河南機電高等專科學校《嵌入式系統基礎》課程設計報告設計題目：十字路口交通燈系專班部：電子通信工程系業：醫用電子儀器與維護級：091郭呈芬學生姓名：學成號：090411102績：2011年06月25日《嵌入式系統基礎》課程設計任務書嵌入式系統基礎》課程設計任務書1．時間：2011年06月13日~2011年06月24日2.課程設計單位：河南機電高等專科學校3.課程設計目的：掌握《嵌入式系統基礎》課程基本概念、基本原理，具有一定的單片機設計能力，能夠利用所學知識完成設計內容，提高實際動手能力。4.課程設計任務：①參考相關的書籍、資料，根據設計要求完成原理圖設計；②制作電路板并完成調試；③繪制軟件流程圖；④完成軟件設計并完成調試；⑤作好筆記，對自己所發現的疑難問題及時請教解決；⑥聯系自己所學知識，總結本次設計經驗；⑦認真完成課程設計報告。5.設計要求設計和調試一個交通燈控制程序。要求具有如下功能：1.設計基本要求（1）能控制東、西、南、北四個路口的紅黃綠信號燈正常工作。（2）當東西方向放行、南北方向禁行時，東西方向綠燈亮25s，然后黃燈亮5s；南北方向紅燈亮30s。（3）當南北方向放行、東西方向禁行時,南北方向綠燈亮25s，然后黃燈亮5s；東西方向紅燈亮30s。2.附加功能（1）在定時交通信號燈控制的基礎上，利用按鍵增加允許急救車、警車優先通過的要求。當有急救車、警車到達時，路口的信號燈全部變紅，以便讓急救車、警車通過。假定急救車、警車通過時間為10s，急救車、警車通過后，交通燈恢復先前狀態。（2）在交通燈工作同時，利用報警器自動設置人行道的通行提示，當該方向上人行道可以通行前5s，發出報警提示，頻率為1Hz；禁止通行前5s再次發出報警提示，頻率為2Hz。2《嵌入式系統基礎》課程設計報告前言：十字路口的紅綠燈是交通法規的無聲命令，是司機和行人的行為準則。十字路口的交通紅綠燈控制是保證交通安全和道路通暢的關鍵。近年來隨著科技的飛速發展，單片機的應用正在不斷深入，同時帶動傳統控制檢測技術日益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統中，單片機往往作為一個核心部件來使用，僅單片機方面的知識是不夠的，還應根據具體硬件結合，加以完善。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實現這井然有序呢？考的就是交通信號燈的自動指揮系統。交通信號燈控制方式很多。本系統采用MSC-51系列單片機AT89S51為中心器件來設計交通控制器，本系統實用性強、操作簡單、擴展功能能強。信號燈的出現，是交通得以有效管制，對于疏導交通流量，提高道路交通能力，減少交通事故有明顯效果。一、硬件設計1.設計思路及原理框圖(1設計思路把USB編程接口單片機實驗板上的指示燈作為交通燈的紅黃綠燈。根據上北下南，左西右東，分別為各個路口的交通燈顯示。交通燈連接AT89S51的P0口和P2口的P2.7、P2.6、P2.5、P2.4四個接口，根據電路中指示燈的共陽極接法，有低電平時指示燈點亮。這十二個燈分別分配到四個路口，每個路口的三個燈都是紅、黃、綠三種顏色的指示燈。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮提示人們注意紅綠燈的狀態即將切換。(2原理框圖電源發光二極管電路復位電路AT89S51振蕩電路32.采用的芯片功能介紹ATMELAT89S51是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內含4kBytesISP(In-systemprogrammable的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統及80C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統提供高性價比的解決方案。AT89S51單片機具有如下特點：40個引腳，4kBytesFlash片內程序存儲器，128bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內時鐘振蕩器。管腳說明VCC：電源電壓輸入端。：GND：電源地。：P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。FIASH編程時，口作為原碼輸入口，FIASH在P0當進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。