毕业设计（论文）-交通灯控制信号.doc

HUBEI UNIVERSITY OF EDUCATION高等教育自学考试毕业设计（论文）题目 专业班级 学号 姓名 指导教师姓名、职称 所属助学单位 年 月 日目 录 u 毕业设计（论文）开题报告书u 毕业设计（论文）绪论u 毕业设计（论文）摘要u 毕业设计（论文）关键词u 毕业设计（论文）系统的硬件配置u 毕业设计（论文）设计方案u 毕业设计（论文）设计总结与思考u 毕业设计（论文）参考文献u 附录毕业（设计）论文开题报告书 学号学生姓名院系专业年级指导教师职称开题时间月 日 月 日论文题目对交通信号灯的控制一、 本题的根据：1、说明本题的理论及实际意义 2、综述国内外有关本题的动态和自己的见解随着人们生活水平的提高，城市里的车辆越来越多，交通也越来越拥挤，此时，交通灯起到了非常重要的作用。城市的十字交叉路口红绿灯控制系统主要负责东西和南北方向的红绿灯的状态和转换顺序，关键在于状态之间的转换要进行的适当的延时。当南北方向红灯亮时，此时要求东西方向绿灯亮，这时东西车辆运行，南北方向停止；接着有一个红绿灯转换的过度时期，此时黄灯亮，意在进行警告；然后南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮。就这样交通灯控制系统永不停息的控制着城市的交通。 二、本题的主要内容及写作提纲本次设计主要内容就是对交通信号灯的控制，通过单片机实现其控制作用，通过单片机P1口的6个引脚控制东西南北方向的交通信号灯，P0和P2口控制两只数码管，让其显示亮灯的时间，外部中断0控制定时器启动，外部中断控制定时器停止。三、完成期限和采取的主要措施 截至到2011年3月7日才完成论文的整个设计过程，主要是进行仿真，利用keil uvision2 和protues的混合仿真，在keil uvision2的平台上进行程序设计，在protues仿真软件中进行电路仿真，效果很明显。四、主要参考文献书目C语言程序设计实用教程 杨莉 刘鸿翔 主编单片机的C语言应用程序设计 马忠梅 籍顺心 主编数字电子技术基础简明教程 清华大学电子学教研组 编余孟尝 主编模拟电子技术基础简明教程 清华大学电子学教研组 编杨素行 主编五、审核意见指导教师意见：一、绪论随着人们生活水平的提高，城市里的车辆越来越多，交通也越来越拥挤，此时，交通灯起到了非常重要的作用。城市的十字交叉路口红绿灯控制系统主要负责东西和南北方向的红绿灯的状态和转换顺序，关键在于状态之间的转换要进行的适当的延时。当南北方向红灯亮时，此时要求东西方向绿灯亮，这时东西车辆运行，南北方向停止；接着有一个红绿灯转换的过度时期，此时黄灯亮，意在进行警告；然后南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮。就这样交通灯控制系统永不停息的控制着城市的交通。二、摘要本次设计的内容是对交通信号灯的控制，主要是进行仿真设计，将keil uvision2 和 protues混合是用来进行仿真，在keil平台上编写源程序，生成.hex文件，然后在protues里面画出仿真图并将生成的.hex文件加载到单片机中，进行仿真。三、关键词keil uvision2 protues 仿真 控制 交通灯 数码管 显示四、系统的硬件配置1、单片机的简介单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端1的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。2、单片机的应用在智能仪器仪表中的应用：在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。 在机电一体化中的应用：机电一体化产品是指集机械、微电子技术、计算机技术于一本，具有智能化特征的电子产品。 在实时过程控制中的应用：用单片机实时进行数据处理和控制，使系统保持最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品的质量。 在人类生活中的应用：目前国外各种家用电器已普通采用单片机代替传统的控制电路。 在其它方面的应用：单片机除以上各方面的应用，它还广泛应用于办公自动化领域、商业营销领域、汽车及通信、计算机外部设备、模糊控制等各领域中3、keil uvision2 开发集成环境介绍Keil uVision2是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，使用接近于传统c语言的语法来开发，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用,而且大大的提高了工作效率和项目开发周期,他还能嵌入汇编，您可以在关键的位置嵌入，使程序达到接近于汇编的工作效率。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面，使您能在很短的时间内就能学会使用keil c51来开发您的单片机应用程序 。 另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。Keil uVision2是目前使用广泛的单片机开发软件，它集成了源程序编辑和程序调试于一体，支持汇编、C、PL/M语言。4、protues仿真软件介绍Protues软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。