单片机交通灯课程设计报告,单片机交通灯课程设计报告心得体会

('单片机系统课程设计报告专业：自动化073班学生姓名：闫乐于绿淼学号：20070233232007023328指导教师：赵凤强付立军完成日期：2010年7月7日目录11设计任务和性能指标.................................................................................................11.1设计任务..............................................................................................................11.2性能指标..............................................................................................................12设计方案.....................................................................................................................22.1任务分析..............................................................................................................22.2方案设计..............................................................................................................23系统硬件设计.............................................................................................................33.1单片机的最小系统..............................................................................................33.2电源电路..............................................................................................................43.3数码管显示时间电路设计..................................................................................43.4信号灯控制电路设计..........................................................................................54系统软件设计.............................................................................................................54.1主程序设计..........................................................................................................55调试及性能分析.........................................................................................................65.1调试分析.............................................................................................................65.1.1软件调试........................................................................................................65.1.2硬件调试........................................................................................................65.1.3系统功能调试................................................................................................66心得体会.....................................................................................................................6参考文献........................................................................................................................8附录1系统原理图........................................................................................................9附录2系统仿真图......................................................................................................10附录3程序清单..........................................................................................................1121设计任务和性能指标11.1设计任务利用单片机完成交通信号灯控制器的设计，该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。如图上图所示。设东西向为主干道，南北为支干道。1.2性能指标（1）处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。