单片机。
课程设计。工学院学院机械设计制造及自动化专业。
学号 070105108
学生姓名焦圣松
班级 07机电3班
指导教师冯振伟
完成日期 2010 年 12 月 23 日。
目录。1.概述3
1.1设计的目的3
1.2设计的意义3
2.方案论证与设计3
2.1.设计内容3
2.2设计方案3
2.3总体设计与论证5
3.功能描述6
3.1.系统硬件的电路设计6
3.2.系统主要程序的设计6
4.系统设计总程序8
5.设计调试心得体会15
6.参考文献15
课程设计说明——交通信号灯控制系统的设计。
一、概述。1. 课程设计的目的。
本设计是《单片机原理与应用系统设计》课程的综合训练，我们通过理论学习，课题选择，资料查阅，软、硬件设计，系统调试等环节，巩固和提高所学的知识及应用水平．学会从提出问题，观察与分析问题，到最终解决问题科学方法．培养我们严谨的工作作风，务实的工作态度。为今后的毕业设计、及从事微机控制系统的设计与维护奠定坚实的基础。
2.课程设计的意义。
本设计的意义在于通过具体的控制系统的设计，掌握微机控制系统设计的一般方法和处理问题的思路，特别是一些常用的技术手段。使我们能在实践教学环境中累积设计经验，开拓思维空间，全面提高个人的综合能力。
二、方案设计与论证。
1.设计内容：
本设计是在车辆通行繁忙的十字交叉路口设置的交通灯控制系统，其特点是：在十字路口的支线、干线的车辆通行时间不等，同时设有道路应急控制。具体的情况是：
在正常的情况下，通行道路时间设为20秒，禁行道路时间设为25秒；当通行线路绿转黄灯时设为5秒显示，并且黄灯要闪烁；并且设置中断程序，表示救护车来临时的应急状态，此时东西，南北道路都变为红灯并显示10秒计时；并用16×16点阵显示的相应字符，计时完毕后恢复之前的状态。道路通行与禁止通行以及救护车来临时的各个状态用16×16点阵显示相应字符来显示；
设计中以ｍｃｓ单片机为主控器，作适当的存储器，显示器，、六盏led指示灯的扩展成一个路**通灯控制系统。
2.设计方案：
1）硬件设计(硬件结构图如下图所示)
硬件系统在该系统中的作用主要是进行数据的传送，特殊状态的控制，有关逻辑的计算，并且提供显示，此外系统运行的安全可靠性要靠硬件系统来实现。硬件系统的设计还应满足以下原则：
1） 满足系统的设计要求，易于操作维护。
2） 系统功能灵活，便于扩展。
硬件系统的设计主要包括下面的工作：
a ：用8段数码管动态显示东西和南北道路的禁止与通行秒数。对应4位8段数码管，按地址输出相应数据，就可以实现对显示器的控制。
8位段码、8位位码是由两片74ls374输出。位码经mc1413倒相驱动后，选择相应显示位。
b ：配置6个lｅｄ显示器：分别表示东西和南北方向道路的红、绿、黄灯。分别循环表示4种状态。
c ：用实验箱上的16×16led点阵显示器，编写显示符号字符程序，标志道路通**况的显示。
d ：用实验箱上的负脉冲发生器，作为外部中断的输入信号。控制外部中断的发生。
2）软件设计。
设计说明：因为本实验是交通灯控制实验，所以要先了解实际交通灯的变化规律。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。过一段时间转状态2，南北绿灯转亮黄灯闪几次，延时5秒，东西仍然红灯。
再转状态3，东西绿灯通车，南北红灯。过一段时间转状态4，东西绿灯转亮黄灯闪几次，延时5秒，南北仍然红灯。最后循环至状态1。
各个状态对应显示字符。
在该系统的软件设计中用到的是模块程序设计，主要的模块程序是显示的模块程序，它包括显示红绿灯的时间倒计时和各个状态的表示字符的转换。通过软件分块的设计使系统功能明了容易实现。
正常显示状态：动态显示车辆通行时间，其格式大致为(包括应急状态时的显示)；以及显示响应字符：
南北通行时间显示位。
东西通行时间显示位
16×16led点阵字符显示。
3．总体设计与论证。
a: 首先根据该设计的特点，把出现的情况进行分析整理，得到以下几种情况：
1）通行道：占时25秒，显示如上图所示的位码；
2）禁行道： 占时20秒，显示如上图所示的位码；
3）同时通行道倒计时至5秒时，禁行道跳转5秒倒计时；
4）在黄灯转红灯时，黄灯闪烁，变黄灯延时五秒变红灯；
5）救护车来临时，都变为红灯占时10秒，能恢复之前状态。
b：根据以上的情况分析，经过思路的整理大家统一得到了整体的设计框架图，及程序流程图和硬件图。
c:我门的的系统设计过程中，实验系统主要采用的是模块化设计。这次系统设计中用到的模块是：
1红绿灯显示倒计时模块，2黄灯闪烁显示模块，3 16×16点阵显示字符显示模块，4 中断急救车到来中断及显示模块，5 延时模块。
这次系统设计过程中要将这几个模块按照逻辑与设计要求把它们与8031做连接，实现以上特点。
d：这次设计当中初步决定所需要实验箱接口：16×16led点阵，16×16_cs接cs3;外部中断int0
负脉冲接p3.2;led灯显示，p0-p5接l0-l5;倒计时显示8255_cs接cso.