Protues软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是： （1）原理布图 （2）PCB自动或人工布线 （3）SPICE电路仿真 革命性的特点 （1）互动的电路仿真 用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。 （2）仿真处理器及其外围电路 可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Protues建立了完备的电子设计开发环境。五、设计方案 1、实验环境 电脑一台 keil uvision2集成开发环境 protues仿真软件2、设计原理以及要求设计原理如下：通过单片机进行核心控制交通灯的状态和转换顺序以及其延时的时间（时间是定时器精确定时的），通过外部中断控制交通灯的计时、运行、停止；在控制的过程中将灯亮的时间让数码管显示。设计要求如下：（1）信号灯受一个起动开关控制，当起动开关接通时，信号系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当起动开关断开时，所有信号灯都熄灭。（2）南北红灯亮维持25S。在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20S。到20S时，东西绿灯闪烁，闪烁3S后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2S。到2S时，东西黄灯熄，东西红灯亮。同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。（3）东西红灯亮维持30S。南北绿灯亮维持25S。然后闪烁3S，熄灭。同时南北黄灯亮，维持2S后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。（4）周而复始。3、设计过程以及相关图片说明（1）仿真原理图（在protues里面按要求做的仿真图，还没有运行）（2）在keil uvision2上进行源程序的设计，设计满足以上原理图的要求选择“project”“New project”新建一个项目选择数据库以及所用单片机芯片的类型选择“file” “New”新建一个文本文档，并保存为.c的文件右键点击“Source Group1”“Add File To GroupSource Group1”将刚才保存的.c文件加载到次项目中进行源程序的编写：#include<reg51.h>#include<absacc.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit green_0=P10; /定义P1口的5个管脚sbit yellow_1=P11;sbit red_2=P12;sbit green_3=P15;sbit yellow_4=P14;sbit red_5=P13;void delay(uint t); /延时函数声明uchar code table=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99, 0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90;/定义数码管显示09不同数字的代码char flag,count,second,i,j;void display() P0=tablesecond/10; /数码管数字显示赋值 P2=tablesecond%10;void delay(uint t) /延时函数 for( ;t;t-)void main() /主函数 second=25; TMOD=0x01; /选择定时器工作方式 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=0; IT0=1; /选择中断方式 IT1=1; EX0=1; /中断允许 EX1=1; while(1) display(); if(flag=0) if(second<=25)&(second>=6) green_0=0;yellow_1=0;red_2=1; /南北方向红灯亮，绿黄灯不亮 green_3=1;yellow_4=0;red_5=0; /东西方向绿灯亮，红黄灯不亮 if(second<=5)&(second>=3) green_0=0;yellow_1=0;red_2=1; /南北方向红灯亮，绿黄灯不亮 yellow_4=0;red_5=0; for(i=0;i<5;i+) /东西方向绿灯闪烁2秒，红黄灯不亮 green_3=green_3; delay(200); if(second<=2)&(second>=0) green_0=0;yellow_1=0;red_2=1; /南北方向红灯亮，绿黄灯不亮 green_3=0;yellow_4=1;red_5=0; /东西方向黄灯亮，红绿灯不亮 if(flag=1) if(second<=30)&(second>=6) green_0=1;yellow_1=0;red_2=0; /南北方向绿灯亮，红黄灯不亮 green_3=0;yellow_4=0;red_5=1; /东西方向红灯亮，绿黄灯不亮 if(second<=5)&(second>=3) yellow_1=0;red_2=0; /南北方向绿灯闪烁2秒，红黄灯不亮 green_3=0;yellow_4=0;red_5=1; /东西方向红灯亮，绿黄灯不亮 for(j=0;j<5;j+) green_0=green_0; delay(200); if(second<=2)&(second>=0) green_0=0;yellow_1=1;red_2=0; /南北方向黄灯亮，红绿灯不亮 