单片机课程设计说明书.doc

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1、. . . . 课程设计说明书(论文)题 目交通信号灯模拟控制系统的设计课 程 名 称 单片机与接口技术 院(系、部、中心) 电力工程学院 专 业 电气工程与其自动化 设计起止时间:2010 年 6 月 7 日至 11 日目录课程设计任务书第1节 引言 31.1 交通灯控制系统概述31.2 本设计目的要求与任务容4第2节 交通信号灯实时控制和管理的总体设计52.1电路连接图2.2系统工作原理2.3芯片选择与端口选择52.4定时问题52.5/INT0输入中断问题5第3节 程序流程图与源程序代码73.1 程序流程图73.2 源程序代码7第4节 程序运行结果第5节 课程设计心得体会参考文献18第一节

2、引言当今,红绿灯安装在各个道口上,已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。1858年,在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红,蓝两色的机械扳手式信号灯,用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年,英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上,安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成,红色表示“停止”,绿色表示“注意”。1869年1月2日,煤气灯爆炸,使警察受伤,遂被取消。电气启动的红绿灯出现在美国,这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成,1914年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”,绿

3、灯亮表示“通行”。1918年,又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯,一种是把压力探测器安在地下,车辆一接近红灯便变为绿灯;另一种是用扩音器来启动红绿灯,司机遇红灯时按一下嗽叭,就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时,它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间,推迟汽车放行,以免发生交通事故。信号灯的出现,使交通得以有效管制,对于疏导交通流量、提高道路通行能力,减少交通事故有明显效果。1968年,联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号,面对绿灯的车辆可以直行,左转弯和右转弯,除非另一种标志禁止某一种转向。

4、左右转弯车辆都必须让合法地正在路口行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号,面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号,面对黄灯的车辆不能越过停车线,但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。1.1 交通灯控制系统概述近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构软硬件结合,加以完善。十字路口车辆穿梭,行人熙攘,车行车道,人行人道,有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢?靠的就是交通信号灯的自动

5、指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器,实现了能根据实际车流量通过8031芯片的P1口设置红、绿灯亮灭的功能;红绿灯循环点亮,倒计时剩4秒时黄灯闪烁警示(交通灯信号通过P1口输出,显示时间直接通过8255的PB口输出至数码管)。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。1.2 本设计目的要求与任务容I设计目的:1、通过交通信号灯控制系统的设计,掌握8255A并行口传输数据的方法,以控制数码管显示2、用P1口作为输出口,控制六个发光二极管亮灭,模拟交通灯管理.3、通过单片机课程设计,熟练掌握汇编语

6、言的编程方法,将理论联系到实践中去,提高我们的动脑和动手的能力;4、完成控制系统的硬件设计、软件设计、仿真调试。5、通过课程设计加深理解课堂教学容,掌握单片机的基本应用方法。通过实验熟悉微机基本接口芯片的外型、引脚、编程结构,掌握汇编语言程序设计和单片机基本接口电路的设计、应用方法,做到理论联系实际。II设计要求:交通信号灯模拟控制系统设计利用单片机的定时器定时,令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭,并且用LED数码管显示时间。用8031做输出口,控制六个发光二极管燃灭,模拟交通灯管理。在一个交通十字路口有两条主干道(东西方向、南北方向),两条干道路口安装红,黄,蓝,灯各一盏;(1)、假设在一个A

7、道(东西方向)和B道(南北方向)交叉的十字路口安装有自动信号灯。当A道和B道均有车辆要求通过时,A道和B道轮流放行。A道放行9秒钟,B道再放行9秒钟,依次轮流。绿灯转换红灯前黄灯亮4秒钟。(2)、夜间工作时A道(东西方向)和B道(南北方向)的黄灯闪烁,绿灯和红灯不亮(实验时用开关K8控制)。(3)、开关K8=0,则工作在以上功能(1);开关K8=1,则工作在以上功能(2)。III设计任务和容:任务:设计一个能够控制十二盏交通信号灯的模拟系统。并且要求交通信号灯按照交通规则的模试来运行。容:因为本课程设计是交通灯的控制设计,所以要了解实际交通灯的变化情况和规律。假设一个十字路口为东西南北走向。白

