交通灯论文

目录第一章设计目的与要求111设计目的112设计要求1第二章设计方案与原理321设计方案322设计原理3第三章硬件设计631主控制器的设计632电压转换芯片的设计733锁存器的设计834译码器的设计935数码显示输出模块1036指示灯输出模块12第四章软件设计1341软件设计1342程序18第五章系统调试26第六章结果分析及体会27参考文献29第一章设计目的与要求11设计目的DSP课程设计是对数字信号处理、DSP原理及应用等课程的较全面练习和训练，是实践教学中的一个重要环节。通过本次课程设计，综合运用数字信号处理、DSP技术课程以及其他有关先修课程的理论和生产实际知识去分析和解决具体问题，并使所学知识得到进一步巩固、深化和发展。初步培养学生对工程设计的独立工作能力，掌握电子系统设计的一般方法。通过课程设计，基本技能的训练，如查阅设计资料和手册、程序的设计、调试等，提高学生分析问题、解决问题的能力。本题目为急救车与十字路口交通灯的设计，目的是熟练掌握DSP定时器的控制、中断系统的应用以及程序的编写调试。12设计要求1、南北、东西各三个灯（红、黄、绿）；2、南北、东西两向各有倒计时功能（各两位数码管显示）；（1）南北绿灯、东西红灯，延时20秒（2）南北绿灯闪3次、东西红灯（6秒）（3）南北黄灯、东西红灯（4秒）（4）南北红灯、东西绿灯（20秒）（5）南北红灯、东西绿灯闪3次（6秒）（6）南北红灯、东西黄灯延时3秒（4秒）（7）回到（1）3、功能键（1）启动开关（2）急救灯的启动开关4、启动开关按下时，交通灯开始运行，再按一下表示停止。5、急救灯的控制按钮按下时，四个路口全红灯状态。6、按要求编写课程设计报告书，正确、完整的阐述设计和实验结果。第二章设计方案与原理21设计方案根据DSP的硬件中断、定时器、I/O访问的原理。用定时器定时，用I/O口控制红绿黄灯的开关，用硬件外部中断模拟急救车的到达。有急救车到达时，两向为全红，以便让急救车通过。急救车通过后，交通灯恢复硬件中断前的状态。触发开关红色按纽为中断申请，表示有急救车通过。在实验箱上交通灯模块由高8位数据线控制南北红灯D9、D11为高，南北黄灯D9、D11、D13、D15为高，南北绿灯D13、D15为高，东西红灯D8、D10为高，东西黄灯由D8、D10、D12、D14为高，东西绿灯D12、D14为高。交通灯模块的I/O地址0X5008H22设计原理221系统工作原理本设计硬件由定时模块、发光二极管模块、数码管显示模块和紧急中断模块组成。信号灯受芯片中输出高低电平的控制。当锁存器I/O口输出为高电平时，他所驱动的信号灯即发光二极管就会亮起来。定时模块采用硬件定时和软件定时相结合的方法，用DSP定时/计数器定时100MS，再用软件计时实现所需的定时。发光二极管模块由DSP控制发光二极管来实现。数码管显示模块由实验平台上的LED显示模块实现。紧急中断模块是由单脉冲发生单元和DSP中断控制器组成。本次设计中东西南北路口的红灯均亮1秒，信号灯开始工作，东西红灯亮20秒，在东西红灯亮的同时，南北绿灯亮20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，绿灯闪亮的周期为2秒亮1秒，灭1秒。绿灯闪亮3次后灭，东西黄灯亮并维持4秒。到4秒时，东西黄灯灭，东西红灯亮，同时南北红灯灭，南北绿灯亮。东西红灯亮维持20秒，南北绿灯亮维持20秒，到20秒时，南北绿灯闪亮3次后灭，南北黄灯亮，并维持4秒。到4秒时，南北黄灯灭，南北红灯亮，同时东西红灯灭，东西绿灯亮。紧接着开始第二周期的动作，以后周而复始的循环。222系统工作状态状态一南北绿灯、东西红灯，延时20秒，20秒后南北绿灯闪3次，东西红灯延时6秒；如图所示图21状态一状态二南北黄灯、东西红灯，持续6秒；图22状态二状态三东西绿灯、南北红灯，延时20秒，20秒后东西绿灯闪3次，南北红灯持续6秒；图23状态三状态四东西黄灯、南北红灯，持续6秒；图24状态四状态五紧急状态下东西南北均亮红灯；图25状态五第三章硬件设计31主控制器的设计采用TI公司DSP芯片TMS320VC5402。C5402采用改进的HARVANL处理结构，指令流水线操作。