长通杯论文.docx
- 文档编号:6803976
- 上传时间:2023-01-10
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:466.11KB
长通杯论文.docx
《长通杯论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《长通杯论文.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
长通杯论文
第十届
长通杯电子设计大赛论文
AT89C52单片机实现智能交通灯功能
组长:
王位权电技112班
组员:
林纯电技112班
吴薇电技112班
联系方式:
138********
目录
一、摘要-3-
二、引言-3-
三、设计任务-3-
1、系统设计要点-3-
2、系统方案-3-
2.1、方案比较与选择-3-
2.1.1、显示器件选择与论证-4-
2.1.2、控制器选择与论证-4-
2.1.3、材料选择与论证-4-
3、理论分析与计算-4-
3.1、用定时器为发光二极管和数码管显示定时方法-4-
3.2、按键调时方法-4-
4、电路与程序设计-5-
4.1、电路的设计-5-
4.1.1、总体框图设计-5-
4.1.2、52单片机接口电路-5-
4.1.3、按键电路-6-
4.1.4、显示数码管电路-7-
4.1.5、P1口和交通灯连接电路-7-
4.1.6、紧急模式和夜间模式连接电路-8-
4.2、程序设计-8-
4.2.1、定时器中断子程序流程图-8-
4.2.2、夜间模式和紧急模式子程序流程图-9-
4.2.3、LCD子程序流程图-10-
5、测试方案与测试结果-10-
5.1、测试方案-10-
5.2、测试结果-11-
四、设计总结与心得-11-
五、附录-14-
附录1:
电路原理图-14-
附录2:
汇编语言源程序-14-
附录3:
P3口赋值查询表程序-21-
一、摘要
智能交通灯在运行过程中,必须保证路口东西、南北两个方向车辆交错行驶,且顺序为:
东西方向——绿灯27s黄灯3s(闪烁)红灯30;南北方向——红灯30s绿灯27s黄灯3s(闪烁)并依此顺序循环下去。
以上问题将使用AT89S52单片机内置定时器通过编写汇编语言程序来解决,同时通过软件和焊接硬件两方面实现功能的仿真,达到预期目标,具有时间稳定、实用性强的特点。
二、引言
随着微电子技术的发展,使单片微型计算机也得到迅速的发展。
单片微型计算机就是将中央处理单元、存储器、定时/计数器和多种接口都集成到一块电路芯片上的微型计算机,它特别适用于控制领域,故又称为微控制器。
智能交通的定时控制、时间显示、夜间模式和紧急模式的实现与切换、LCD液晶屏的显示都是基于单片机的控制系统进行拓展的。
三、设计任务
1、系统设计要点
系统设计主要包括硬件和软件两大部分,依据控制交通灯系统的工作原理和技术性能,将硬件和软件分开设计。
硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图,然后进行调试、测试,以达到设计要求。
软件设计部分首先完成系统总框图和各模块的功能设计,采用模块化系统设计方法,现编写各个功能模块子程序,然后进行组合与调整,再对仿真软件KEIL和PROTEUS对进行调试、测试。
2、系统方案
2.1、方案比较与选择
2.1.1、显示器件选择与论证
显示模块主要显示对车辆的行驶和停止的倒计时及路面信息有以下两种显示方案。
方案一:
使用液晶屏显示时间。
液晶显示屏(LCD)具有轻薄短小,耗电量低、无辐射危险、可视面积大等优点,但由于只需要显示倒计时时间,且LCD编程工作量大,亮度低,成本大,不易维护,故选用LCD实现路面信息的显示。
方案二:
使用传统的数码管显示,数码管分为共阴共阳两类,具有低功耗、低损耗、低电压、寿命长、对外界环境要求低,同时具有精度高、称量快、精确可靠、操作简单等优点。
