基于ARM的交通灯设计教材.docx

1、基于ARM的交通灯设计教材成绩 _重庆邮电大学移通学院嵌入式系统课程设计报告题 目 交通灯设计 系 别 自动化 专业名称 自动化 班 级 学 号 姓 名 指导教师 重庆邮电大学移通学院实训中心制二一四 年 十二 月嵌入式系统课程设计任务书供11级自动化系学生用引言：嵌入式系统课程设计是自动化专业的一个重要教学环节，既有别于毕业设计，又不同于课堂教学。它需要学生统筹运用所学各个专业的基本理论、基本方法对现实生活中的实际问题进行设计和调试。一、设计题目：基于ARM的交通灯设计掌握嵌入式系统设计的基本方法，熟悉S3C24X0的开发环境及软硬件的调试过程，了解S3C24X0芯片各个引脚功能，工作方式，

2、计时/定时，I/O口，中断等的相关原理，根据控制要求进行编程，解决十字路口交通灯控制的问题。巩固和加深对理论课中知识的理解，提高对所学知识的综合运用能力。二、系统工作过程说明车辆遇到红灯停绿灯行的行走情况，红绿灯时间均为60s，切换时间为10s，最后5s为黄灯闪烁。利用S3C24X0 ARM芯片实现单路交通灯的控制： 实现红、绿、黄灯的循环控制。使用红、黄、绿三种不同颜色的LED灯实现此功能，人行道用红、绿两个灯控制，用软件控制灯的亮与灭来控制车辆和行人的通行。 用数码管显示倒计时。可以利用动态显示或静态显示，串行并出或者并行并出实现。 南北方向控制车辆的绿灯熄灭的同时，控制蜂鸣器响2秒来作为

3、警报。ARM9 2440芯片原理图：交通路口示意图如下图：设计内容：（1）完成S3C24X0最小系统的硬件电路设计，并用Protel DXP设计电路原理图；（2）完成交通指示灯控制程序代码设计，在实验箱上调试并且能正常工作。三、设计步骤：（1）对系统进行需求分析；（2）初始化配置（各种寄存器）；（3）编写各种相关的中断程序并在主函数中调用这些程序；（4）编译程序；（5）使用仿真器进行调试。摘要随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系

4、统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。随着嵌入式系统的飞速发展，通过嵌入式的设计解决了交通的拥堵问题。关键词：ARM 交通灯 控制 With the development of society and economy,citytraffic problem has attracted more and more attention.Coordination of human,vehicle,road,the relationship between the three,has become one of the importantproblems of trafficmanag

5、ementdepartments to solve the.Citytraffic control system forcitytraffic datamonitoring,traffic signal controlandtraffic management computer system,itis the most important part ofthe moderncity traffic control system.With the rapid development of embedded system,theembedded designto solve thetraffic

6、congestion problems.Keywords:ARM;Traffic light ;Control 一、绪论1、设计目的 通过设计，培养自己综合运用所学知识、独立分析和解决实际问题的能力，培养创新意识和创新能力，并获得科学研究的基础训练，加深对ARM芯片的了解；熟悉ARM芯片各个引脚的功能，工作方式，计数/定时，I/O口，中断等相关原理，巩固学习嵌入式的相关内容知识。2、设计内容 通过设计，培养自己综合运用所学知识、独立分析和解决实际问题的能力，培养创新意识和创新能力，并获得科学研究的基础训练，加深对ARM芯片的了解；熟悉ARM芯片各个引脚的功能，工作方式，计数/定时，I/O口，中

7、断等相关原理，巩固学习嵌入式的相关内容知识。3、要实现的目标车辆遇到红灯停绿灯行的行走情况，红绿灯时间均为60s，切换时间为10s，最后5s为黄灯闪烁。利用S3C24X0 ARM芯片实现单路交通灯的控制： 实现红、绿、黄灯的循环控制。使用红、黄、绿三种不同颜色的LED灯实现此功能，人行道用红、绿两个灯控制，用软件控制灯的亮与灭来控制车辆和行人的通行。 用数码管显示倒计时。可以利用动态显示或静态显示，串行并出或者并行并出实现。 南北方向控制车辆的绿灯熄灭的同时，控制蜂鸣器响2秒来作为警报。二、系统分析及硬件设计1、S3C24X0芯片介绍（1）S3C2410X概述 S3C2410X是韩国三星公司推

