嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告模板

PAGE24嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告模板嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告系部：電子通信工程系專業(yè)：班級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：2012年6月15號(hào)嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1．時(shí)間：2012年06月11日～2012年06月15日2.課程設(shè)計(jì)單位：河南機(jī)電高等專科學(xué)校3.課程設(shè)計(jì)目的：深入學(xué)習(xí)單片機(jī)編程技巧，熟悉電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)。4.課程設(shè)計(jì)任務(wù)：①參考相關(guān)的的書籍、資料，根據(jù)設(shè)計(jì)要求完成原理圖設(shè)計(jì)；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(jì)并完成調(diào)試；=5\*GB3⑤作好筆記，對(duì)自己所發(fā)現(xiàn)的疑難問題及時(shí)請(qǐng)教解決；=6\*GB3⑥聯(lián)系自己所學(xué)知識(shí)，總結(jié)本次設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)；=7\*GB3⑦認(rèn)真完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。基于單片機(jī)的交通燈控制設(shè)計(jì)前言：智能的交通信號(hào)燈指揮著人和各種車輛的安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)紅、黃、綠燈的自動(dòng)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(hào)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(dòng)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(shí)現(xiàn)十字路口城鄉(xiāng)交通管理自動(dòng)化。為了實(shí)現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理的先進(jìn)性、科學(xué)化，分析應(yīng)用了單片機(jī)實(shí)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(jì)方法，實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，能夠有效的疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。實(shí)訓(xùn)報(bào)告:一、設(shè)計(jì)任務(wù)1.單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的通行方案設(shè)計(jì)設(shè)在十字路口，分為東西向和南北向，在任一時(shí)刻只有一個(gè)方向通行，另一方向禁行，持續(xù)一定時(shí)間，經(jīng)過短暫的過渡時(shí)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(fù)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(gè)狀態(tài)歸納如下：◆東西方向紅燈滅，同時(shí)綠燈亮，南北方向黃燈滅，同時(shí)紅燈亮，倒計(jì)時(shí)20秒。此狀態(tài)下，東西向禁止通行，南北向允許通行。◆東西方向綠燈滅，同時(shí)黃燈亮，南北方向紅燈亮，倒計(jì)時(shí)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(shí)綠燈亮，東西方向黃燈滅，同時(shí)紅燈亮，倒計(jì)時(shí)20秒。此狀態(tài)下，東西向允許通行，南北向禁止通行?！裟媳狈较蚓G燈滅，同時(shí)黃燈亮，東西方向紅燈亮，倒計(jì)時(shí)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?fàn)顟B(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(gè)路口均有紅綠黃3燈和數(shù)碼顯示管2個(gè)，在任一個(gè)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?fàn)顟B(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(jī)交通控制系統(tǒng)的功能要求本設(shè)計(jì)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(hào)發(fā)生，還能進(jìn)行倒計(jì)時(shí)顯示，通行時(shí)間調(diào)整和緊急處理等功能。（1）倒計(jì)時(shí)顯示倒計(jì)時(shí)顯示可以提醒駕駛員在信號(hào)燈燈色發(fā)生改變的時(shí)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(jì)時(shí)顯示的信號(hào)控制方式，并且認(rèn)為有倒計(jì)時(shí)顯示的路口更安全。倒計(jì)時(shí)顯示是用來減少駕駛員在信號(hào)燈色改變的關(guān)鍵時(shí)刻做出復(fù)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(shí)間，幫助駕駛員在“停止”和“通過”兩者間作出合適的選擇。（2）時(shí)間的設(shè)置本設(shè)計(jì)中可通過鍵盤對(duì)時(shí)間進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置，增加了人為的可控性，避免自動(dòng)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(jī)系統(tǒng)中最常用的人機(jī)接口，一般情況下有獨(dú)立式和行列式兩種。前者軟件編寫簡(jiǎn)單，但在按鍵數(shù)量較多時(shí)特別浪費(fèi)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(chǎng)合，但是在單片機(jī)I／0口資源相對(duì)較少而需要較多按鍵時(shí)，此方法仍不能滿足設(shè)計(jì)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(dú)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(hù)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(zhēng)的，時(shí)時(shí)刻刻關(guān)系著公共財(cái)產(chǎn)安全，個(gè)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(dá)到想此目的。二、實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的軟件、硬件原理1.單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機(jī)直接控制信號(hào)燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，當(dāng)然，接入LED數(shù)碼管就可以顯示倒計(jì)時(shí)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(shí)間調(diào)整功能。單片機(jī)單片機(jī)最小系統(tǒng)外圍接口電路LED數(shù)碼管顯示紅黃綠信號(hào)燈按鍵控制電路圖2、系統(tǒng)的總體框圖據(jù)此，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)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(hào)燈狀態(tài)模塊，LED倒計(jì)時(shí)模塊模塊接受輸出。系統(tǒng)的總體框圖如上所示。單片機(jī)上電后，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，同時(shí)將時(shí)間數(shù)據(jù)倒計(jì)時(shí)輸入到LED數(shù)碼管上實(shí)時(shí)顯示。在此過程中隨時(shí)調(diào)用急停按鍵和時(shí)間調(diào)節(jié)中斷。2.系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)要求的具體功能，可以選用AT89S51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，8個(gè)LED東西南北各兩個(gè)構(gòu)成倒計(jì)時(shí)顯示模塊，若干按鍵組成時(shí)間設(shè)置和緊急按鈕。1).設(shè)計(jì)思路及原理框圖：本次實(shí)驗(yàn)在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板的基礎(chǔ)上利用AT89S51單片機(jī)來完成。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板實(shí)物圖如下單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板原理框圖：2）系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成本系統(tǒng)以單片機(jī)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(shí)鐘電路，REST引腳接上復(fù)位電路，P2.6與P2.7對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行片選，P3.2即INT0緊急情況處理按鍵，P3.3即INT1接時(shí)間調(diào)整中斷按鍵。3）系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)上電或手動(dòng)復(fù)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(shí)間值的個(gè)位和十位分別送顯P0口，在此同時(shí)用軟件方法計(jì)時(shí)1秒，到達(dá)1s就要將時(shí)間值減1，刷新LED數(shù)碼管。時(shí)間到達(dá)一個(gè)狀態(tài)所要全部時(shí)間，則要進(jìn)行下一狀態(tài)判斷及銜接，并裝入次狀態(tài)的相應(yīng)狀態(tài)碼值以及時(shí)間值，當(dāng)然，還要開啟兩個(gè)外部中斷，其一為緊急情況處理中斷，一旦信號(hào)有效，即K3鍵為低電平時(shí)進(jìn)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(shí)間調(diào)整中斷，若K4按鍵有效，進(jìn)入相應(yīng)的中斷子程序，對(duì)時(shí)間進(jìn)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(jī)的交通燈控制系統(tǒng)電路圖3.系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)整個(gè)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(shí)間調(diào)整程序等。設(shè)計(jì)說明：該智能交通燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用的是順序執(zhí)行并反復(fù)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(gè)循環(huán)周期在還剩5s時(shí)，正在通行路口的黃燈同時(shí)點(diǎn)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(jìn)行相關(guān)操作。本設(shè)計(jì)設(shè)置了有5個(gè)鍵：K1鍵P3.0,K2鍵P3.1，K3鍵P3.2，K4鍵P3.3，K5鍵P3.4，每個(gè)按鍵一端接地，另一端接對(duì)應(yīng)的P3端口。低電平有效，當(dāng)按鍵按下端口接地，單片機(jī)捕獲到低電平，從而知道相應(yīng)的輸入信息。三、系統(tǒng)源程序基于單片機(jī)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