交通灯控制系统

河南科技大学课程设计说明书课程名称《微机化医学仪器原理与接口技术》课程设计题目交通灯控制系统设计学院医学技术与工程学院班级生物医学工程121班学生姓名莫永健指导教师张晓兰郭静玉日期2015年10月14日课程设计任务书（指导教师填写）课程设计名称《微机化医学仪器原理与接口技术》课程设计学生姓名莫永健专业班级生医121班设计题目交通灯控制系统设计一、课程设计目的《微机化医学仪器原理与接口技术》课程设计是工科院校“生物医学工程”专业对学生进行“能力培养”的重要环节，又是生物医学工程专业技术人员必须经过的基础训练。《微机化医学仪器原理与接口技术》课程设计是课程理论的模拟实践，通过课程设计既要达到巩固课堂所学知识的目的；又要达到培养学生能综合运用所学各种知识，初步分析问题和解决问题的能力，为毕业设计和今后的实践打下基础。二、设计内容、技术条件和要求设计内容：1、完成简易交通灯控制系统设计的原理图设计；2、绘制软件流程图；3、设计软件并进行调试；4、书写设计说明书。技术条件和要求：1、利用“单片机课程设计练习系统”在基本练习的基础上设计软、硬件系统。要求利用“单片机课程设计练习系统”的单一功能模块，组合成题目所要求设计内容的新系统。2、设计交通灯控制系统原理图，分别控制东西向和南北向的交通灯，用数码管显示秒数；3、设计软件并进行调试；4、书写设计说明书，严格按照学校规定格式完成。三、时间进度安排第一周：进行基础练习，完成基本的人机界面系统练习及单个功能程序设计；第二周：按照要求，完成老师在任务书中下达的设计任务。第三周：完成设计任务，撰写说明书并答辩。四、主要参考文献1、MCS-51单片机应用设计张毅刚哈工大出版社2、单片机课程设计指导楼然苗北京航空航天大学出版社3、单片机原理及接口技术余锡存电子科大出版社指导教师签字：年月日..........................................河南科技大学课程设计说明书............................................目录摘要...............................................................1第一章Proteus及Keil软件简介..................................2§1.1Proteus软件...............................................2§1.2Proteus功能特点...........................................2§1.3Proteus电路仿真...........................................3§1.4Keil软件..................................................4第二章交通灯设计方案及硬件设计...............................5§2.1设计思路...................................................5§2.2总体方案及结构框图........................................5§2.3硬件设计..................................................6第三章软件设计.................................................11§3.1系统软件设计.............................................11§3.2工具介绍.................................................12§3.3程序模设计...............................................12第四章系统仿真与调试..........................................14§4.1电路仿真.................................................14§4.2系统调试.................................................16总结..............................................................17参考文献.........................................................18附录1.............................................................19..........................................河南科技大学课程设计说明书............................................第1页共25页摘要随着人们社会活动日益增加，经济发展，汽车数量急剧增加，城市道路日渐拥挤，交通灯更加显示出了它的功能，使得交通得到有效管制，对于交通疏导，提高道路导通能力，减少交通事故有显著的效果。近年来，随着科技的飞速发展，电子器件也随之广泛应用，其中单片机也不断深入人民的生活当中。本模拟交通灯系统利用单片机AT89C51作为核心元件，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。本模拟系统由单片机硬/软件系统，两位8段数码管和LED灯显示系统等组成，较好的模拟了交通路面的控制。关键词：交通灯单片机AT89C51数码管LED灯显示..........................................河南科技大学课程设计说明书............................................第2页共25页第一章Proteus及Keil软件简介§1.1Proteus软件Proteus软件是英国LabCenterElectronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计其处理器模型支持8051、HC11、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译器。§1.2Proteus功能特点Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是：1．原理布图2．PCB自动或人工布线3．SPICE电路仿真革命性的特点1.互动的电路仿真..........................................河南科技大学课程设计说明书............................................第3页共25页用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。2.仿真处理器及其外围电路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。§1.3Proteus电路仿真在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。PROTEUS是单片机课堂教学的先进助手。PROTEUS不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。由于PROTEUS提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台随着科技的发展，“计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。相信在单片机开发应用中PROTEUS也能茯得愈来愈广泛的应用。..........................................河南科技大学课程设计说明书............................................第4页共25页使用Proteus软件进行单片机系统仿真设计，是虚拟仿真技术和计算机多媒体技术相结合的综合运用，有利于培养学生的电路设计能力及仿真软件的操作能力；在单片机课程设计和全国大学生电子设计竞赛中，我们使用Proteus开发环境对学生进行培训，在不需要硬件投入的条件下，学生普遍反映，对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接受，更容易提高。实践证明，在使用Proteus进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作，能极大提高单片机系统设计效率。因此，Proteus有较高的推广利用价值。§1.4Keil软件简介Keil是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（μVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。..........................................河南科技大学课程设计说明书............................................第5页共25页第二章交通灯设计方案及硬件设计§2.1设计思路东西、南北两干道交于一个十字路口，各个路口有一个交通灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。设南北道比东西道的车流量大。（1）当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过，行人通行。时间为25秒。（2）黄灯闪烁3秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。（3）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为30秒。（4）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。§2.2总体方案及结构框图采用标准的