数码显示是采用单片机汇编显示数字,程序编译容易,资源占用较少。
基于对功能齐全性的考虑,我们选用方案一显示路面信息,方案二(共阳)显示灯控时间的倒计时。
2.1.2、控制器选择与论证
方案一:
采用FPGA(现场可编程门阵列)作为系统的控制器.FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能,规模大,密度高,并且可以用EDA软件仿真,易于进行功能拓展.FPGA采用并行的输入输出方式,提高了系统的处理速度,适合作为大规模实时系统的控制核心。
但由于交通灯对数据处理的速度要求不高,FPGA高速处理的优势得不到充分体现,并且由于其成本偏高,从经济性方面考虑并不适合,而且芯片引脚较多,加重了电路设计和实际焊接的工作。
方案二:
采用AT89C52单片机作为系统控制器的CPU方案,其算术运算功能强,软件编程灵活、自由度大,不同于EDA技术对电路图的描述,汇编语言可以用软件编程实现各种算法和逻辑控制,并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点,使其在各个领域应用广泛。
出于对市场供应情况和价格方面的考虑,我们采用方案二。
2.1.3、材料选择与论证
方案一:
型号较大的洞洞板,这种板直接将多个芯片插口直接用铜漆短路,外圈有两条长直导线,这样接地接高电平都很方便,但是由于成本较高,经济型不好,且长的短路线在焊接时不易成点,对硬件部分产生较高难度。
方案二:
型号较小的洞洞板。
这种板价格不高,灵活性大,实现交通灯的模型的分立部分有较高的优势。
采用“小洞洞”的铜漆,让焊接工作变得容易,同时,由于灵活度大,裁剪起来也更加方便,最后的拼接工作难度也不高,是个较好的方案。
基于对焊接工作难易程度和经济性的考虑,本次设计选用用方案二。
(面包板,长短导线、cpu传输线)
3、理论分析与计算
3.1、用定时器为发光二极管和数码管显示定时方法
首先本设计方案选用T0定时器的方式一:
十六位定时/计数器,对于晶振11.0592M的CPU定时器最终要实现每秒的跳变,故定时初值选择整十或整百以便于更准确地计算1s,为了使计算更加方便,将50ms赋给定时器初值。
计算方法如下:
设初值为X
机器周期=1
s=
,则有
将X化为十六进制数,即X=B03CH=1011000000111110B。
所以,T0的初值为TH0=0B0H,TL0=3CH。
3.2、按键调时方法
基本要求:
通过按钮可以进行增减两个十字交叉方向各自的倒计时时间。
实现方法:
倒计时的初值被赋在T0定时器中,这样赋值指令需要通过按键的状态(高低电平所代表的二进制数)送入到存放初值的地址中,实现此功能的同时要注意二进制和十进制数的转换,由于要显示的十进制数是用数码管显示的,故二者转换采用查表指令的方法得以实现。
4、电路与程序设计
4.1、电路的设计
4.1.1、总体框图设计
系统总体框图如图1所示。
图1
4.1.2、52单片机接口电路
单片机是微型计算机,能通过程序编写实现较复杂的计算和是连接电路后的仿真,单片机共有40个引脚:
分为电源和时钟引脚、控制引脚、I/O口引脚三大类,其中第一类引脚须接成单片机应用的最小系统,第二类引脚作为单片机应用的控制端口,第三类引脚负责数据的输入与输出。
本次设计将需要用到单片机定时器中断和外部中断,这时需要用到P3口的第二功能——P3.2和P3.3分别是外部中断0和外部中断1的输入引脚。
除此之外,单片机的P0口将作为发挥部分数码管的动态扫描输入端,P1口作为发光二极管的输入端。
P2.0和P2.1作为数码管的使能端,其余P2口作为按钮调时的输入端。
单片机接口电路如图2。
图2上下分别为单片机全部引脚及名称和最小系统接法
4.1.3、按钮调时电路
本设计通过对P3口高低电平的状态判断,实现数码管和发光二极管开启时间的赋值。
其电路图如图3。
图3按钮调时电路
4.1.4、显示数码管电路
