【正文】 湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 本科生單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 題 目：基于 LCD12864 的交通信號(hào)燈 學(xué) 院：電氣與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 實(shí)事求是，敢為人先 2 交通燈的歷史 1868 年 12 月 10 日，信號(hào)燈家族的第一個(gè)成員就在倫敦議會(huì)大廈的廣場(chǎng)上誕生了，由當(dāng)時(shí)英國(guó)機(jī)械師德 哈特設(shè)計(jì)、制造的燈柱高 7米，身上掛著一盞紅、綠兩色的提燈 煤氣交通信號(hào)燈，這是城市街道的第一盞信號(hào)燈。 1914 年，在美國(guó)的克利夫蘭市才率先恢復(fù)了紅綠燈，不過(guò)，這時(shí)已是 “ 電氣信號(hào)燈 ” 。稍后又在 紐約和芝加哥等城市，相繼重新出現(xiàn)了交通信號(hào)燈。 隨著各種交通工具的發(fā)展和交通指揮的需要，第一盞名副其實(shí)的三色燈 (紅、黃、綠三種標(biāo)志 )于 1918 年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號(hào)街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。 中國(guó)最早的馬路紅綠燈， 則 是于 1928 年出現(xiàn)在上海的英租界。 實(shí)事求是，敢為人先 3 目 錄 第一部分 開(kāi)發(fā)板部分硬件介紹 ................................... 3 一、板上資源分布 ........................................................................................ 3 二、 ADuC848 簡(jiǎn)要介紹 .............................................................................. 5 三、 LCD 顯示模塊 ....................................................................................... 6 第二部分 交通信號(hào)燈的設(shè)計(jì) ....................................... 8 一、題目任務(wù)設(shè)計(jì)要求 ................................................................................ 8 二 、系統(tǒng)原理分析及流程框圖 .................................................................... 8 三、具體程序?qū)崿F(xiàn) ...................................................................................... 10 四、具體操作步驟 ...................................................................................... 18 五、設(shè)計(jì)心得體會(huì) ........................................................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 六、參考文獻(xiàn) .............................................................................................. 21 附 錄一 ： 開(kāi)發(fā)板硬件圖 ............................................... 22 附錄二 ： 單片機(jī)歷史 ................................................... 