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1、电 气 学 院 创 新 设 计 说 明 书设计题目设计技术参数1 掌握交通灯控制原理；2 显示交通灯运行时间；3 具备特殊控制需要（封道）。设计要求1 主板采用MSP430或STM8均可；2 确定定时时基为1S；3 数码管显示交通运行时间；工作量适中工作计划1 学习微处理器原理及代码应用，学习各控制部分原理2 编写程序，进行调试3程序下片，进行模块调试4 调试成功，验收参考资料1 相应微处理器原理及应用；2 相关期刊杂志。目录一、摘要4二、基本原理4（一）MSP430介绍4（二）TM1638介绍8三、主程序代码：12四、外部接线图:20五、心得体会：20参考文献21一、摘要本交通灯控制设计采用
2、MSP430单片机作为主控制器器件，以TM1638作为显示模块模拟交通灯控制。通过MSP430的定时器A模块控制定时时间，串口输入到TM1638的数码管模块显示计时时间，并且在LED灯显示模块输出显示。通过MSP430和TM1638实现的功能是：交通灯控制，即南北红灯亮19秒时，东西绿灯亮16秒，黄灯亮3秒；东西红灯亮19秒时，南北绿灯亮16秒，南北黄灯亮3秒。并且当按下s1键时，全封道，停止计时；当按下s2键时，南北封道，停止计时；当按下s3键时，东西封道，停止计时；当按下s4键时，复位，解除封道，计时继续。二、基本原理（一） MSP430介绍1、MSP430的主要特点：超低功耗MSP430
3、系列单片机的电源电压采用1.83.6V低电压，RAM 数据保持方式下耗电仅0.1uA，活动模式耗电250pAMIPS(MIPS：每秒百万条指令数)，IO输入端口的漏电流最大仅50nA。强大的处理能力MSP430 系列单片机是16 位单片机，采用了目前流行的、颇受学术界好评的精简指令集(RISC)结构，一个时钟周期可以执行一条指令(传统的MCS51 单片机要12 个时钟周期才可以执行一条指令)，使MSP430 在8MHz 晶振工作时，指令速度可达8MIPS。高性能模拟技术及丰富的片上外围模块MSP430 系列单片机结合TI 的高性能模拟技术，各成员都集成了较丰富的片内外设。视型号不同可能组合有以
4、下功能模块：看门狗(WDT)，模拟比较器A，定时器A(Timer_A)，定时器B(Timer_B)，串口0、1(USART0、I)，硬件乘法器，液晶驱动器，10位，12，14位ADC，12位DAC，12C 总线，直接数据存取(DMA)，端口1-6(P1-P6)，基本定时器(Basic Timer)等 系统工作稳定上电复位后，首先由DCO_CLK 启动CPU，以保证程序从正确的位置开始执行，保证晶体振荡器有足够的起振及稳定时间。然后软件可设置适当的寄存器的控制位来确定最后的系统时钟频率。如果晶体振荡器在用做CPU 时钟MCLK时发生故障，DCO会自动启动，以保证系统正常工作。这种结构和运行机制，
5、在目前各系列单片机中是绝无仅有的。另外，MSP430 系列单片机均为工业级器件，运行环境温度为-40+85C，运行稳定、可靠性高。 方便高效的开发环境2、MSP430的封装和引脚3、结构原理框图MSP430F15x 和MSP430F16x 系列单片机特性和结构极为相似，都是在MSP430F14x基础上增加了DMA控制器、12C 模块、DAC 转换模块。MSP430F15x 和MSP430F16x 的结构差别在于：MSP430F15x 片内只有一个USART 模块，没有硬件乘法器；而MSP430F16x 片内具有硬件乘法器和两个USART模块。4、MSP430工作原理MSP430 系列单片机采用
6、16 位的TIMER_A 定时器，再加上内部的比较器，至少能达到10 位的A/D 测量精度；利用TIMER_A 生成的PWM 能用软件任意改变占空比和周期，配合滤波器件可方便地实现D/A 转换；当PWM 不需要修改占空比和时间时，TIMER_A 能自动输出PWM，而不需利用中断维持PWM输出。5、16位定时器A模块的工作原理TIMER_A共有4种计数模式：n 停止模式n 增计数模式n 连续技术模式n 增/减计数模式TIMER_A的结构原理图TIMER_A 有多个相同的捕获/比较模块，为实时处理提供灵活的手段，每个模块都有可用于捕获事件发生的时间或产生定时间隔。当发生捕获事件发生或定时时间到达时