（2）干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行60秒，支干道每次放行40秒，设立60秒、40秒计时、显示电路。（3）绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡。黄灯亮时，原红灯按1Hz的频率闪烁。（4）支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在0～99秒内任意设置。2设计方案南北东西22.1任务分析模拟交通灯控制器就是使用单片机来控制一些LED和数码管，模拟真实交通灯的功能。红、黄、绿交替闪亮，利用数码管倒计数显示间隔等，用于管理十字路口的车辆及行人交通，计时牌显示路口通行转换剩余时间等2.2方案设计根据设计的要求可知，系统的硬件原理框图如下图所示。系统硬件框图单片机可选用AT89C51，它与8051系列单片机全兼容，但其内部带有4KB的FLASHROM，设计时无需外接程序存储器，为设计和调试带来极大的方便。南北向和东西向各采用2个数码管计时，同时需要对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时。键盘系统可以根据系统的需要设置不同的键的个数，可以选择线式键盘或矩阵式键盘，若单片机的IO口不够用时，可以考虑扩展8255或8155满足系统的要求。2.软件方案根据设计要求，程序框图如图1所示。软件可由汇编语言完成，也可由C语言完成。软件设计可以分为以下几个功能模块：主程序：初始化及键盘监控。计时程序模块：为定时器的中断服务子程序，完成0.1秒（或其他时间）和1秒的时间定时。显示程序模块：完成60个发光二极管（实际上只需驱动30个）和8个LED数码管的显示驱动。开始初始化判断当前状态调用正常运行子程序调用紧急状态子程序3程序流程图3系统硬件设计3.1单片机的最小系统ATMEL公司生产的AT89C52单片机它是硬件电路的核心部分，时钟电路晶振使用12MHz，复位电路采取按键复位方式。具体连接图3.1和图3.2。单片机系统的时钟电路4单片机系统的复位电路3.2电源电路设计电源用5V直流变压器直接供电。3.3数码管显示电路显示电路采用8个共阴数码管，P1口作为数码管的输入，P3.4、P3.5、P3.6P3.7分别作为东西南北四路数码管的位选端。5数码管显示电路3.4信号灯控制电路应急电路64系统软件设计4.1主程序设计系统程序流程图5调试及性能分析5.1调试分析5.1.1软件调试软件调试主要是利用proteus仿真软件完成电路的搭建，运行以发现设计中的错误及时改正。5.1.2硬件调试硬件调试主要是检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等。具体步骤及测试结果如下：开始参数初始化显示子程序中断处理紧急中断子程序7（1）检查电源与地线是否全部连接上，用万用表对照电路原理图测试各导线是否完全连接，对未连接的进行修复。（2）参照原理图，检查各个器件之间的连接是否连接正确，是否存在虚焊经测试，各连接不存在问题。（3）以上两项检查并修复完后，给该硬件电路上电，电源指示灯点亮。5.1.3系统功能调试通过软件仿真显示，系统基本能完成要求，由于设计思路出现问题，键盘没有正确的做出来，没有键盘电路，紧急情况也可以通过一个按钮来采取相关的动作。6心得体会这次单片机课程设计历时一个学期的时间，在这次设计过程里我们体验了从设计、画板、编程、焊板到调试的整个过程。对于交通灯这个题目，由于以前学单片机这个课程时，做过类似相关的实验，觉得这个比较简单而且做出的东西也比较直观，在确定题目之后，查阅了大量的资料，初步完成了电路设计方案。接着就是用AD6这个软件来画电路板，这个软件的应用上学期也学过了，但是学的时候感觉很简单，但是到了具体设计的时候，问题不断的出来，比如有的器件库里面没有封装，要自己花封装，这时候就很容易出问题，比如焊盘的大小，有的器件上焊盘大小不一样，有个别大的是用来固定的，这个很容易被忽略。下来就是程序的设计了，虽然感觉交通灯程序没什么难的，就是数码管倒计时显示加几个闪烁的二极管就完事，但是也许是起初想的太简单，设计时到了细节处，也出了不少问题，而且很难被检查出来，但是最后经过我们的不断努力，还是写出来正确的代码。上周学校终于把板子给做回来了，怀着紧张的心情一个器件一个器件的完成板子的焊接，最后通过串口线把程序下载到板子上，但是板子却没有意料中的效果，而且没一点现象，用万用表检查单片机的电压差不多为零，查出了问题所在松了口气，后来在网上查资料知道原来变压器的接口那三个引脚，两个GND必须短接，要不就不能正常供电，本以为短接后就正常了，但是数码管还是没反应，二极管基本可以正常显示，这时候真是一种煎熬，差了很久找不到原因，后来对照着原理图一个个的检查，最后发现原来是数码管封装错了，板子上的数码管公共极是3、8两个引脚，但是原理图上封装的事1、6，当时也没有注意，以为只要是共阴管就没问题了，没想到软件本身就存在错误。通过这次课设，对以前学过的知识进行了巩固，加深了理解，提高了应用的能力，而且提高了我们的发现、分析、解决问题的能力。经历了从最初的设计到最后做出产品的开发过程，提高了对专业的认识及兴趣，对于我们工科来说，对以后就业有及其重大的影响。8参考文献[1]徐维祥.单片微型机原理及应用大连理工大学出版社，2006.12[2]胡汉才.单片机原理与接口技术[M].北京:清华大学大学出版社,2004.1-505.[3]闫胜利.AltiumDesigner6.Ｘ中文版使用教程电子工业出版社2007.69附录1系统原理图1011附录2系统仿真图附录3程序清单;------------------------------------;程序实现功能12;西南北路口直行与转弯交替通行，数码管显示直行通行倒计时，红绿黄灯显示包括人行道在内的道路交通状态。;某一方向道路拥挤时，可以人工控制调节东西南北方向通行时间。;紧急情况时，各路口交通灯显示红灯，数码管保持数据不变。;工作寄存器及存储单元分配;1.工作寄存器;R2设置为定时器定时中断次数,R6、R7用于延时程序中的寄存器;2.片内存储单元;30H、31H作为两组数码管显示数据存储单元;32H、33H作为交通灯初始状态存储单元;40H、41H作为交通灯显示数据存储单元;3.