计算和处理速度很高，系统单指令周期可达到10NS。在片内提供16K的RAM用作程序和数据存储，其最大可扩展寻址空间为1M字节。C5402提供的MCBSP串口和DAM数据传送方式极大地方便它在通信领域的应用和开发。如下图所示图31TMS320VC540232电压转换芯片的设计由于TMS320VC5402的工作电压为33V，而外部存储器的工作电压为5V，用74LVC4245A完成33V到5V的电平转换。其功能是完成对芯片内部的FLASH的编程工作，当程序在PC机上调试通过后，通过此接口就可以把程序完整地下载到FLASH中去。图3274LVC4245A33锁存器的选择本次设计通过主控制器产生时钟计数，并将锁存信号提供给锁存器，所以选择TTL带公共时钟复位的74LS273锁存器。是带有清除端的8D触发器，只有在清除端保持高电平时，才具有锁存功能，锁存控制端为11脚CLK，采用上升沿锁存。CPU的ALE信号必须经过反相器反相之后才能与74LS273的控制端CLK端相连。1D8D为数据输入端，1Q8Q为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，常用作8位地址锁存器。11脚是复位CLR,低电平有效,当1脚是低电平时,输出脚2Q0、5Q1、6Q2、9Q3、12Q4、15Q5、16Q6、19Q7全部输出0,即全部复位2当1脚为高电平时,11CLK脚是锁存控制端,并且是上升沿触发锁存,当11脚有一个上升沿,立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的电平状态,并且立即呈现在在输出脚2Q0、5Q1、6Q2、9Q3、12Q4、15Q5、16Q6、19Q7上图3374LS27334译码器的选择选择常用的74LS138译码器，译码产生8种输出结果，进而控制数码管的显示。74LS138为3线8线译码器，共有54/74S138和54/74LS138两种线路结构型式，其工作原理如下当一个选通端（E3）为高电平，另两个选通端（E1和/E2）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。利用E1、E2和E3可级联扩展成24线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成32线译码器。若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。图3474LS13835数码显示输出模块数码管显示采用了四位一体的数码管。其显示由DSP的高八位数据线控制位码显示，低八位数据线控制段码显示。其数据经过了74HC273锁存，图中锁存信号是LEDALE，清零信号是LEDCS，这两信号经过CPLD逻辑组合而来，逻辑功能描述如下LEDALEVECSPAGE0TEXTPROGPAGE0DATADATAPAGE1STACKSTACKPAGE1FILENAMEEX8ASMDESCRIPTION急救车与交通灯实验COPYRIGHTCSANZHIELECTRONIC,AUTHORZPINTITLE“EX8“GLOBAL_C_INT00MMREGSLED_ADDRSET5008HSTATUS0SET00HSTATUS1SET01HSTATUS2SET02HSTATUS3SET03HSTATUS4SET04HSTA2_PRE_0SET05HSTA2_PRE_1SET06HSTA4_PRE_0SET07HSTA4_PRE_1SET08HCURRENT_STASET60HDATA东西、南北红红绿红黄红红绿红黄空红绿红红空红绿WORD0F00H,5A00H,5F00H,0A500H,0AF00H,0A00H,5A00H,0500H,0A500HWORD0F000H,0A500H,0F500H,5A00H,0FA00H,0A000H,0A500H,5000H,05A00HWORD0C300H,9600H,0D700H,6900H,0EB00H,08200H,9600H,04100H,06900HDELAYMACROSEC_TENTH延时SEC_TENTH/