8、出的16/32位RISC微控制器，其CPU采用的是ARM920T内核，加上丰富的片内外设，为手持设备和其它应用，提供了低价格、低功耗、高性能微控制器的解决方案。（2）主要特性 具有16KB指令Cache、 16KB数据Cache和存储器管理单元MMU。 外部存储器控制器，可扩展8组，每组128MB，总容量达1GB；支持从Nand flash存储器启动。56（60）个中断源。4通道的DMA，并且有外部请求引脚。3个通道的UART，带有16（64）字节的TX/RX FIFO，支持IrDA1.0功能。具有2通道的SPI、1个通道的IIC串行总线接口和1个通道的IIS音频总线接口。有2个USB主机总线

9、的端口，1个USB设备总线的端口。有4个具有PWM功能的16位定时器和1个16位内部定时器。8通道的10位A/D转换器，最高速率可达500kB/s；提供有触摸屏接口。2440有一个AC97音频解码器接口，一个数字摄像头接口 。具有117(130)个通用I/O口和24通道的外部中断源。兼容MMC的SD卡接口（2410于2440的SD卡的波特率计算公式不同）。具有电源管理功能，可以使系统以普通方式、慢速方式、空闲方式和掉电方式工作。看门狗定时器。具有日历功能的RTC。有LCD控制器，支持4K色的STN和256K色的TFT，配置有DMA通道。具有PLL功能的时钟发生器，2410时钟频率高达203MH

10、z，2440正常时钟平率为400MHz。双电源系统：2410电源管理：1.8/2.0V内核供电，3.3V存储器和I/O供电。2440电源管理：1.2V内核供电。 1.8V/2.5V/3.3V存储器和3.3VI/O供电。（3）系统结构 主要由两大部分构成：ARM920T内核及片内外设。 图2-1 ARM920T内核及片内外设ARM920T内核 由三部分：ARM9内核ARM9TDMI、32KB的Cache、MMU。图2-2 ARM920T内核 片内外设 分为高速外设和低速外设，分别用AHB总线和APB总线。 图2-3 片内外设2、系统电路设计（1）总体设计框图用ARM9系列S3C24X0芯片作为系

11、统的主控芯片，控制交通灯的循环点亮并显示灯亮时间（采用倒计时显示），当定时时间到的时候控制蜂鸣器响来提醒人们注意红绿灯的状态。交 通 灯 循 环 S3C24X0 最小系统蜂鸣器图2-4 最小系统 （2）系统电源电路：图2-5 系统电源电路（3）蜂鸣器设计： 将蜂鸣器正极端接电源，负极端通过三极管接地，三极管基极通过电阻接到芯片的引脚上。图2-6 蜂鸣器3、电路原理图图2-7电路原理图三、系统软件设计1、系统流程图 中断服务程序流程图 开始 系统保护现场 Y 定时器0初始化 0=Flag50 车道红灯计数-1 N 初始化中断，开 Y 中断 50=Flag55 车道红灯闪烁-1 N 交通灯显示倒计

12、时 55flag60 Y 黄灯闪烁计数-1 NN Flag=120 60=flag110 Y 车道绿灯计数-1 Flag=0，清零计数变量 N N 110=flag115 Y 绿灯闪烁计数-1 Flag=55or115 N Y 115=flag120 Y 黄灯闪烁计数-1 N 控制蜂鸣器2S 中断返回 2、系统程序设计由南向北和由北向南车道各用一组红、绿、黄三色的指示灯，指挥车辆通行。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，红灯是禁止通行信号，面对红灯的车辆必须在路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以继续行进。具体红绿灯时间

