都是未知的，要根據(jù)其所需的條件，給出假定的數(shù)據(jù)，使其運(yùn)行，如果能完成預(yù)定的處理功能或與手工計(jì)算的結(jié)果相符，就說明該子程序己調(diào)試通過。調(diào)試時(shí)由小到大，由里到外。例如，調(diào)試PID算法子程序時(shí)，先調(diào)通其包

21、含的各個(gè)運(yùn)算子程序和參數(shù)處理子程序，然后將它們連起來進(jìn)行通調(diào)。通調(diào)時(shí)，也是假定一些數(shù)據(jù)、參數(shù)和初始條件，然后運(yùn)行程序。當(dāng)運(yùn)算結(jié)果與手工計(jì)算的結(jié)果相同時(shí)，該算法子程序則調(diào)試完成，反之，就要進(jìn)行相應(yīng)的修改。其它子程序的調(diào)試同理；</p><p>　?。ǎ玻┏绦蛄鞒痰恼{(diào)試。序流程的調(diào)試主要是查看程序運(yùn)行的步驟是否正確，在某時(shí)刻程序運(yùn)行所處的位置是否正確，是否能正確運(yùn)行各個(gè)中斷服務(wù)程序。在調(diào)試過程中，先將PID算法子程序

22、屏蔽，輸出可控硅導(dǎo)通時(shí)間用一個(gè)固定的常數(shù)代替，在各個(gè)中斷服務(wù)子程序設(shè)置斷點(diǎn)，然后運(yùn)行程序，查看程序是否能運(yùn)行到所有的斷點(diǎn)，若所有斷點(diǎn)都能運(yùn)行到，則程序流程基本正確。去掉所有斷點(diǎn)，再一次運(yùn)行程序，查看可控硅狀態(tài)，從而判斷程序流程正確，反之，若程序流程不正確，做相應(yīng)的修改后，重新調(diào)試；</p><p>　　（３）功能程序與算法程序的通調(diào)。完成整個(gè)程序流程的調(diào)試后，將PID等算法子程序加入，在算法子程序前或后設(shè)置斷點(diǎn)，

23、運(yùn)行整個(gè)程序。當(dāng)程序在斷點(diǎn)處暫停時(shí)，查看PID計(jì)算的控制量與手工計(jì)算的值是否相同。多運(yùn)行幾次，若每次的結(jié)果都正確，則說明程序各個(gè)部分互相沒有矛盾，反之，則說明算法子程序和其它子程序之間有影響，需要做相應(yīng)的修改后重新調(diào)。</p><p>　　3.調(diào)試流程如下圖：</p><p><b>　　圖2調(diào)試流程圖</b></p><p><b>

24、;　　總結(jié)與心得</b></p><p>　　回想這兩周的課程設(shè)計(jì)過程，既有快樂又有煩惱。</p><p>　　18周時(shí)，被通知要進(jìn)行2周的課程設(shè)計(jì)。當(dāng)時(shí)有點(diǎn)懵，感覺學(xué)的東西很少，很零散，不知該怎么連到一起，而且又要考研時(shí)間很緊，又要課程設(shè)計(jì)，是不是太難為我們了。</p><p>　　第一天基本上都是在看書，把基本知識再熟悉一邊。到了周三上午的時(shí)候，老師

25、發(fā)下來課程設(shè)計(jì)講義，從這上面我得到了不少啟發(fā)，然后我們組把整個(gè)程序的思路理清了，開始著手寫程序。</p><p>　　第一周結(jié)束的時(shí)候，我感覺自己收獲挺大的，從一開始的迷茫，不知道從何下手到把程序中的幾個(gè)模塊編寫出來，心里挺開心的。但是，到了第二周，我們由不得不再次陷入困境。在整個(gè)程序的編寫過程中。最難的就是修改和刪除這兩個(gè)模塊，這也是我們第二周要解決的重點(diǎn)問題。</p><p>　　開始

26、編寫修改和刪除時(shí)，很頭疼，去向其他人尋求幫助，在別人的幫助和提示下，我編完了修改程序，但編譯時(shí)老出錯(cuò)，修改后的內(nèi)容將文本內(nèi)的信息全部覆蓋了。困難之時(shí)，我們組的其他人，幫助了我，完成了修改和刪除。這樣的話，整個(gè)程序基本上全部完成了，就剩下完善工作了。雖然過程不是很順利 但結(jié)果還是可以說及格了。</p><p>　　下面是在課程設(shè)計(jì)中的一些個(gè)人總結(jié)：</p><p>　?。?） 正所謂天道酬勤