10秒STMSEC_TENTH1,AR5LOOP1STM09H,AR6LOOP0STM49999,AR7BANZ,AR7BANZLOOP0,AR6BANZLOOP1,AR5ENDMSECT“VECTORS“RSTB_C_INT00NOPNOPSPACE15416INT0BBUS_COMENOPNOPINT1NOPNOPNOPNOPINT2BBUS_COMENOPNOPNOPNOPSPACE13416TEXT_C_INT00LD0H,DPSTM3000H,SPSSBXINTMSSBXSXMSTM07FFFH,SWWSRIO总线外部等待时间14个周期STM01H,2BHSTM0H,CLKMD20MHZ工作TSTBITFCLKMD,1HBCTST,TCSTM1087H,CLKMDRPT0FFHNOPST0FFFFH,IFRORM0001H,IMRRSBXINTMLD40H,DPLDSTATUS0,TPORTWSTATUS0,LED_ADDR全部红灯DELAY10延时1秒CIRCLELDSTATUS1,TNOPNOPNOPNOPPORTWSTATUS1,LED_ADDR南北红灯、东西绿灯NOPNOPNOPNOPDELAY200延时20秒STM2H,BRCNOPNOPNOPNOPRPTBFLASH1NOPNOPNOPNOPLDSTA2_PRE_0,TNOPNOPNOPNOPPORTWSTA2_PRE_0,LED_ADDRNOPNOPNOPNOPDELAY3LDSTA2_PRE_1,TNOPNOPNOPNOPPORTWSTA2_PRE_1,LED_ADDRNOPNOPNOPNOPDELAY3FLASH1NOP南北绿灯闪3次、东西红灯LDSTATUS2,TPORTWSTATUS2,LED_ADDR南北黄灯、东西红灯DELAY30延时3秒LDSTATUS3,TPORTWSTATUS3,LED_ADDR南北红灯、东西绿灯DELAY200延时20秒STM2H,BRCRPTBFLASH2LDSTA4_PRE_0,TPORTWSTA4_PRE_0,LED_ADDRDELAY3LDSTA4_PRE_1,TPORTWSTA4_PRE_1,LED_ADDRDELAY3南北红灯、东西绿灯闪3次FLASH2NOPLDSTATUS4,TPORTWSTATUS4,LED_ADDR南北红灯、东西黄灯DELAY30延时3秒BCIRCLEBUS_COMEPSHMAR5PSHMAR6PSHMAR7PORTWSTATUS0,LED_ADDR急救车来，全部红灯DELAY100延时10秒STT,CURRENT_STAPORTWCURRENT_STA,LED_ADDR恢复现场POPMAR7POPMAR6POPMAR5RETE第五章系统调试南北绿灯、东西红灯，延时20秒南北绿灯闪3次、东西红灯（6秒）南北黄灯、东西红灯（4秒）南北红灯、东西绿灯（20秒）南北红灯、东西绿灯闪3次（6秒）南北红灯、东西黄灯延时3秒（4秒）启动开关按下时，交通灯开始运行，再按一下表示停止。急救灯的控制按钮按下时，四个路口全红灯状态。第六章结果分析及体会这次数字信号处理课程设计历时两个星期，前面几天就是在寝室学习和熟悉CCS软件，学到了很多很多的东西，同时不仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。过程中也遇到了很多问题，不过及时的问老师解决问题，使我更加了解了DSP的原理。在自己有余的时间还帮助同学修改性能指标，通过这次设计，进一步加深了对DSP的了解，让我对它有了更加浓厚的兴趣。特别是当每一步成功时，心里特别的开心。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟是第一次接触通信仿真，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。总的来说，这次十字路口交通灯的设计还是比较成功的，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的辛勤的指导下，终于游逆而解，有点小小的成就感，终于觉得平时所学的知识有了实用的价值，达到