《嵌入式交通灯设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《嵌入式交通灯设计（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、嵌入式系统设计专项实践交通灯控制系统专业：电子信息工程班级：电子0姓名:X学号:XXXXXX同组人:X指引教师：XX目录一、方案设计与论证11.1系统任务描述112系统方案设计1.3系统框图4二、硬件电路设计4.1控制器最小系统设计2.2数码管显示模块设计62.3交通灯批示模块设计8三、系统软件设计8.系统软件流程图83.2 50ms定期器子程序设计93. 计数显示子程序设计0四、系统调试114.1硬件调试14.软件调试4.3 综合调试11五、结论1六、心得体会3 七、附录17.1实物图.157.参照文献162示例代码6摘要随着移动设备的流行和发展，嵌入式系统已经成为一种热点。它并不是近来浮现
2、的新技术,只是随着微电子技术和计算机技术的发展，微控制芯片功能越来越大,而嵌入微控制芯片的设备和系统越来越多,从而使得这种技术越来越引人注目。它对软硬件的体积大小、成本、功耗和可靠性都提出了严格的规定。嵌入式系统的功能越来越强大，实现也越来越复杂,随之浮现的就是可靠性大大减少。近来的一种趋势是一种功能强大的嵌入式系统一般需要一种操作系统来予以支持，这种操作系统是已经成熟并且稳定的，本文将简介一种基于飞思卡尔KP14M10SF2R控制的交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式诸多。本系统采用嵌入式系统,本系统性能稳定,功能完善，实用性强。核心词：交通灯 KP144100S2M 嵌入式系统 定
3、期显示 一、方案设计与论证1.1 系统任务描述本次设计中根据实际需要，结合嵌入式系统的特点，完毕对交通灯的控制系统设计。系统功能涉及实现对车辆的直行，左拐、停止等待等功能。基于飞思卡尔K60P44M10SRM控制器,实现对车辆进行指引控制。本系统中重要由控制器最小系统、数码管显示模块、交通灯模块等有关模块构成。系统任务涉及三个环节。假设十字路口南北方向为主干车道，东西方向为支干道。1)完毕交通灯的变化规律,就是一种十字路口分别为东西向和南北向，四个路口均有红黄绿三灯和两位LE数码显示管，及每个路口有一种人行道交通灯。2）交通灯上电后进入初始状态即东西红灯常亮60s，南北绿灯常亮60s，第一种状
4、态：南北绿灯亮通车，东西红灯亮严禁通行，当东西红灯亮时,东西方向的人行道为绿灯，持续6后转第二个状态:南北绿灯灭转黄灯闪亮10次,延时10s，东西仍然红灯,东西方向人行道仍为绿灯；10s后转第三个状态:东西绿灯亮通车60，南北转红灯严禁通行60s，南北方向人行道为绿灯持续60s;60后转第四个状态：东西绿灯灭转黄灯闪亮10次,延时10s,南北仍然红灯,南北方向人行道仍为绿灯。最后循环至第一种状态。3)用个两位一体LED数码管(各个方向均有1个两位一体LED数码管，分别表达个位和十位）显示倒计时。倒计时用于提示驾驶员和行人信号灯发生变化的时间，以便她们在“停止”和“通行”两者作出合适的选择。如下
5、为系统的工作状态图:状态210s状态360s状态160s图1-1工作状态图下为本系统的工作方式图图1-工作方式图(）图-2工作方式图（2)1系统方案设计本系统基于K0P14M1002RM控制器设计的交通灯控制系统。设计过程重要采用自上向下的设计思路和模块化设计的设计思想,对软件和各个硬件模块进行独立设计，综合调试。软件涉及显示、定期器、GPIO、时钟等设立。硬件电路涉及由三极管驱动的数码管显示电路以及交通灯显示电路。1.系统框图电源 交通灯指示模块K60P144M100SF2RM 控制器最小系统数码管显示计时模块 图-系统框图二、硬件电路设计本系统中硬件系统涉及60P14M0FM最小系统设计、
6、数码管显示模块、交通灯显示模块。采用模块化设计的思想对以上模块进行设计。.1 K60P14M10S2M最小系统设计Keti是低功耗可扩展和在工业上使用混合信号AM Corte-M4系列的最佳的组合。KnMCUs使用了飞思卡尔的新的90nm带有独特FlexMmory的薄膜存储器(TFS)闪存技术。Kintis系列MCU结合了最新的低功耗革新技术和高性能,高精密混合信号功能与连通，人机界面，安全及外设广泛。KinetsMs使用了飞思卡尔和AM第三方合伙伙伴的市场领先的捆绑模式。所有ietis系列都包涵强大的逻辑、通信和时序阵列和带有随着着闪存大小和I数量的集成度级别的控制外围部件。Knetis 产
