基于LCD12864的交通信号灯本科单片机课程设计报告.docx

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基于LCD12864的交通信号灯本科单片机课程设计报告

湖南大学电气与信息工程学院

本科生单片机课程设计

题　　　目：

基于LCD12864的交通信号灯

学院：

电气与信息工程学院

专　　　业：

电气工程及其自动化

交通灯的历史

1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德·哈特设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯--煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。

1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过，这时已是“电气信号灯”。

稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继重新出现了交通信号灯。

随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯（红、黄、绿三种标志）于1918年诞生。

它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。

中国最早的马路红绿灯，则是于1928年出现在上海的英租界。

第一部分开发板硬件部分介绍

一、板上资源分布

图1.1板上资源分布

1、2、3：

单片机P0、P2、P3口引出接口（有限流保护电阻）；

4：

上排图形点阵LCD12864的接口、下排LCD1602的接口；

5、6：

两路16位ADC输入、可作差分输入；

7、8：

12位DAC输出、对DAC输出进行比例放大或者跟随的运放；

9：

单片机AduC848；

10：

无源蜂鸣器、由单片机PWM模块输出信号控制；

11：

8位数码管；

12：

SPI接口；

13：

RS232串口（通过串口在线下载、单步、断点、运行到某一行等方式调试程序）；

14：

步进电机（5V、70欧姆、6线4相）接口；

15：

8路LED，从左至右为LED7~0,分别被P0.7~P0.0控制；

16：

复位按键和下载按键；

17、18：

IIC总线上的EEPROMAT24C08和RTCDS1307；

19：

IIC接口；

20：

PS/2接口；

21：

红外接收头；

22：

功能选择和配置插针；

23：

4X4矩阵式键盘或4个独立按键；

24：

直流电源输入；

此外还有红外二极管（由单片机PWM模块输出信号控制）、USB电源输入接口。

二、ADuC848的简要介绍

1、8051-basedcore、5V供电电压；

2、可以通过串口在线下载程序和单步、断点、运行到某一行等方式调试程序；

3、16位8通道Σ-ΔADC，片内有1.25V参考电压、buffer和PGA；

4、12位电压输出DAC、Dual16-BITΣ-ΔDAC；

5、32kbyte程序存储器、4kbyte用户信息Flash存储器、256RAM+2048XRAM（byte）；

6、PLL（12.58MHzmax）（片外只需接32.768kHz晶振）；

7、3×16位定时/计数器、看门狗定时器；

8、11中断源（2优先级）、11位堆栈指针；

9、24I/O+8模拟或数字输入；

10、UART、SPI和I2C、高速115200波特率发生；

11、Powersupplymonitor、上电复位、Dual200μA激励电流源。

12、单片机引脚分布

三、LCD显示模块

LCD显示信号连接图如下图所示。

图1.7LCD信号连接

关键网络名和引脚名解释：

（1）DISCTRL0～4：

显示控制信号。

（2）D0～D7、DB0～DB7：

数据总线。

（3）E：

LCD使能信号。

（4）RS：

数据、指令选择信号。

（5）RW：

读、写选择信号。

（6）CS1、CS2：

LCD12864由两部分组成，CS1和CS2为选择信号。

板上接口4的上排位LCD12864的接口，下排位LCD1602的接口，排针和排母左对齐插入。

第二部分交通信号灯的设计

1、题目任务设计要求

1、题目设计及目的

（1）设计一智能交通信号灯。

（1）了解交通灯管理的基本工作原理

（2）熟悉ADuC848的工作原理和应用编程

（3）熟悉ADuC848并行接口的各种工作方式和应用

（4）熟悉AT89C51计数器/定时器的工作方式和应用编程外部中断的方法

（5）掌握LCD显示问题的解决

2、题目设计要求

（1）了解实际交通灯的变化规律（以十字路口为例）

（2）要求用LCD显示字符“红、黄、绿”（或字母r、y、g）代替相应的信号灯

（3）要求有东西、南北四组信号灯显示，并显示对应的时间

（4）时间要求倒计时显示，计时时间到，对应的信号准确切换

（5）信号灯按一定的规律闪烁，实现简单的交通管理

（6）能实现紧急事件处理（例如救护车的通行等），可用蜂鸣器报警和特殊数字显示

（7）可根据交通流量智能调整各路段的通行时间

（8）显示北京时间，可调整

二、系统原理分析及程序流程框图

1、交通灯通常指由红、黄、绿三种颜色灯组成用来指挥交通的信号灯。

绿灯亮时，准许车辆通行，黄灯亮时，已越过停止线的车辆可以继续通行；红灯亮时，禁止车辆通行。

下图为一种红绿灯的显示状态图

状态一：

设东西向为主干道，东西向绿灯定为20s.