27、，學(xué)習(xí)單片機(jī)沒有捷徑，要堅(jiān)持不懈，重在積累。</p><p>　?。?） 別崇拜高手，別相信天才，大部分人都不是天才，要相信自己。</p><p>　?。?） 單片機(jī)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，要多動(dòng)手，多做實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　（4） 要學(xué)會參考別人的程序，減少自己琢磨的時(shí)間，迅速提高自己的編程能力。</p><p>　?。?） 要多交流

28、。技術(shù)是靠不斷的積累和交流才會進(jìn)步的，封閉自守只會更加落后。</p><p>　　兩周的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了。很感謝老師和同學(xué)的幫助，以后會更加努力的！?。?！</p><p><b>　　八、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1．《Protel Dxp2004簡明教程與考證指南》電子工業(yè)出版社</p><p>　　2．

29、《vhdl 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 MARK ZWOLINSKI著</p><p>　　3.《硬件描述語言VHDL》 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　4.《maxplus II簡明教程》 人教出版社</p><p>　　5.《51單片機(jī)應(yīng)用從零開始》 作者: 楊欣,王玉鳳,劉湘</p><p><b>　　九、附錄</b&g

30、t;</p><p>　　CSEG AT 0000H</p><p>　　LJMP START</p><p><b>　　ORG 0003H</b></p><p>　　LJMP INT0Ser</p><p><b>　　ORG 000BH</b></p>

31、<p>　　Ljmp TIMESer</p><p>　　CSEG AT 0030H</p><p>　　START: SETB IT0</p><p><b>　　SETB EA</b></p><p><b>　　SETB EX0</b></p><p><

32、;b>　　MOV A ,P1</b></p><p>　　ANL A ,#0C0H</p><p>　　CJNE A, #0C0H,JIXI</p><p>　　MOV TMOD,#01H</p><p>　　MOV TH0,#0FFH</p><p>　　MOV TL0,#0FFH</p>

33、;<p><b>　　SETB ET0</b></p><p>　　SETB TR0 </p><p>　　JIXI: MOV P1,#0CH ;東西路口綠燈亮;南北路口紅燈亮</p><p>　　ACALL DELAY5S ;延時(shí)5秒</p><p>　　MOV P

34、1,#12H ;東西路口黃燈亮;南北路口黃燈亮</p><p>　　ACALL DELAY1S ;延時(shí)1秒</p><p>　　MOV P1,#21H ;東西路口紅燈亮;南北路口綠燈亮</p><p>　　ACALL DELAY4S ;延時(shí)4秒 </p><p>　　MOV P1,#12

35、H ;東西路口黃燈亮;南北路口黃燈亮</p><p>　　ACALL DELAY1S ;延時(shí)1秒</p><p><b>　　LJMP JIXI</b></p><p>　　TIMESer :MOV A ,P1</p><p>　　ANL A ,#0C0H</p><p>

36、　　JB ACC.7,EXIT</p><p><b>　　MOV 40H,A</b></p><p>　　MOV A,#21H</p><p><b>　　MOV P1,A</b></p><p><b>　　MOV A,40H</b></p><p>

37、;　　JB ACC.6,EXIT</p><p>　　MOV A,#0CH</p><p><b>　　MOV P1,A</b></p><p>　　EXIT:RETI </p><p><b>　　INT0SER:</b></p><p>　　MOV P1,#24H

38、 ;兩個(gè)紅燈亮，黃燈、綠燈滅</p><p><b>　　RETI</b></p><p><b>　　DELAY5S:</b></p><p>　　MOVR4,#250</p><p>　　Delay3:MOVR3,#99</p><p>　　Delay2:

39、movR2,#100</p><p>　　Delay1: DJNZR2,Delay1</p><p>　　DJNZR3,Delay2</p><p>　　DJNZR4,Delay3</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　DELAY1S:</

40、b></p><p>　　MOVR4,#50</p><p>　　DELAY4:MOVR3,#99</p><p>　　DELAY5: MOVR2,#100</p><p>　　Delay6: DJNZR2,Delay6</p><p>　　DJNZR3,Delay5</p><p

41、>　　DJNZR4,Delay4</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　DELAY4S:</b></p><p>　　MOVR4,#200</p><p>　　DELAY7:MOVR3,#99</p><p>　　DELAY8:

42、 MOVR2,#100</p><p>　　Delay9: DJNZR2,Delay9</p><p>　　DJNZR3,Delay8</p><p>　　DJNZR4,Delay7</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　END電氣信息工程系單片機(jī)課程設(shè)計(jì)成績評定