23 實(shí)事求是，敢為人先 4 第一部分 開(kāi)發(fā)板硬件部分介紹 一、板上資源分布 圖 板上資源分布 3：?jiǎn)纹瑱C(jī) P0、 P P3口引出接口（有限流保護(hù)電阻）； 4：上排圖形點(diǎn)陣 LCD12864的接口、下排 LCD1602的接口； 6：兩路 16位 ADC輸入、可作差分輸入； 8： 12位 DAC輸出、對(duì) DAC輸出進(jìn)行比例放大或者跟隨的運(yùn)放； 9：?jiǎn)纹瑱C(jī) AduC848； 10：無(wú)源蜂鳴器、由單片機(jī) PWM模塊輸出信號(hào)控制； 11： 8位數(shù)碼管； 12： SPI接口； 13： RS232串口（通過(guò)串口在線下載、單步、斷點(diǎn)、運(yùn)行到某一行等方式調(diào)試程序）； 14：步進(jìn)電機(jī)（ 5V、 70歐姆、 6線 4相）接口； 實(shí)事求是，敢為人先 5 15： 8路 LED，從左至右為 LED7~0,分別被 ~； 16：復(fù)位按鍵和下載按鍵； 1 18： IIC總線上的 EEPROM AT24C08和 RTC DS1307； 19： IIC接口； 20： PS/2接口； 21：紅外接收頭； 22：功能選擇和配置插針； 23： 4X4矩陣式鍵盤(pán)或 4個(gè)獨(dú)立按鍵； 24：直流電源輸入； 此外還有紅外二極管（由單片機(jī) PWM 模塊輸出信號(hào)控制）、 USB電源輸入接口。 二、 ADuC848的簡(jiǎn)要介紹 8051based core、 5V供電電壓； 可以通過(guò)串口在線下載程序和單步、斷點(diǎn)、運(yùn)行到某一行等方式調(diào)試程序； 16位 8通道Σ Δ ADC，片內(nèi)有 、 buffer和 PGA； 12位電壓輸出 DAC、 Dual 16BIT Σ Δ DAC； 32kbyte程序存儲(chǔ)器、 4kbyte用戶信息 Flash存儲(chǔ)器、256RAM+2048XRAM(byte)； PLL( MHz max)（片外只需接 ）； 3 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器、看門(mén)狗定時(shí)器； 11中斷源（ 2優(yōu)先級(jí)）、 11位堆棧指針； 24I/O+8模擬或數(shù)字輸入； UART、 SPI和 I2C、高速 115200波特率發(fā)生； 1 Power supply monitor、上電復(fù)位、 Dual 200μ A激勵(lì)電流源。 實(shí)事求是，敢為人先 6 1單片機(jī)引腳分布 三、 LCD 顯示模塊 LCD 顯示信號(hào)連接圖如下圖所示。 實(shí)事求是，敢為人先 7 圖 LCD信號(hào)連接 關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)名和引腳名解釋： （ 1） DISCTRL0～ 4：顯示控制信號(hào)。 （ 2） D0～ D DB0～ DB7：數(shù)據(jù)總線。 （ 3） E： LCD使能信號(hào)。 （ 4） RS：數(shù)據(jù)、指令選擇信號(hào)。 （ 5） RW：讀、寫(xiě)選擇信號(hào)。 （ 6） CS CS2： LCD12864由兩部分組成， CS1和 CS2為選擇信號(hào)。 板上接口 4的上排位 LCD12864的接 口，下排位 LCD1602的接口，排針和排母左對(duì)齊插入。 實(shí)事求是，敢為人先 8 第二部分 交通信號(hào)燈的設(shè)計(jì) 一、 題目任務(wù)設(shè)計(jì)要求 題目設(shè)計(jì)及目的 （ 1）設(shè)計(jì)一智能交通信號(hào)燈。 （ 1）了解交通燈管理的基本工作原理 （ 2）熟悉 ADuC848 的工作原理和應(yīng)用編程 （ 3）熟悉 ADuC848 并行接口的各種工作方式和應(yīng)用 （ 4）熟悉 AT89C51 計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器的工作方式和應(yīng)用編程外部中斷的方法 （ 5）掌握 LCD 顯示問(wèn)題的解決 題目設(shè)計(jì)要求 （ 1）了解實(shí)際交通燈的變化規(guī)律（以十字路口為例） （ 2）要求用 LCD顯示字符“紅、黃、綠”（或字母 r、 y、 g）代替相應(yīng)的信號(hào)燈 （ 3）要求有東西、南北四組信號(hào)燈顯示，并顯示對(duì)應(yīng)的時(shí)間 （ 4）時(shí)間要求倒計(jì)時(shí)顯示，計(jì)時(shí)時(shí)間到，對(duì)應(yīng)的信號(hào)準(zhǔn)確切換 （ 5）信號(hào)燈按一定的規(guī)律閃爍，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的交通管理 （ 6）能實(shí)現(xiàn)緊急事件處理（例如救護(hù)車的通行等），可用蜂鳴器報(bào)警和特殊數(shù)字顯示 （ 7）可根據(jù)交通流量智能調(diào)整各路段的通行時(shí)間 （ 8）顯示北京時(shí)間，可調(diào)整 二、系統(tǒng)原理分析及程序流程框圖 交通燈通常指由紅、黃、綠三種顏色燈組成用來(lái)指揮交通的信號(hào)燈。