13、分配时间如表3-1所示。50s5s5s50s5s5s南北通道红灯亮黄灯亮黄灯闪绿灯亮黄灯亮黄灯闪人行道绿灯亮绿灯亮绿灯亮红灯亮红灯亮红灯亮表3-1 时间分配表由于试验箱没有红黄绿三色LED灯，只有一组8个红色LED灯，所有就用如下LED灯来模拟交通信号灯。 图3-2 实验箱LED灯LED18、LED17分别为人行道红灯、绿灯；LED16、LED15、LED14分别为南向北的一组红灯、黄灯、绿灯；LED13、LED12、LED11分别为北向南的一组绿灯、黄灯、红灯；图3-3 LED灯模拟交通灯根据红绿灯是时间分配表可以看出，红绿灯有六个状态：状态人行道南向北马路北向南马路16进制10110000

14、10x612010100100x523010000000x40000100100x124100011000x8c5100100100x926100000000x80000100100x12表2 信号灯16进制模拟状态1：马路红灯亮，人行道绿灯亮；状态2：马路黄灯亮，人行道绿灯亮；状态3：马路黄灯闪，人行道绿灯亮；状态4：马路绿灯亮，人行道红灯亮；状态5：马路黄灯亮，人行道红灯亮；状态6：马路黄灯闪，人行道红灯亮。由于本本实验系统采用的是动态显示接口，其中数码管扫描控制地址为0x20006000，位0-位5位分别对应一个数码管，将其中某位清0来选择相应的数码管，地址0x20007000,为数码管

15、的数据寄存器。数码管采用共阳方式，向该地址写一个数据就可以控制数码管的显示。所有我用如下代码来显示数码管的倒计时。for(j=0;j10;j+) for(n=0;n150;n+ )*(U8*) 0x20007000) = 0xfd; *(U8*) 0x20006000) = num1i; Delay (1); *(U8*) 0x20007000) = 0xfe; *(U8*) 0x20006000) = num2j; Delay (1);四、系统调试1、硬件调试 检查实验箱电路连接是否出错，LED是否完好。2、程序调试 使用软件ADT IDE对程序进行检测语法错误。3、软硬联调 当确认程序无误

16、后下载到试验箱中进行仿真模拟，看实验箱上的LED灯是否按要求闪烁。总结着眼于目前普遍应用在城市道路上的交通灯控制系统，从课程设计的题目要求出发，设计了一个交通灯控制电路。这让我们接触到了生活实际，也让我看到了嵌入式这么学科的现实应用，也让我在学校中学到的知识得到了相应的应用。在设计的过程遇到了各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故，巩固了所学的知识。参考文献1朱恺主编嵌入式系统基础 北京：机械工业出版社，20124 2何立民.单片机高级教程M.北京:航空航天大学出版社，20003查振

17、亚.智能交通灯控制系统J.北京:华中理工大学学报，19974谭浩强.C程序设计M.北京:清华大学出版社，19995何立民.单片机应用技术大全M.北京:航空航天大学出版社，19946李广弟.单片机基础M.北京:航空航天大学出版社，19927张云龙.交通信号控制器的设计J.北京:兵工自动化出版社，20038阎石.数字电子技术基础（第四版）M.北京:高等教育出版社，20009胡汉才.单片机原理及其接口技术M.北京:清华大学出版社，2000附录一、源程序#define U8 unsigned charunsigned char num16=0x92,0x99,0xb0,0xa4,0xf9,0xc0;/

18、5-0 unsigned char num210=0x90,0x80,0xf8,0x82,0x92, 0x99,0xb0,0xa4,0xf9,0xc0;/9-0void Delay(int time);/延时程序初始化void led(void) while( 1 ) int i,j,n; for(i=0;i5 ; i+) /马路红灯亮50S *(U8*) 0x20005000) = 0x61; for(j=0;j10;j+) for(n=0;n150;n+ ) *(U8*) 0x20007000) = 0xfd; *(U8*) 0x20006000) = num1i; Delay (1);