7、将引起中断。捕获/比较寄存器与定时器总线相连：可在满足捕获条件时，将TAR 的值写入捕获寄存器；可在TAR的值与比较器值相等时，设置标志位。通过TACCTLx中的CAP选择模式，该模块既可用于捕获模式，也可用于比较模式。用CMx 选择捕获条件，可以禁止捕获，上升沿捕获，下降沿捕获或者上下沿都捕获。可用CCISx选择捕获的输入信号源，输入信号可以来自外部引脚，也可来自内部信号，还可暂存在一个触发器中由SCCI信号输出。每个捕获/比较模块都包含一个输出单元，用于产生输出信号。每个输出单元有8种工作模式，可产生基于EQUx的多种信号。最终的输出信号源于一个D触发器。该触发器的数据输入源于输出控制模块
8、，输出控制模块又分3个输入信号（EQU0，EQU1，EQU2和OUTx）经模式控制位OMx0,OMx1 和OMx2 运算后输出到D 触发器。D 触发器的置位端和复位端也都将影响到最终的输出。D 触发器的时钟信号为定时器的时钟，在时钟为低电平时采样EQU0和EQU1，EQU2，在时钟的下一个上升沿锁存入D触发器中。（二）TM1638介绍1、TM1638的功能及特点TM1638是带键盘扫描接口的LED（发光二极管显示器）驱动控制专用电路，内部集成有MCU 数字接口、数据锁存器、LED 高压驱动、键盘扫描等电路。主要应用于冰箱、空调 、家庭影院等产品的高段位显示屏驱动。 采用功率CMOS 工艺 显示
9、模式 10 段8 位 键扫描（83bit） 辉度调节电路（占空比8 级可调） 串行接口（CLK，STB，DIO） 振荡方式：RC 振荡（450KHz+5%） 内置上电复位电路 采用SOP28封装2、TM1638封装及管脚其中在本实验用到的管脚是DIO、CLK、STB三个管脚，分别与MSP430的P1.0、P1.3、P1.2相连。3、TM1638驱动共阴极数码屏显示电路模块原理图：在本实验中，数码屏显示模块实现的功能是通过MSP430的定时功能输出显示计时时间，计时为倒数计时，且当有按键K1、K2、K3摁下时，计时停止，显示数字不变；当按键K4摁下时，继续计时。4、LED灯显示模块LED1LED
10、2LED3LED4LED5LED6南北红灯南北绿灯南北黄灯东西红灯东西绿灯东西黄灯本实验中用到的LED灯如下图所示：低位 高位本实验中LED灯显示模块实现的功能是利用不同灯模拟交通控制灯。LED驱动控制电路的时序波形图：5、按键模块工作原理 按键模块原理图：工作原理： 发送读键命令后，开始读取按键数据BYTE1-BYTE4字节，读数据从低位开始输出。 在本实验中，按键模块实现的功能是：当按下s1键，全封道；当按下s2键，南北封道；当按下s3键，东西封道；当按下s4键，复位，解除封道，计时继续。三、主程序代码：#include void Key(void);void delay(int v);
11、/延时子程序unsigned int state,a0,b0,a1,b1,k;int sn,ew;unsigned char KEY=0,0,0,0;void TM1638_Write(unsigned char DATA)/写数据函数unsigned int i;for(i=0;i=1; P1OUT|=BIT3; /CLK置1 /*unsigned char TM1638_Read(void)/读数据函数unsigned char i;unsigned char temp=0;DIO=1;/设置为输入for(i=0;i=1;CLK=0;if(DIO)temp|=0x80;CLK=1;retu
12、rn temp;*/void Write_Com(unsigned char cmd)/发送命令字P1DIR|=BIT2; P1OUT&=BIT2; /STB置0 TM1638_Write(cmd); P1OUT|=BIT2; /STB置1void Write_DATA(unsigned char add,unsigned char DATA)/指定地址写入数据P1DIR|=BIT2; Write_Com(0x44); P1OUT&=BIT2; /STB置0 TM1638_Write(0xc0|add); TM1638_Write(DATA); P1OUT|=BIT2; /STB置1void init_TM1638(void)unsigned char i;P1DIR|=BIT2; Write_Com(0x8f); /亮度 Write_Com(0x40); /写数据命令 P1OUT&=BIT2; /STB置0 TM1638_Write(0xc0);