8、天工作模式初始状态1为东西红灯,南北绿灯。然后转状态2东西红灯,南北黄灯。过一段时间转状态3东西绿灯通车,南北红灯。过一段时间转状态4,东西绿灯灭,黄灯亮,南北仍然红灯。最后循环至状态1。夜间工作模式时东西方向和南北方向的黄灯闪烁,绿灯和红灯不亮。两种模式可以通过开关进行中断控制而任意切换。第2节 交通信号灯实时控制和管理的总体设计2.1电路连接图2.2、系统工作原理1、开系统部定时器T0,并设置其工作模式为12、由8031的P1 口控制红、绿、黄灯的燃亮情况;由8255的PB口控制数码管显示每个灯的燃亮时间。3、通过8031设置,绿、红时间分别为5秒、9秒循环由。4、开关K8接 /INT0中

9、断输入脚,初始化时设置/INT0 为 边沿 电平触发,当K8输入电平变化时,触发/INT0 中断,实现两种工作模式之间的转换。5、数码管显示从9倒数到0,再重新从9倒数,不断循环。6、夜间工作时东西方向和南北方向的黄灯闪烁,绿灯和红灯不亮。7、两个方向计时完毕,重新循环。2.3、芯片选择与端口选择1、采用STAR ES598PCI实验系统的8031的P1口实现对信号灯的控制(P1.0P1.7);1位数码管显示时间的倒计2、用STAR ES598PCI实验系统部计数器T0定时,8255A的PB输出信号控制数码管显示,由开关K8控制工作模式在白天还是晚上。3、用实验系统的发光二极管模拟红绿、灯82

10、55A 的端口地址为:端口PA-0F000H、端口PB-0F001H、端口PC-0F002H、控制端口-0F003H4、采用8031的P1口P1.0-P1.7模拟红、黄、绿灯。具体分配如下:8255-PB输出方式8031的P1口PCH输入和 /INT0输入引脚输出信号引脚输出信号引脚输入信号PB7驱动数码管字(十位)PB7DP段PB6G段PB5F段PB4E段PB3D段PB2C段PB1B段PB0A段P1.7不用(灭)PC7数码管的位码选择PC7=0,则选中P1.6南北红灯P1.5南北黄灯8031的/INT0输入脚K8P1.4南北绿灯PB4P1.3不用(灭)PB3P1.2东西红灯PB2P1.1东西

11、黄灯PB1P1.0东西绿灯PB02.4、定时问题1、硬件定时已知8031的主频为12MHz,则12分频后为1 MHz,让T0工作在方式1、定时,则最大定时时间为65535us,即65.5ms,现要求达到1s 的定时时间,所以要数100065.5=15.26次,即大约为15次,才能得到1s 的定时时间相应程序代码:DELAY:MOV TMOD ,#01H MOV TL0,#00H MOV TH0,#00H MOV R3,#0FH CLR TF0 SETB TR0L1: TF0,L2 AJMP L1L2:DJNZ R3,L3 RETL3:MOV TL0,#00H MOV TH0,#00H SETB

12、 TR0 CPL TF0 AJMP L1 2、软件定时使用软件延时方法,设计延时子程序,达到延时1秒钟的目的。相应程序代码:(时间经过校正后)DELAY:MOV R7,#30DELAY1:MOV R6,#100DELAY2:MOV R5,#100DELAY3:NOP DJNZ R5,DELAY3 DJNZ R6,DELAY2 DJNZ R7,DELAY1 RET2.5、/INT0输入中断问题 开关K8接 /INT0中断输入脚,初始化时设置/INT0 为 边沿 电平触发,当K8输入电平变化时,触发/INT0 中断,在中断服务子程序中使PSW中的用户标志位F0状态取反,以供主程序查询,决定是工作在

13、白天还是夜晚模式。中断子程序:INT:CPL PSW.5 RETI END第3节 程序流程图与源程序代码3.1、程序流程图主程序:中断、8255初始化PSW.5(F0)= 0? Y N黄灯闪烁南北绿灯,东西红灯显示“9”延时1秒子程序显示“8”延时1秒子程序 。 。显示“4”延时1秒子程序省略部分南北黄灯,东西黄灯显示“3”延时1秒子程序。 。显示“0”延时1秒子程序南北红灯,东西绿灯/INT0中断服务程序:PSW.5(F0)取反再放回中断返回硬件延时1秒钟子程序: T0初始化,方式1,定时 装填计数值,启动T0 R7=15加1计数器计满? N Y R7 1 R7R7 = 0? Y 重新装填计