7、品组合内核具有如下特点：AR rtx-M 内核带SP 指令,性能可达1.25 IPS/Mz（ 部分Knetis系列提供浮点单元）； 通道的DM 可用于外设和存储器数据传播并减少CPU 干预；提供不同级别的C频率5 MHz、72 MHz 和100 Mz（部分Kinis系列提供120 MH 和50 MH )；10 种低功耗操作模式用于优化外设活动和唤醒时间以延长电池的寿命；行业领先的迅速唤醒时间。正是由于K60控制器在性能上有较多的长处和较低的功耗,因而适合用来开发交通灯控制系统。如下为本控制器的最小系统原理图:图2-最小系统原理图2.数码管显示模块设计D显示屏采用发光二极管显示字段。单片机糸统中
8、常常采用的是八段显示屏，即LD显示屏中有8个发光二极管,每段L的笔画分别称为a、b、c、d、e、f、g,代表“a.bcd.ef.g.”七个字段和一种小数点“dp”。它有共阴和共阳两种构造。七段L的阳极连在一起称为共阳极接法，而阴极接在一起的称为共阴极接法。图2-2数码管图2- 七段LD的段代码数码管的驱动分为静态和动态驱动。在本系统中采用两个共阳数码管进行动态显示。分别对三个状态进行计时,个位和十位分别用一种数码管显示，每次计时加一的时间是s。如下是本模块的原理图:图2-四位共阳数码管其中由数码管的位选端和段选端进行控制数码管的显示程序。根据PN三极管的导通原理,当位选端为低电平时，三极管导通
9、，根据共阳极编码进行合理设立即可。此外用三极管驱动数码管的因素是三极管显示更明亮某些。用数码管显示效果比较直观。2.3交通灯批示模块 由南向北和由北向南车道各用一组红、绿、黄三色的批示灯，指挥车辆通行。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，红灯是严禁通行信号,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。三、软件设计 .1软件系统流程图 在系统的软件设计时,需要对系统时钟进行设计，以满足对本次系统的功能需求。还需对GPO端口进行初始化设立,500ms定期延迟设立。然后需要考虑交通灯的三个工作状态，合理
10、安排显示与计数的时序关系。开始 数码管显示 计数程序500ms定期器设立时钟设立系统初始化程序 交通批示灯交替亮灭计数结束？NY 结束图3-1软件系统流程图3. 50ms定期器子程序设计本模块是将产生500m定期器，让在计数器计数时提供计时间隔,同步也可作为数码管个位和十位的刷新时间，即每次数码管显示更新递增一种数字通过的时间是s。如下是本模块的子程序软件流程图:开始设立LPTMR定期器设立count_val比较值1KHz LPO时钟计数达到count_val值？NY 触发输出清除标志位结束图3-2定期器流程图3.3 计数显示子程序设计 计数显示是在定期器运营前提下进行工作的。数码管每刷新一种
11、数时，时间是1s。这样的好处是显示与批示灯状态同步起来。同步也能做到效果比较直观。如下是此部分模块的流程图：dis_110 ?dis_260?dis_2+数码管译码批示灯亮1000ms定期器dis_060dis_0+ 1000ms定期器批示灯亮1000ms定期器dis_0=0 dis_1=0dis_2=0初始化开始数码管译码批示灯亮dis_1+图33计数器四、系统调试4.1硬件调试 在硬件调试时，0最小系统的调试就是用集成Min核心板进行调试,当系统上电后,将系统示例程序下载到开发板中，用一种示例LD等进行测试能否正常运营。在GPIO端口进行初始化后,应对端口进行合理设立。在对核心板程序下载成
12、功后,在程序能对的运营时，可以根据共阳数码管的特点进行测试，对显示电路能否正常工作进行测试。验看数码管计数时与否与预想的同样,若不同样营及时修正程序。最后使成果浮现与预期同样。4.2软件调试 在软件调试时,在IAR for AR630版本平台上进行编程下载，通过JinkJI进行下载到K60核心板中。在调试时可以用单步调试,全速运营,设立断点等方式。与此同步观看寄存器和变量的值在调试中常常发挥着重要作用。在修改和完善程序后，最后下载到核心板中运营。图41软件编程界面4.3 综合调试测试一开始，我们就发现了系统浮现了两个问题:一是有一部分交通灯亮度不够,所发出来的光非常的单薄以致于几乎感觉不到它的
13、亮度；二是数码管不工作,没有时间显示。这与设计的规定完全不符。为了找出这个问题和解决措施，我们查找了电路的输出各部分的输出电平。发现了一种现象,我们采用的数码管是共阴极数码。而控制数码段显示的1口输出的是高电平。经多方查阅资料,解决第二个问题可以有两个解决措施。其一，将硬件电路作修改，将数码管换成共阳极的数码管。这样数码管就可以正常进行时间显示了。其二,修改程序，让控制数码管段码的P1输出的是低电平。若采用修改硬件电路的措施的话,硬件电路就得作变动。已经布好的线也必须有相应的变动，操作起来比较麻烦。因此，我们采用了第二种措施。修改了程序电路中的段码代码。再次调试，按照设计规定的指标，系统数码管电路部分基本能按照预先设定的规定来进行倒计时的显示。亮度规定也基本符合预先设想。接下来尚有一种问题有待解决,交通灯亮度局限性,以致于部分交通灯只