綠燈亮?xí)r，準(zhǔn)許車輛通行，黃燈亮?xí)r，已越過(guò)停止線的車輛可以繼續(xù)通行；紅燈亮 時(shí)，禁止車輛通行。 下圖為一種紅綠燈的顯示狀態(tài)圖 狀態(tài)一： 設(shè)東西向?yàn)橹鞲傻?，東西向綠燈定為紅 紅 綠 綠 實(shí)事求是，敢為人先 9 20s. 狀態(tài)二 設(shè)定黃燈時(shí)間為 5s。 狀態(tài)三 南北向?yàn)楦备傻?，南北向綠燈設(shè)為 10s 狀態(tài)四 南北向黃燈也設(shè)為 5s. 緊急狀態(tài) ： 此時(shí)為緊急狀態(tài)，所有燈為紅燈，所有車輛禁止通行，觸發(fā)緊急狀態(tài)由緊急按鈕觸發(fā)，再次觸發(fā)，則解除緊急狀態(tài)，回到原來(lái)狀態(tài)。 車流量處理。 首先根據(jù)兩條道路的車流量劃分為主干道和副干道，主干道紅 紅 紅 紅 黃 黃 紅 紅 綠 綠 紅 紅 紅 紅 黃 黃 實(shí)事求是，敢為人先 10 和副干道的綠燈時(shí)間設(shè)置不一樣，主干道的綠燈時(shí)間設(shè)置的較長(zhǎng)，紅燈時(shí)間等于另一條道路的綠燈時(shí)間與黃燈時(shí)間之和。其次，考慮有車流高峰時(shí)期，在本次設(shè)計(jì)中，設(shè)置北京時(shí)間 18： 00:00—— 20:00:00為車流量高峰時(shí)期，在此時(shí)期，亮燈時(shí)間會(huì)變成另一個(gè)設(shè)定值，具體設(shè)置可依據(jù)實(shí)踐情況設(shè)置，本次設(shè)計(jì)中將主干道，副干道綠燈實(shí)踐均延長(zhǎng) ，亮燈時(shí)間為正常設(shè)定時(shí)間。 倒計(jì)時(shí)顯示。 東西南北四個(gè)方向各有一個(gè)倒計(jì)時(shí)顯示，倒計(jì)時(shí)數(shù)字表示當(dāng)前亮燈的剩余時(shí)間。因?yàn)橄鄬?duì)的方向顯示相同，因而本次設(shè)計(jì)中只兩個(gè)倒計(jì)時(shí)顯示，一個(gè)表示南北方向，一個(gè)表示東西方向。計(jì)時(shí)的快慢通過(guò)改變對(duì)頻率的計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)。 北京時(shí)間顯示。 本次設(shè)計(jì)中， 12864LCD 顯示屏第一行顯示北京時(shí)間的時(shí)、分、秒，時(shí)間可調(diào)。北京時(shí)間功能采用 T0 計(jì)時(shí)器中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)。 ADuC848的 core clock 頻率默認(rèn)為 ，定時(shí)器 0 的時(shí) 鐘為 core clock， 1572864=65536*24。故將定時(shí)器 0 設(shè)置為 16 位計(jì)數(shù)模式，且初值為 0，無(wú)需在定時(shí)器溢出中斷中給定時(shí)器賦初值（中斷溢出就開(kāi)始執(zhí)行中斷程序，計(jì)數(shù)器為加法計(jì)數(shù)器，從 0加到 65536）。每 65536個(gè) core clock 周期將產(chǎn)生一次中斷，在中斷處理程序中累計(jì)中斷次數(shù)，當(dāng)有 24 次中斷產(chǎn)生時(shí)即為 1秒，進(jìn)行計(jì)時(shí)。 實(shí)事求是，敢為人先 11 主程序流程圖 開(kāi)始 設(shè)置定時(shí)方式，初始化 運(yùn)行過(guò)程 Key 是否有輸出 Y N 是否 Key==16 是否 Key==13 緊急狀態(tài) 北京時(shí)間調(diào)節(jié) Y N Y N 實(shí)事求是，敢為人先 12 交通燈顯示流程圖 狀態(tài)一 開(kāi)始 是否 green[0]==0 狀態(tài)二 是否 red[1]==0 狀態(tài)三 是否 green[1]==0 狀態(tài)四 是否 red[0]==0 N Y Y N N N Y Y 實(shí)事求是，敢為人先 13 三、具體程序?qū)崿F(xiàn) include include include include define unchar unsigned char define unint unsigned int sbit buzzer=P2^6。 unchar green[2]={50,30}。 unchar yellow[2]={5,5}。 unchar red[2]={