状态二设定黄灯时间为5s。

状态三南北向为副干道，南北向绿灯设为10s

状态四南北向黄灯也设为5s.

紧急状态：

此时为紧急状态，所有灯为红灯，所有车辆禁止通行，触发紧急状态由紧急按钮触发，再次触发，则解除紧急状态，回到原来状态。

2、车流量处理。

首先根据两条道路的车流量划分为主干道和副干道，主干道和副干道的绿灯时间设置不一样，主干道的绿灯时间设置的较长，红灯时间等于另一条道路的绿灯时间与黄灯时间之和。

其次，考虑有车流高峰时期，在本次设计中，设置北京时间18：

00:

00——20:

00:

00为车流量高峰时期，在此时期，亮灯时间会变成另一个设定值，具体设置可依据实践情况设置，本次设计中将主干道，副干道绿灯实践均延长10s.当在此时期之外时，亮灯时间为正常设定时间。

3、倒计时显示。

东西南北四个方向各有一个倒计时显示，倒计时数字表示当前亮灯的剩余时间。

因为相对的方向显示相同，因而本次设计中只两个倒计时显示，一个表示南北方向，一个表示东西方向。

计时的快慢通过改变对频率的计数实现。

4、北京时间显示。

本次设计中，12864LCD显示屏第一行显示北京时间的时、分、秒，时间可调。

北京时间功能采用T0计时器中断来实现。

ADuC848的coreclock频率默认为1.572864MHz，定时器0的时钟为coreclock，1572864=65536*24。

故将定时器0设置为16位计数模式，且初值为0，无需在定时器溢出中断中给定时器赋初值（中断溢出就开始执行中断程序，计数器为加法计数器，从0加到65536）。

每65536个coreclock周期将产生一次中断，在中断处理程序中累计中断次数，当有24次中断产生时即为1秒，进行计时。

5、主程序流程图

5、交通灯显示流程图

三、具体程序实现

#include

#include"ds1307.h"

#include"juzhenkeyboard.h"

#include"smg12864.h"

#defineuncharunsignedchar

#defineunintunsignedint

sbitbuzzer=P2^6;

unchargreen[2]={50,30};

uncharyellow[2]={5,5};

uncharred[2]={55,35};

unchartime[7]={1,2,1,1,1,1,1};

uninttimeflag=0;

uncharstate=0;

uncharstate_buffer;

uncharzhugandao=20;

uncharfudao=10;

uncharkey=0;

uncharweizhi=0;

bitjinjiflag=0;

bitset_flag=0;

uninti;

uncharj;

voidjiaotong_con（void）

{

switch（state）

{

case0:

displayascall（1,2,shuzi[16]）;

displayascall（2,2,shuzi[16]）;

displayascall（3,2,shuzi[16]）;

displayascall（4,2,shuzi[16]）;

displayascall（5,2,shuzi[16]）;

displayascall（6,2,shuzi[16]）;

displayascall（9,2,shuzi[16]）;

displayascall（10,2,shuzi[16]）;

displayascall（11,2,shuzi[16]）;

displayascall（14,2,shuzi[16]）;

displayascall（15,2,shuzi[16]）;

displayascall（16,2,shuzi[16]）;

displayascall（1,4,shuzi[16]）;

displayascall（2,4,shuzi[16]）;

displayascall（3,4,shuzi[16]）;

displayascall（4,4,shuzi[16]）;

displayascall（5,4,shuzi[16]）;

displayascall（6,4,shuzi[16]）;

displayascall（9,4,shuzi[16]）;

displayascall（10,4,shuzi[16]）;

displayascall（11,4,shuzi[16]）;

displayascall（12,4,shuzi[16]）;

displayascall（13,4,shuzi[16]）;

displayascall（14,4,shuzi[16]）;

displayascall（15,4,shuzi[16]）;

displayascall（16,4,shuzi[16]）;

displayascall（1,3,shuzi[16]）;

displayascall（2,3,shuzi[16]）;

displayascall（3,3,shuzi[16]）;

displayascall（4,3,shuzi[16]）;

displayascall（7,3,shuzi[16]）;

displayascall（8,3,shuzi[16]）;

displayascall（11,3,shuzi[16]）;

displayascall（14,3,shuzi[16]）;

displayascall（15,3,shuzi[16]）;

displayascall（16,3,shuzi[16]）;

displayhanzi（3,3,table[1]）;

displayhanzi（5,3,table[1]）;

displayhanzi（4,2,table[0]）;

displayhanzi（4,4,table[0]）;

displayshuzi（12,3,green[0]）;

displayshuzi（12,2,red[1]）;

green[0]--;

red[1]--;

if（green[0]==0）

{

green[0]=zhugand