14、数值 N 子程序返回3.2源程序代码:ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HLJMP INTORG 0100HSTART:MOV DPTR,#0F003H MOV A,#80H MOVX DPTR,A SETB EA SETB EX0 SETB IT0MAIN:MOV DPTR,#0F002H MOV A,#7FH MOVX DPTR,A MOV P1,#0EBH MOV R0,#05HMAIN1: PSW.5,LOOP LCALL D0 LCALL DELAY DJNZ R0,MAIN1 MOV P1,#0DBH MOV R0,#05HMAIN2: PSW.5,LOOP L

15、CALL D1 LCALL DELAY DJNZ R0,MAIN2 MOV P1,#0BEH MOV R0,#05HMAIN3: PSW.5,LOOP LCALL D0 LCALL DELAY DJNZ R0,MAIN3 MOV P1,#0BDH MOV R0,#05HMAIN4: PSW.5,LOOP LCALL D1 LCALL DELAY DJNZ R0,MAIN4AJMP MAIN LOOP:MOV DPTR,#0F002H MOV A,#0FFH MOVX DPTR,A L:JNB PSW.5,MAIN MOV P1,#0DDH LCALL DELAY MOV P1,#0FFH LC

16、ALL DELAY AJMP L DELAY:MOV TMOD ,#01H MOV TL0,#00H MOV TH0,#00H MOV R3,#0FH CLR TF0 SETB TR0L1: TF0,L2 AJMP L1L2:DJNZ R3,L3 RETL3:MOV TL0,#00H MOV TH0,#00H SETB TR0 CPL TF0 AJMP L1 D0:MOV R1,#05H CLR C MOV A,R1 SUBB A,R0 MOV R1,A MOV DPTR,#T MOV A,R1 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0F001H MOVX DPTR,A RET D1

17、:MOV R1,#0AH CLR C MOV A,R1 SUBB A,R0 MOV R1,A MOV DPTR,#T MOV A,R1 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0F001H MOVX DPTR,A RETT: DB 6FH,7FH,07H,7DH,6DH,66H,4FH,5BH,06H,3FHINT:CPL PSW.5 RETI END 第4节 程序运行结果1、南北方向的绿灯和东西方向的红灯同时点亮,同时数码管从9开始倒数;2、5秒钟后,南北方向的黄灯点亮,此时东西方向仍维持红灯点亮,同时数码管显示剩余时间;3、南北方向的黄灯点亮4秒钟后,转为南北方向的红灯和东西方向的

18、绿灯点亮,同时数码管重新从9倒数;4、5秒钟后,转为东西方向的黄灯点亮,此时南北方向仍维持红灯点亮,同时数码显示剩余时间;5、4秒钟后转为东西方向的红灯和南北方向的绿灯点亮,同时数码管重新从9倒数;回到1开始不断循环。第5节 课程设计心得体会通过单片机课程设计,我不仅加深了对单片机理论的理解,将理论很好地应用到实际当中去,而且我还学会了如何去培养我们的创新精神,从而不断地战胜自己,超越自己。创新,是要我们学会将理论很好地联系实际,并不断地去开动自己的大脑,从为人类造福的意愿出发,做自己力所能与的,别人却没想到的事。使之不断地战胜别人,超越前人。同时,更重要的是,我在这一设计过程中,学会了坚持不

19、懈,不轻易言弃。设计过程,也好比是我们人类成长的历程,常有一些不如意,也许这就是在对我们提出了挑战,勇敢过,也战胜了,胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。这个设计过程中,我遇到过许多次失败的考验,就比如,自己对实际生活中的交通秩序的不了解给整个设计带来的困扰,真想要就此罢休,然而,就在想要放弃的那一刻,我明白了,原来结果并不那么重要,我们更应该注重的是这一整个过程。于是,我坚持了下来。当然最终,这个设计很成功,主要体现在,这一整个系统,几乎没有参考任何书,程序由自己独立完成,与用8255来制作的交通灯控制系统相比,程序简单易读,结构清楚。从这次课程设计中,我体会到,如果将我们在大学里所学的知识与更多的实践结合在一起,用实践来检验真理,使我们具备较强的处理基本事务的能力与比较系统的专业知识,这才是我们学习与课程设计的真正目的。参考文献1干林.STAR ES598PCI实验仪 微机原理实验指导书M .工程学院,2008.2胡汉才.单片机原理与其接口技术M.:清华大学,200413 / 13

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