嵌入式系统设计专题实践嵌入式交通信号灯.doc

嵌入式系统设计专题实践 交通灯控制系统 专 业： 电子信息工程 班 级： 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 目录 一、方案设计与论证 3 1.1系统任务描述 3 1.2系统方案设计 4 1.3系统框图 5 二、硬件电路设计 5 2.1 K60P144M100SF2RM最小系统设计 5 2.2数码管显示模块设计 7 2.3交通灯指示模块设计 8 三、系统软件设计 8 3.1系统软件流程图 8 3.2 500ms定时器子程序设计 9 3.3 计数显示子程序设计 10 四、系统调试 12 4.1硬件调试 11 4.2软件调试 11 4.3 综合调试 12 五、总结 12 六、心得体会 12 七、附录 13 7.1系统实物图 13 7.2程序代码 14 7.3参考文献 19 摘要 当前伴随着信息化社会的快速发展，国家不断走向繁荣昌盛。与此同时，快节奏也成为当代人们在各大城市的主要特征。当今社会上汽车越来越多，为了减少城市交通阻塞和维持良好稳定的交通次序、加强对道路的管理力度。因此合理设计交通灯控制系统对维护道路安全和社会交通次序有着不可替代的作用。本文主要阐述交通灯控制系统的设计原理和过程，采用飞思卡尔K60作为系统的控制芯片，对系统的软件和硬件进行模块化设计，最终实现了基于飞思卡尔K60芯片的交通灯控制系统。该系统用红、黄、绿三种颜色的发光二极管来代替三种实际中的交通灯，在控制器的驱动下来形象化的演示实际中交通灯的运行模式和工作过程。最终该系统实现了对车辆直行、左转、停止等待等基本功能。能够有效地对城市中的车辆产生明确的指导和控制。 关键词：交通灯 K60P144M100SF2RM 数码管 定时显示 一、方案设计与论证 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，完成对交通灯的控制系统设计。系统功能包括实现对车辆的直行，左拐、停止等待等功能。基于飞思卡尔K60P144M100SF2RM控制器，实现对车辆进行指导控制。本系统中主要由控制器最小系统、数码管显示模块、交通灯模块等相关模块构成。系统任务包括三个环节。 假设十字路口南北方向为主干车道，东西方向为支干道。 状态一：南北方向、东西方向均设有红、黄、绿三个指示灯。首先南北方向绿灯亮一分钟、东西方向红灯亮一分钟。此时处于向北方向的车辆处于绿灯状态，可以直行通过十字路口，而处于向东方向的车辆由于是红灯等待则不能前行，需在线外等待向东方向的绿灯来临才能前行。 状态二：一分钟之后，北方向的绿灯变为黄灯亮，且亮十秒钟。而在向东方向的红灯还没转变状态，红灯此时会连续闪烁10秒钟，作为东西方向将变成绿灯通行状态的提示。与此同时，向西方向的左转指示灯会变亮，也是亮10秒钟，车辆可以左转。 状态三：10秒钟过后，北方向的黄灯灭，红灯亮60秒，处于主干道上的车辆不能直行通过。与此同时东方向的红灯会灭，绿灯亮60秒，处于干道上的车辆可以直行。向北方向的车辆不能左转。左转指示灯会熄灭。 状态三执行完毕重新进入状态一开始执行，整过过程在K60控制器上电以后就进入工作状态，无需人工干预。图1—1为系统的工作状态图： K60上电 ： 图1—1 系统的工作状态图 图1—2 系统的工作方式图 1.2系统方案设计 本系统基于K60P144M100SF2RM控制器设计的交通灯控制系统。设计过程主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。软件包括显示、定时器、GPIO、时钟等设置。硬件电路包括由三极管驱动的数码管显示电路以及交通灯显示电路。 1.3系统框图 图1—3 系统框图 二、硬件电路设计 本系统中硬件系统包括K60P144M100SF2RM最小系统设计、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。 2.1 K60P144M100SF2RM最小系统设计 Kinetis是低功耗可扩展和在工业上使用混合信号ARM Cortex-M4系列MCU的最好的组合。Kinetis系列MCU结合了必威体育精装版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。Kinetis?MCUs使用了飞思卡尔和ARM第三方合作伙伴的市场领先的捆绑模式。所有Kinetis系列都包涵强大的逻辑、通信和时序阵列和带有伴随着闪存大小和I/O数量的集成度等级的控制外围部件。Kinetis 产品组合内核具有以下特点：ARM Cortex-M4 内核带DSP 指令，性能可达 1.25 DMIPS/MHz ( 部