PDIP封裝的AT89S51管腳圖P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電4流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信P2號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口除了作為普通I/O口，還有第二功能：P3口的第二功能第二功能P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7名稱TXDINTONT1T0T1WRRD串行數據發送端外部中斷0申請輸入端外部中斷0申請輸入端定時器0計數輸入端定時器0計數輸入端外部RAM寫選通外部RAM讀選通RST：復位輸入端，高電平有效。當振蕩器復位器件時，要保持RST：腳兩個機器周期的高電平時間。XTAL1：片內振蕩器反相放大器和時鐘發生器的輸入端。：XTAL2：片內振蕩器反相放大器的輸出端。：ALE/PROG：ALE/PROG：地址鎖存控制信號：在系統擴展時，ALE用于控制把P0口的輸出低8位地址送鎖存器鎖存起來，以實現低位地址和數據的隔離。ALE有可能是高電平也有可能是低電平，當ALE是高電平時，允許地址鎖存信號，當訪問外部存儲器時，ALE信號負跳變（即由正變負）將P0口上低8位地址信號送入鎖存器。當ALE是低電平時，P0口上的內容和鎖存器輸出一致。PSEN：PSEN：外部程序存儲器讀選通信號：在讀外部ROM時PSEN低電平有效，以實現外部ROM單元的讀操作。（1）、內部ROM讀取時，PSEN不動作；（2）、外部ROM讀取時，在每個機器周期會動作兩次；（3）、外部RAM讀取時，兩個PSEN脈沖被跳過不會輸出；5（4）、外接ROM時，與ROM的OE腳相接。EA/VPP：訪問和序存儲器控制信號EA/VPP（1）、接高電平時：CPU讀取內部程序存儲器（ROM）擴展外部ROM：當讀取內部程序存儲器超過0FFFH（8051）1FFFH（8052）時自動讀取外部ROM。（2）、接低電平時：CPU讀取外部程序存儲器（ROM）在前面的學習中我們已。知道，8031單片機內部是沒有ROM的，那么在應用8031單片機時，這個腳是一直接低電平的。（3）、8751燒寫內部EPROM時，利用此腳輸入21V的燒寫電壓。2.原理圖二、軟件設計1.設計思路根據課程設計要求及USB編程接口單片機實驗板的電路圖進行設計編程。首先讓指示燈全滅，根據要求，讓東西道路通行，即綠燈亮，南北道路禁止通行，紅燈亮，南北路的紅燈亮30秒，同時東西道路的綠燈亮25秒然后熄滅，黃燈點亮5秒。然后東西道路禁止通行，黃燈滅，紅燈點亮30秒，同時南北道路通行，綠燈亮25秒，然后綠燈滅，黃燈點亮5秒。達到設計要求，回歸初始狀態，繼續執行這個程序，循環不止。設計延時1秒的子程序，分別執行25次和5次實現延時25秒和1秒。2.程序流程圖（必須要有）63..具體程序（可選，但流程圖一定要有）ORG0000HSTART:MOVP0,#0FFHMOVP2,#0FFHCLRP0.3CLRP2.6CLRP0.1CLRP0.7MOVR4,#19HLP1:LCALLDY1SDJNZR4,LP1SETBP0.1SETBP0.7CLRP2.7CLRP0.5MOVR4,#05HLP2:LCALLDY1SDJNZR4,LP2SETBP0.3SETBP2.6SETBP2.7SETBP0.5CLRP0.6CLRP0.0CLRP0.4CLRP2.5MOVR4,#19HLP3:LCALLDY1SDJNZR4,LP3SETBP0.4SETBP2.5CLRP0.2CLRP2.6MOVR4,#05HLP4:LCALLDY1SDJNZR4,LP4LJMPSTARTDY1S:MOVR7,#0AHDL1:MOVR6,#0C8HDL2:MOVR5,#0FAHDJNZR5,$DJNZR6,DL2DJNZR7,DL1RET7開始信號初始狀態全滅東西綠燈亮通行；南北紅燈亮，禁止通行延時1s程序執行25次？東西綠燈滅，黃燈亮南北綠燈滅，黃燈亮延時1s程序延時1S執行5次？5次？東西黃燈滅，紅燈亮，禁止通行；南北紅燈滅，綠燈亮通行結束延時1S25次？8END心得體會:回顧起此次單片機課程設計，我仍感慨頗多，學到了很多的的東西。同時不僅鞏固了以前所學的知識，而且還學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。在實際設計中才發現，書本上理論性的東西與實際運用中的還有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯誤思維。一切問題必須要靠自己一點一滴的解決，而在解決的過程中你會發現自己在飛速的提升。對于單片機設計，其硬件電路是一個很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創新能力，它才是一個設計的靈魂所在，因此可以說單片機的設計是軟件和硬件的結合，二者是必不可分的。通過這次課程設計我發現單片機原理應用性很強，只有傲視的講解是不行的，只看也不行，只有自己動手去做才會發現自己確實有太多的不足，許多的原理，程序看似簡單，真正