e：硬件设计：电路图为附件。
f：软件设计：显示程序，显示程序为主程序，子程序有延时程序。
三、功能描述。
本系统由单片机系统、发光二极管、交通灯演示系统、中断系统、倒计时显示系统、点阵显示系统组成，单片机作为主控制器用于十字路口的车辆的交通管理，每个方向具有禁止、通行、慢行3种通行指示灯，计时牌显示路口通行转换剩余时间。另外，在特种车辆如通过路口时，系统可自动转为特种车辆放行，其他车辆禁止通行的状态，10s后系统自动恢复正常管理。
1. 系统硬件电路的设计
整套电路系统由控制系统模块、通行灯输出控制显示模块、时间显示模块、点阵显示模块和急救特种车辆控制模块等组成。
1、主控制系统
由主程序的四个状态循环显示程序控制。并设置一个外部中断，p3.2口接受一个负脉冲的控制，特种车通过时使用外中断int0口（p3.2）。
2、通行灯输出控制
道**通灯指示采用红黄绿色发光二极管。单片机的p0-p5口用于控制发光二级管l0-l5，用于控制东西南北方向的红绿灯状态转换。分别由各个状态下的程序控制。
3、时间显示模块。
道口通行剩余时间采用红色8段led发光数码管显示，采用共阳数码管。由倒计时显示8255_cs接cso来扩展。分别由程序中的位显示控制和段显示控制程序来设定计时功能。
同时调用延时程序控制响应显示时间。
4、特种车辆自动控制模块
在特种车辆到来时能自动关闭所有灯，让特种车通过。设计中采用外部中断作为特种车的发生器，使用实时中断来影响特种车的通行要求。由外部中断int0负脉冲接p3.2来接受外部中断信号。
2. 系统主要程序的设计。
1．主程序流程图。
主程序中主要是一个死循环，不停的循环四个状态。
2．按键中断子程序图。
它包含倒计时秒数调整为10秒和红灯紧急状态两个状态。主程序中放了一个中断指令，当有按键按下的时候，程序就自动的跳转到中断程序处理。当程序执行完毕的时候就自动返回到主程序。
就可以返回正常状态。
3．数码管倒计时程序图。
分别显示东西和南北方向的倒计时秒数。
4. 红绿灯显示程序图。
分别对应四种状态的红绿灯显示。
5. 延时子程序的计算：
采用寄存器r0、r1、r2作为记数值，r2中暂存1，r1中存0。当减1后变为255即r1中存数256。r0中存数#0b2h即178。各指令共占指令周期数为（见图延时程序后所附）
delay2延时为：
n=（2+2+2+1+1+2*178）+255*（1+1+2+2*178）=9164。
共计9164个指令周期，而系统晶振为11.0592。所以t=12/11.0592=1.085（微秒）
延时delay2为：
t=9164*1.085/1000000=0.09996
约等于0.1（秒）通过改变r2的值可以改变延时的秒数。
功能测试。1．状态灯显示测试。
当电路连接完毕后，将写好的测试程序刷写到芯片内，通电即可检测。
2．数码管的测试。
将串口的和电路板上的接口连接，将写好的测试程序刷写到芯片内，开电源即可测试。
3．整体电路测试。
系统上电，刷写好程序即可开始测试，观测一个周期（共计s1～s4四个状态，默认一个。
周期）灯的显示状态是否正常，同时观察倒计的计数是否正常。
四、系统设计主程序：
outbit equ 08002h
outseg equ 08004h
rowlow equ 0b002h; 行低八位地址。
rowhigh equ 0b003h; 行高八位地址。
collow equ 0b000h; 列低八位地址。
colhigh equ 0b001h; 列高八位地址。
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