标志位;00H：南北通行标志位;01H：东西通行标志位;02H：紧急事件标志位;-----------------------------------SNFEQU00H;;;南北通行标志位EWFEQU01H;;;东西通行标志位URFEQU02H;;;紧急事件标志位ORG0000HLJMPMAIN;;;上电转主程序ORG000BH;;;定时中断入口LJMPDSZDORG0003H;;;紧急中断入口LJMPURZDORG0030HMAIN:LCALLINIT;;;调用初始化子程序LOOP:LCALLDIS;;;循环执行显示子程序AJMPLOOP;///////////初始化程序INIT:SETBSNFSETBEWFSETBURFMOVR2,#20;;;定时器中断20次为1sMOVTMOD,#01H;;;初始化定时器MOVTL0,#0B0HMOVTH0,#3CHSETBEA;;;开定时中断与紧急中断SETBET0SETBTR0SETBEX0SETBIT0;;;设置中断程控方式MOVDPTR,#TAB;;;数值首地址放入DPTR中13MOV40H,#40;;;东南西北通行时间设置MOV41H,#40MOV30H,#40;;;通行时间初始化MOV31H,#60MOVP0,#4CH;;;初始化时南北通行并把交通灯状态分别放在32H和33H中MOV32H,#4CHMOVP2,#15HMOV33H,#15HRET;////////////显示子程序DIS:MOVP3,#0DFH;;;选中南北方向的十位数码管MOVA,30H;;;把显示数据送人数码管显示MOVB,#10DIVABMOVCA,@A+DPTRMOVP1,A;;;LCALLD1MSMOVP3,#0EFH;;;选中南北方向的个位数码管MOVA,B;;;送入数码管显示MOVCA,@A+DPTRMOVP1,ALCALLD1MSMOVP3,#7FH;;;选中第东西方向的十位数码管MOVA,31H;;;送入数码管显示MOVB,#10DIVABMOVCA,@A+DPTRMOVP1,ALCALLD1MSMOVP3,#0BFH;;;选中第东西方向的个位数码管MOVA,BMOVCA,@A+DPTRMOVP1,ALCALLD1MSSETBP3.0SETBP3.1JNBP3.0,DIS_S;;;查询是否第一个按键按下JNBP3.1,DIS_E;;;查询是否第二个按键按下AJMPDIS_R;;;没有键按下则返回DIS_S:LCALLD5MS;;;按键去抖JNBP3.0,DIS_SNAJMPDIS_RDIS_SN:MOV40H,#50;;;对通行时间从新分配，南北通行时间加长14MOV41H,#30AJMPDIS_RDIS_E:LCALLD5MS;;;按键去抖JNBP3.1,DIS_EWAJMPDIS_RDIS_EW:MOV40H,#30;;;东西通行时间加长MOV41H,#50DIS_R:RET;///////定时中断处理程序DS_C:LJMPDS_R;;;接力跳转DSZD:PUSHACC;;;保护现场PUSHPSWCLRTR0;;;关定时器及中断标志位并重新赋值CLRTF0MOVTL0,#0B0HMOVTH0,#3CHDJNZR2,DS_C;;;判断1m时间是否到达MOVR2,#20;;;到达重新赋值DEC30H;;;南北方向通行时间减一MOVA,30H;;;把减一后的时间送入显示存储单元;;;;;;;南北通行到达最后4秒时黄灯闪烁DS_10:CJNEA,#4,DS_11;;;如果通行时间剩余4秒JNBSNF,DS_11;;;判断是否是南北通行MOVP0,#8AHMOV32H,#8AH;;;把交通灯状态存入存储单元（后面类似）DS_11:CJNEA,#3,DS_12;;;不是剩余3秒，返回JNBSNF,DS_12;;;不是南北通行时间，返回MOVP0,#88HMOV32H,#88HDS_12:CJNEA,#2,DS_13JNBSNF,DS_13MOVP0,#8AHMOV32H,#8AHDS_13:CJNEA,#1,DS_14JNBSNF,DS_14MOVP0,#88HMOV32H,#88H;------------------------DS_14:JNZDS_NE;;;通行时间没有结束转向改变东西方向的数码管CPLSNF;;;如果通行时间结束则对标志位取反JNBSNF,DS_1;;;判断是否南北通行MOV30H,40H;;;是，点亮相应的交通灯MOVP0,#4CHMOV32H,#4CH;;;存储交通灯状态15MOVP2,#15HMOV33H,#15H;;;存储交通灯状态DS_NE:DEC31H;;;东西方向通行时间减一MOVA,31H;;;把通行剩余时间送入显示存储单元;;;;;;;;东西方向通行时间剩余4秒钟黄灯闪烁（程序注释与南北方向类似略）DS_20:CJNEA,#4,DS_21JBEWF,DS_21MOVP0,#51HMOV32H,#51HDS_21:CJNEA,#3,DS_22JBEWF,DS_22MOVP0,#41HMOV32H,#41HDS_22:CJNEA,#2,DS_23JBEWF,DS_23MOVP0,#51HMOV32H,#51HDS_23:CJNEA,#1,DS_24JBEWF,DS_24MOVP0,#41HMOV32H,#41H;-----------------------------DS_24:JNZDS_R;;;东西方向时间没有结束，返回CPLEWF;;;对通行状态取反JNBEWF,DS_2;;;东西方向通行时间到来，跳转MOV31H,#80;;;东西方向通行结束，重新显示时间MOVP0,#89H;;;点亮相应的交通灯MOV32H,#89HMOVP2,#29HMOV33H,#29HAJMPDS_RDS_1:MOV30H,#80;;;南北通行时间结束，重新对显示存储单元赋值MOVP0,#89H;;;执行转弯状态1MOV32H,#89HMOVP2,#26HMOV33H,#26HAJMPDS_NEDS_2:MOV31H,41H;;;东西方向开始通行，赋值予显示存储单元MOVP0,#61H;;;点亮相应的交通灯MOV32H,#61HMOVP2,#15HMOV33H,#15HDS_R:SETBTR0POPPSW;;;恢复现场16POPACCRETI;/////////////紧急中断处理程序URZD:PUSHACC;;;保护现场PUSHPSWCLRIE0;;;清除中断标志位CLRTR0;;;关定时器CPLURF;;;紧急事件标志位JBURF,UR_CON;;;紧急结束；跳转MOVP0,#49H;;;各路口灯全显示红灯亮MOVP2,#15HAJMPUR_RUR_CON:SETBTR0;;;恢复正常交通MOVA,32HMOVP0,AMOVA,33HMOVP2,AUR_R:POPPSW;;;恢复现场POPACCRETI;////////////查表指令TAB:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DHDB7DH,07H,7FH,6FH;//////////延时5ms与1msD5MS:MOVR7,#5D1MS:MOVR7,#10MOVR6,#50L1:DJNZR6,$DJNZR7,L1RETEND17',)