本设计使用的是共阳数码管(10个引脚),当给使能端高电平时,数码管被点亮。
电路图如图4。
图4数码管显示电路
4.1.5、P1口和交通灯连接电路
当给P1口低电平的时候,发光二极管被点亮。
电路图如图5。
图5P1口和交通灯连接电路
4.1.6、夜间模式和紧急模式连接电路,如图6。
图6
4.2、程序设计
4.2.1、定时器中断子程序流程图
图7定时器中断子程序流程图
图7所示的程序实现给数码管和交通灯30s定时的功能,只要时间一到,显示程序将会发生切换,数码管也会进行倒计时,单位是s。
4.2.2、夜间模式和紧急模式子程序流程图
图8夜间模式和紧急模式子程序流程图
4.2.3、LCD子程序流程图
图9LCD子程序显示流程图
5、测试方案与测试结果
5.1、测试方案
基本要求
(1):
各路口有红、黄、绿三种颜色的交通灯,两个十字交叉的方向交替闪烁。
显示的顺序为绿灯、黄灯(闪烁3s)、红灯。
分别用红、黄、绿三种颜色的发光二极管表示红灯、绿灯、黄灯。
允许通行或禁止的时间都默认为30秒。
故在某一方向绿灯数码管倒计时到3时,开启黄灯的闪烁,同时另一方向的红灯状态不变,为了达到警示作用,倒数321时将第一位数码管关闭。
(2):
夜间模式和紧急模式的切换。
可以通过按钮进行夜间模式和紧急模式的切换。
夜间模式双向黄灯(闪烁),不切换绿灯和红灯。
紧急模式双向红灯显示。
外部中断0和外部中断1的优先级设成最高,同时保护现场,将PSW(程序状态字寄存器)中有用的寄存器保护好,执行中断之后入栈。
(3):
通过按钮可以进行增减两个十字交叉方向各自的倒计时时间。
将P2口所接的高低电平的状态作为数码管和发光二极管显示的初值,也就是P3口的二进制数作为初值,这时需要计算二进制和十进制数的转换。
发挥部分
(1):
所用共阳数码管共有十个引脚,两位是使能端(高电平有效),在焊接实物的时候由于引脚多且紧密,容易短路,需要随时随地用万用表检查连线是否正常。
在赋值时,把A累加器内容直接赋给P1,需要注意的是下一次倒计时之前把B内容赋给A累加器,以保证显示完整正常。
同时,由于单片机引脚输出电流较小,故添加三极管放大电路使数码管亮度达到最佳。
5.2、测试结果
数码管倒计时
30-3s
3-0s
30-3s
3-0s
30-3s
3-0s
东西方向
绿灯亮
黄灯闪烁
红灯亮
红灯亮
绿灯亮
黄灯闪烁
南北方向
红灯亮
红灯亮
绿灯亮
黄灯闪烁
红灯亮
红灯亮
表1最终实现的功能测试结果
四、设计总结与心得
组长—王位权:
通过这次长通杯比赛,我不仅学会了很多电子技术,还学会了如何团体合作,相互配合。
这次长通杯杯赛是漫长的,艰辛的,在一开始决定参加比赛的那刻起,就开始四处收集资料,图书馆,网络成为我们不可缺少的工具。
我是负责硬件部分的,但是在没发器件之前,我希望可以帮帮我的队友,和他们一起研究程序,废寝忘食。
虽然很累,但是在有了成果之后,是多么得开心,自豪。
焊器件的阶段是艰辛的,细细的导线,小小的孔,他们的各种连接经常让我自己都看着眼花,但我们并不怕,因为我们知道,我们努力了,胜利将会在眼前。
我们拿着学校给我们提供的工具包,感觉学校为我们做得好多,所有的工具都是新的,这让我们更有动力,不能辜负学校对我们的支持。
在做交通灯设计的过程中,我懂得了,这个任务仅靠一个人的力量是难以完成的,一个人的力量终究是有限的。
在遇到困难的时候,在你要放弃的时候,队友的鼓励与支持会让我们振奋起来,继续努力。
作为小组中的一员,我们就应该担当起自己的责任,我们答应别人的,再苦再累,我们也要去做,因为这是我们的责任,不想让队友失望。
长通杯比赛即将结束了,回味还是无穷的,在这里谢谢学校对我们的支持,老师对我们的帮助,队友给我的支持与鼓励,如果有下一次比赛,我还会参加,因为我们会收获很多。
组员1—林纯:
通过这次长通杯,我只学会了一件事——每个人的能力是有限的,个人无法完成的事,我们可以通过合作来完成它。
但是,我发现,合作不是人人都会的。
一个项目要想使它完成地尽善尽美,需要有以下几个步骤:
器件准备、方案讨论及设计、动手实践,这样才能使这个项目顺利地达到我们所要预期的目的。
而在这个过程中,如何去与组内人员讨论、交流是我这次设计所获得的最大的收获。
我们现在个人表现的机会越来越少,而需要合作的项目越来越多,所以这次设计我学到的更多的是来自实验之外的东西。
通过这次设计,使我更加全面地掌握了汇编语言和单片机的内部构造。
同时,我明白了每个人都有自己不同的性格和喜好,在交流的过程中,我们应该以一颗感恩的心去倾听和吸取他人的长处。
一个好的团队,必须具备和谐的氛围,只有在这样的团队中,个人才会发挥出他最大的能力。
最后感谢学校给我们提供这样的机会,这样的经历我将一生受用。
组员2—吴薇:
在本次设计过程中,我主要负责了编写程序和报告撰写部分,在前期的程序编写过程中,遇到了很多问题。
首先是确定程序纲领,然后编写各部分子程序,同时再和主程序加以整合,这时就容易出现很多错误,仿真时也会混乱,我采取的解决办法是编程时随时记录相关寄存器状态或引脚状态,保持注意力高速集中,最终实现了预想功能,那一刻,我们组都很高兴。
然后的问题就是出现在夜间模式和紧急模式的切换中,原定采取中断办法实现,但修改很长时间,甚至连续几天都是第二天一两点才睡,然而在中断执行之后,给高电平不返回,还是停留在原地,或者数码管显示乱码,最后才采取的解决办法是不用中断,在主程序中直接判断高低电平,这样返回的语句和最后的赋值也显得容易一些。
最后就是实验报告的撰写了,这篇论文的完成我收获了很多WORD软件的不常用功能,如数学公式,框图绘制,表格绘制,在插入电路图时,还用到了美图软件,对选择方案的论证部分也查阅了很所资料,现在我能得意地说,经过这么多天日夜操劳,我收获了很多很多。
附录
附录1:
电路原理图
附录2:
汇编语言源程序
org0000h;东西绿灯:
p1.1南北绿灯:
p1.6
ajmpmain;东西黄灯:
p1.2南北黄灯:
p1.7
org000bh;东西红灯:
p1.0南北红灯:
p1.5
ajmpinti0
org0030h
main:
movtmod,#01h
movie,#82h;中断开放
movth0,#4ch
movtl0,#00h
movsp,#60h
mov31h,p3;东西绿灯初值30秒
clr4fh;清标志位
setbtr0;启动T0
clrp1.1;开东西绿灯
clrp1.5;开南北红灯
loop:
lcalldisplay
ajmploop;调用显示子程序
inti0:
pushpsw
clrea
movth0,#4ch
movtl0,#00h
inc35h
mova,35h
cjnea,#20,out;判1秒是否到时
mov35h,#00
jb4fh,yi
ji:
jnbp1.4,jinji
nt:
jnbp1.3,yejian
setbp1.0
clrp1.1
clrp1.5
dec31h;东西时间每秒减1
mova,31h
cjnea,#03h,out;判是否到27秒
setbp2.0;到27秒关十位时间显示
clrp2.1
setbp1.1;灭东西绿灯
clrp1.2;东西黄灯显示
calldelay4
ji1:
jnbp1.4,jinji
nt1:
jnbp1.3,yejian
setbp1.2
movp0,#0f9h
calldelay
sjmper
out:
setbea
poppsw
reti
er:
clrp2.0
clrp2.1
mov31h,p3;东西时间赋30秒初值
setb4fh
setbp1.5;关南北红灯
clrp1.0;点亮东西红灯
clrp1.6;点亮南北绿灯
sjmpout
yi:
dec31h;东西时间每秒减1
ji4:
jnbp1.4,jinji1
nt4:
jnbp1.3,yejian1
clrp1.0
clrp1.6
setbp1.5
mova,31h
cjnea,#03h,out;判是否到27秒
setbp2.0;到27秒关十位时间显示