19、*(U8*) 0x20007000) = 0xfe; *(U8*) 0x20006000) = num2j; Delay (1); Delay (1); *(U8*) 0x20005000) = 0x52; for(j=0;j5 ; j+) /马路红灯亮，人行道绿灯 5S for(n=0;n150;n+ ) *(U8*) 0x20007000) = 0xfd; *(U8*) 0x20006000) = 0xc0; Delay (1); *(U8*) 0x20007000) = 0xfe; *(U8*) 0x20006000) = num2j; Delay (1); for(j=5;j10 ;

20、j+) /马路黄灯闪5s Delay (1); for(n=0;n150;n+ ) *(U8*) 0x20005000) = 0x40; *(U8*) 0x20007000) = 0xfd; *(U8*) 0x20006000) = 0xc0; Delay (1); *(U8*) 0x20007000) = 0xfe; *(U8*) 0x20006000) = num2j; Delay (1); *(U8*) 0x20005000) = 0x52; for(i=0;i2 ; i+) /马路绿灯亮50s *(U8*) 0x20005000) = 0x8c; for(j=0;j10;j+) for

21、(n=0;n150;n+ ) *(U8*) 0x20007000) = 0xfd; *(U8*) 0x20006000) = num1i; Delay (1); *(U8*) 0x20007000) = 0xfe; *(U8*) 0x20006000) = num2j; Delay (1); Delay (1); *(U8*) 0x20005000) = 0x92; for(j=0;j5 ; j+) /马路黄灯亮，人行道红灯亮5s for(n=0;n150;n+ ) *(U8*) 0x20007000) = 0xfd; *(U8*) 0x20006000) = 0xc0; Delay (1);

22、 *(U8*) 0x20007000) = 0xfe; *(U8*) 0x20006000) = num2j; Delay (1); for(j=5;j10 ; j+) /马路黄灯闪5s Delay (1); for(n=0;n0;time-); for(i=0;idelayLoopCount;i+);四、课程设计报告：1、报告内容： 本报告内容包括7个部分，具体如下：（1）封面；（2）摘要、关键词（摘要要综述性概括设计的任务、过程、结论，200-300字，关键词3-5个）；（3）课程设计任务书； （4）正文（设计过程，包括需求分析、硬件设计、软件设计、工作过程描述等）；（5）总结（包括课程设

23、计过程中的学习体会与收获、对本次课程设计的认识等内容）；（6）参考文献5-8篇（包括在设计过程中查询过的文献资料）；（7）附录（包括附图、程序等）。2、报告格式：（1）摘 要 标题加粗，宋体二号字，居中；内容宋体小四号字，1.5倍行距关键词 标题加粗，宋体小四号字，居左；内容宋体小四号字，关键词之间以分号隔开分页（2）正文正 文 标题居中，加粗宋体三号字 内容宋体小四号字，1.5倍行距分页（3）总 结 标题居中，加粗宋体二号字内容宋体小四号字，1.5倍行距分页（4）参考文献 标题居中，加粗宋体二号字内容宋体小四号字，1.5倍行距 格式：序号作者姓名.书名（不用书名号）.出版社.出版日期如：分页（5）附 录 标题居中，加粗宋体二号字内容宋体小四号字，1.5倍行距3、其他要求：（1）论文中涉及到的贴图，一律需要在贴图正下方居中位置用宋体五号字体注明序号及名称，如：图1 贴图名称；涉及到的表格，一律需要在表格正上方居中位置用宋体五号字体注明序号及名称，如：表2 数据结构表；（2）正文部分要求在10页以上；（3）论文中所有正文中文部分采用小四号宋体字，全角中文标点。英文和数字一律采用半角，英文采用小四Times New Roman字体， 半角标点符号。（5）论文一律用A4纸打印，页边距采用A4默认的页边距，即：上、下为：2.54厘米；左、右为：3.17厘米。