green_3=0;yellow_4=0;red_5=1; /东西方向红灯亮，绿黄灯不亮 void int0() interrupt 0 /通过外部中断0启动计时 TR0=1; /启动计数void int1() interrupt 2 /通过外部中断1停止计时 TR0=0; /停止计数void timer0() interrupt 1 /定时器中断函数 count+; if(count=20) /累计定时20次为1秒 count=0; second-; if(second<0) flag+; if(flag=0) second=25; if(flag=1) second=30; if(flag=2) flag=0; second=25; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;进行“编译”“运行”（没有错误）选择“Targe 1”设置输出生成文件.hex文件，然后再运行一次在keil uvision 2 中的程序编写操作就已经完成，在此过程中也出现过很多问题的，例如：编译的时候开始会有一些语法错误的，或者文件库名没有写全之类的，而且此次设计要求定时很精确，而且时间也都不是一样的，所以对写程序的要求就很高了，写完之后我倍感轻松的，有一种成就感。当然了，此时的程序还不知道能不能满足仿真的要求，还不能确定仿真就能达到预期的效果。（3）在protues中的仿真过程运行仿真图，开始没有启动信号运行，此时数码管静态显示“25”即南北方向红灯先亮25秒，此时东西方向绿灯亮按下启动开关开始计时，由于东西方向绿灯要求亮20秒后闪烁3秒，接着东西黄灯亮2秒；那么当数码管显示5的时候东西方向绿灯开始闪烁，当显示2的时候黄灯亮2秒，绿灯熄灭；当数码管显示30的时候，东西黄灯熄灭，红灯亮；此时南北红灯熄灭，绿灯亮。显示5的时候东西方向绿灯开始闪烁可以看到绿灯在闪烁2秒的时候东西方向黄灯亮此时数码管显示30，东西红灯亮，南北绿灯亮；由于南北方向绿灯要求亮25秒后闪烁3秒，接着南北黄灯亮2秒；那么当数码管显示5的时候南北方向绿灯开始闪烁，当显示2的时候黄灯亮2秒，绿灯熄灭；当数码管显示25的时候，南北黄灯熄灭，红灯亮；此时南北红灯亮，绿灯熄灭。显示5的时候，南北方向绿灯闪烁显示2的时候，南北方向黄灯亮当数码管显示25的时候，又回到一开始的那个状态，南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；就这样周而复始的运行下去六、设计总结与思考此次毕业设计的主题是对交通信号灯的控制，在编写程序的时候用到了定时器的精确定时，还用到了数码管的静态显示，让其显示出灯亮的时间；同时还加了交通灯启动和停止的控制端口（外部中断0、外部中断1）；此次设计完全达到了课题的要求，不仅如此，在课题的基础上，还加了数码管显示。此次课题中的报警部分可以省去，因为通过编程对交通灯控制的时候，不会出现南北、东西方向的红灯或者绿灯同时亮，所以此次设计没有加报警装置。设计玩之后，我很有成就感，无论是自己编程还是仿真，都是我独自完成的，当然我也查阅了相关的资料，而且也学完了C语言程序设计实用教程单片机的C语言应用程序设计，对这次交通灯的设计有很大的帮助。最后我要感谢辅导过我的指导老师，谢谢您们对我指导与支持，您们辛苦了！七、参考文献C语言程序设计实用教程 杨莉 刘鸿翔 主编单片机的C语言应用程序设计 马忠梅 籍顺心 主编数字电子技术基础简明教程 清华大学电子学教研组 编余孟尝 主编模拟电子技术基础简明教程 清华大学电子学教研组 编杨素行 主编八、附录附件1毕业论文（设计）评分参考标准1指导教师评分参考标准序号评 分 项 目最高分限（总分100）1毕业论文（设计）过程中态度认真，作风严谨，组织纪律性好。102独立完成任务，能力强，论文设计中有独到的见解和创新。153设计说明书（论文）文理通顺，层次分明，图纸整洁，打印规范104方案合理，有一定创新，论证充分，计算正确，图纸符合制图标准，计量单位符合国家计量标准，无原则错误405收集数据齐全，资料详实，引文准确，能广泛查阅文献资料和熟练使用规范手册。156毕业论文（设计）无原则错误，难易程度及工作量适宜。102毕业答辩组成员评分参考标准序号评 分 项 目最高分限（总分100）1报告论文（设计）内容表达清楚，观点正确202论文（设计）思路、图表、结果等表示清楚、正确203能够及时正确地回答教师所提出的问题304论文（设计）中有创新、有个人独到的见解205答辩时态度谦虚，有礼貌106答辩时报告论文（设计）内容时间超出规定时间±5分钟103论文评分参考标准毕业论文（设计）的成绩由二部分构成：指导老师评阅成绩和答辩成绩。指导老师评阅成绩占总评比例的60%；答辩成绩占总评比例的40%。所有成绩均以百分制分别记分。二部分成绩相加构成总评成绩，总评成绩为五级记分制，总评成绩折算为五级记分制的标准如下：90分以上为“优秀”，8089分为“良好”，7079分为“中等”，6069分为“及格”，59分以下为“不及格”（均包含本数）。 附件2 毕业设计（论文）评阅教师评审意见(请用碳素墨水书写，要求对选题意义、研究内容和完成情况、外语翻译作出评价，不少于120汉字；外语专业类不少于100字) 评定成绩：（用百分制） 评阅教师签名： 年 月 日附件3 毕业设计（论文）答辩记录答辩小组提出的问题和学生回答内容摘要（不少于3个问题）答辩小组秘书（签名）： 年 月 日附件4毕业设计（论文）成绩评定表评定者分数（百分制）占百分比折合分数备注指导评阅教师60%答辩小组40%总评定分数（百分制）答辩委员会意见负责人签字： 年 月 日