单片机__急救车优先通过交通灯课程设计

《急救车优先的交通灯控制系统》课程设计说明书专业班级：10级自动化（3）班姓名：周玉玲李旭王志繁胡浩远学号：080310167080310160080310133100210049指导老师：刘娟设计时间：2012年12月21日物理与电气工程学院二零一二年十二月二十一日1内容摘要请设计一个交通灯控制电路，并且编写相应的软件，完成交通灯的管理任务。1、根据交通灯控制变化规律。假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态0为东西红灯，南北红灯。然后转状态1南北绿灯通车，东西红灯。过15秒钟转状态2，南北绿灯转亮黄灯闪烁，延时几秒，东西仍然红灯。再转状态3，东西绿灯通车，南北红灯。过15秒钟转状态4，东西绿灯转亮黄灯闪烁，延时几秒，南北仍然红灯。最后循环至状态1。2、以按键为中断申请，表示有急救车通过，所有的交通信号灯全红10秒钟。交通灯控制系统，可由多种电路来构成，采用单片机控制，可提高电路的可靠性与稳定性，硬件电路比较简单，主要用软件来控制，控制方式灵活多样，能满足不同情况的控制，可利用中断等方式通过程序来方便的实现调时。关键字:课程设计单片机急救车流程图状态代码2目录一、课程设计意义和要求...........................................31、课程设计意义.............................................32、课程设计要求.............................................3二、理论设计....................................................41、总体设计.................................................42、软件设计.................................................42.1、电路原理逻辑图......................................72.2、程序流程图...........................................8三、硬件设计描述................................................91、系统方框图...............................................92、电路原理图...............................................103、单片机简介...............................................114、单片机的学习.............................................125、单片机的应用领域.........................................13四、调试与仿真..................................................15五、心得体会....................................................18六、参考文献....................................................20附录源程序代码.....................................................213急救车优先的交通灯控制系统设计一、课程设计意义和要求：1、课程设计意义大学本科学生动手能力的培养和提高是大学本科教育的一个重要内容，《单片机原理及应用》是一门应用性较强的课程。如何让学生在学好基础知识的同时，迅速掌握应用技术，实验与课程设计环节起着非常重要的作用。本课程设计的意义，是让学生通过课程设计，首先建立起单片机应用系统的概念，根据实际的系统设计要求，掌握初步的单片机系统设计方法，从硬件系统和软件系统设计两个方面得到实际的提高，为今后的毕业设计打下良好的基础。2、课程设计要求：设计制作一个模拟的十字路口交通灯控制系统要求：1．正常情况下东西与南北两个方向轮流点亮红、绿灯信号，每次持续时间15S，中间有5S的黄灯过度。2．东西与南北两个方向各设一个紧急切换按钮。某个方向按下时，该方向紧急切换为绿灯，以便于特种车辆通过。3．扩展实验箱上的74LS273做为输出口，控制六个发光二极管亮灭，模拟交通灯管理。4．当有急救车到达时，两个方向上的红灯亮，以便让急救车通过，假定急救车通过路口的时间为10秒，急救车通过后，交通灯恢复中断前的状态。本题目以单脉冲为中断申请，表示有急救车通过。4二、理论设计1、总体设计实际生活中的十字路口交通灯模拟图一十字路口交通灯模拟图表一交通灯南北和东西方向LED灯点亮的时间：南北向绿灯亮15秒黄灯亮5秒红灯亮15秒红灯亮10秒东西向红灯亮20秒绿灯亮10秒黄灯亮5秒红灯亮10秒2、软件设计LED4—LED9分别作为南北和东西方向的红黄绿灯；数码管0,1作为南北方向的时间显示，数码管6,7作为东西方向的时间显示；定时器T0：用于无急救车通过交通灯时的定时时间；定时器T1：用于有急救车通过交通灯时的计时时间；5外部中断0：用于有急救车通过交通灯时去执行状态五的过程；寄存器R0与定时器T0定时1秒；寄存器R1与定时器T1定时1秒；存储单元30H和31H存储状态一的时间；存储单元32H存储状态二的时间；存储单元33H和34H存储状态三的时间；存储单元35H存储状态四的时间；存储单元36H存储状态五的时间；其中R0=0，R1=0，(30H)=15，(31H)=18，(32H)=5，(33H)=15，(34H)=10，(35H)=5，(36H)=1030H—36H分别是TOBCD1—TOBCD5的入口地址,40H—53H既是TOBCD1—TOBCD5的出口地址，也是DISPLAY1—DISPLAY5的入口地址。表2进制转换的入口地址和出口地址状态十进制转换入口地址出口地址1TOBCD130H40H41H31H42H43H2TOBCD232H44H45H3TOBCD333H46H47H34H48H49H4TOBCD435H52H53H5TOBCD536H50H51H6表3状态一到状态五的显示对应的参数和地址：状态显示显示方向LED灯色LED灯（亮）开始时间（秒）状态一DISPLAY140H、41H南北绿LED61542H、43H东西红LED920状态二DISPLAY244H、45H南北黄LED45东西红LED95状态三DISPLAY346H、47H南北红LED81548H、49H东西绿LED710状态四DISPLAY452H、53H南北红LED85东西黄LED55状态五DISPLAY550H、51H南北东西红LED8、LED9107电路原理逻辑图图2电路原理逻辑图8程序流程图NNNN图3主程序流程图开始初始化时钟程序南北绿，东西红东西剩5s南北黄，东西红南北红，东西绿南北剩5s剩0s？剩0s南北红，东西黄9图4中断程序流程图三、硬件设计描述1、系统方框图1图5系统方框图电源信号灯AT80C51震荡部分复位电路开始外部中断初始化延时5秒东南西北红灯亮5秒倒计时显示保存灯亮状态及延时102、电路原理图晶振电路：图6晶振电路图复位电路;图7复位电路图11LED灯：图8LED灯接线图3、单片机简介它内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机，排烟罩VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！它主要是作为控制部分的核心部件。它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年12代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言(近几年，C语言也开始广泛被应用)，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸！对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。目前最常用的单片机为MCS-51，是由美国INTEL公司（生产CPU的英特尔）生产的，89C51是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的，其内核兼容MCS-51单片机。4、单片机的学习一、单片机与嵌入式系统概述：包括嵌入式系统概念、单片机的特点、应用领域和发展趋势、市场主流单片机性能比较与选型、常用51核单片机介绍、业内通用嵌入式系统开发方法和流程、开发板及相关开发工具的介绍和使用等；二、单片机最小系统介绍、51单片机基本资源如并口、中断、时钟与复13位、串口等的熟练使用等；三、单片机基本资源扩展设计：包括存储器扩展设计、可编程和不可编程I/O接口扩展设计、I2C总线的模拟设计等；四、输入输出设备的设计：包括独立式按键和矩阵键盘的各种输入方法、数码管及液晶显示器的接口设计、蜂鸣器的设计；五、输入通道和输出通道的设计：包括一定模拟和数字信号量的输入、频率量的输入方法、A/D转换原理与器件选型及其与单片机的接口设计、数字与模拟量的输出方法、功率驱动相关知识、D/A转换原理与器件选型及其与单片机的接口设计等；六、单片机软硬件设计和调试经验：各种软件开发和设计技巧、调试经验等；七、开发环境和开发工具介绍：KeiluVision2集成开发环境的使用与调试等；5、单片机的应用领域单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：1.在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功14率计，示波器，各种分析仪）。2、在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。3、在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。4、在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信