clrp2.1;
setbp1.6;关南北绿灯
clrp1.7;南北黄灯显示
calldelay5
setbp1.7
movp0,#0f9h
calldelay
mov31h,p3;东西时间重赋30秒初值
setbp1.0;关东西红灯
clr4fh
ljmpinti0
jinji:
setbp2.0
setbp2.1
clrp1.0
clrp1.5
setbp1.1
setbp1.2
setbp1.6
setbp1.7
ljmpji
ret
yejian:
setbp2.0
setbp2.1
clrp1.2
clrp1.7
setbp1.0
setbp1.1
setbp1.5
setbp1.6
lcalldelay
setbp1.2
setbp1.7
lcalldelay
ljmpji
ret
jinji1:
setbp2.0
setbp2.1
clrp1.0
clrp1.5
setbp1.1
setbp1.2
setbp1.6
setbp1.7
ljmpji4
ret
yejian1:
setbp2.0
setbp2.1
clrp1.2
clrp1.7
setbp1.0
setbp1.1
setbp1.5
setbp1.6
lcalldelay
setbp1.2
setbp1.7
lcalldelay
ljmpji4
ret
delay4:
movp0,#0b0h
calldelay
ji2:
jnbp1.4,jinji
nt2:
jnbp1.3,yejian
setbp1.2
movp0,#0b0h
calldelay
clrp1.2
movp0,#0a4h
calldelay
ji3:
jnbp1.4,jinji
nt3:
jnbp1.3,yejian
setbp1.2
movp0,#0a4h
calldelay
clrp1.2
movp0,#0f9h
calldelay
ret
delay5:
movp0,#0b0h
calldelay
ji6:
jnbp1.4,jinji1
nt6:
jnbp1.3,yejian1
setbp1.7
movp0,#0b0h
calldelay
clrp1.7
movp0,#0a4h
calldelay
ji7:
jnbp1.4,jinji1
nt7:
jnbp1.3,yejian1
setbp1.7
movp0,#0a4h
calldelay
clrp1.7
movp0,#0f9h
calldelay
ret
display:
mova,31h;东西方向时间显示
movb,#10
divab
mov20h,a
mov21h,b
disp1:
mova,20h
movdptr,#table
movca,@a+dptr
movp0,a
clrp2.0
lcalldel1ms
setbp2.0
disp2:
mova,21h
movdptr,#table
movca,@a+dptr
movp0,a
clrp2.1
lcalldel1ms
setbp2.1
ret
delay:
;0.5秒调试程序
movr3,#5
dv3:
movr1,#200
dv2:
movr2,#249
dv1:
djnzr2,dv1
djnzr1,dv2
djnzr3,dv3
ret
table:
db0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h
;0-9数字
del1ms:
movr7,#10;1ms延时子程序
d1:
movr6,#50
djnzr6,$
djnzr7,d1
ret
del500ms:
movr5,#5;500ms延时子程序
del3:
movr4,#200
del4:
movr3,#250
djnzr3,$
djnzr4,del4
djnzr5,del3
ret
附录3:
P3口赋值查询表
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 长通杯 论文