012 带语音提示的交通灯控制系统样本
(样本只提供该系统的基本情况介绍,若需要完整的设计和论文,建议您购买本系统,凡是购买本站系统的,本站均根据您的要求,把系统上的开发信息,题目等修改成符合您的要求)

 

本系统开发工具：单片机/汇编
本设计包含内容：源代码+毕业论文+开题报告+答辩稿
论文大概：
 

 

 

 

摘    要
随着社会经济的发展,城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调,已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统,它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。
近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,加以完善。
本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来实现模拟交通灯控制。红、绿、黄交替闪亮,有倒计数提示；增加语音提示功能,可以为盲人的出行提供帮助,查询时可用语音播放路况；通过按键可以对系统参数和工作状态设置；为了系统稳定可靠采用了X5045“看门狗”芯片,避免了系统因为死机而停止工作的情况发生；本模拟控制器采用5V/4W电源供电,系统智能化高、实用性强、操作简单、扩展性强。本文将重点介绍控制器软件设计过程。

 

关键词：单片机 交通灯 控制器   软件调试

 

 

 

1.1 Abstract

 Along with the social economy development, the municipal transportation question more and more arouses people's interest.The human, the vehicle, the road three relations coordinations, have become one of important questions which the traffic control department needs to solve.The municipal transportation control system is uses in the municipal transportation data monitor, the street-traffic control lights control and the transportation unblocking computer synthesis management system management system, it is in the modern municipal transportation monitoring command system the most important constituent.
 In recent years along with the technical rapid development, the monolithic integrated circuit application unceasingly was moving towards thoroughly, simultaneously led the traditional control examination to change with each new day the renewal.In the real-time examination and in the automatic control monolithic integrated circuit application system, the monolithic integrated circuit often is took a core part uses, the monolithic integrated circuit aspect knowledge is only insufficient, but also should act according to the concrete hardware architecture, as well as in view of the concrete application object characteristic software union, consummates.
 This system uses MSC-51 series monolithic integrated circuit AT89C51 and programmable parallel I/O connection chip 8255A is the central component realizes the simulation traffic light control.Red, green, yellow glistens in turn, has counts but actually the prompt; The increase voice prompt function, may provides the help for blind person's journey, when the inquiry the available pronunciation broadcast state of roads; Through the pressed key may to the system parameter and the active status establishment; Stable has used X5045 reliably for the system “the watch-dog” the chip, avoided the system because of dying machine the knock off situation occurrence; This simulation controller uses the 5V/4W power source power supply high, the system intellectualization, the usability strong, the operation simple, extended.This article key introduction controller software design process.

Key words: MCU  Traffic light  Controller  Software debugging

 

 

 

 

目       录
1 引言…………………………………………..………..……..……..………..5
2 控制系统原理………………………………………………………….……..5
2.1 红绿灯显示过程…………………………………………………..……..5
2.2 系统总框图………………………………………………………..…….7
2.3 系统工作原理……………………………………………………..……..7
2.4 MSC-51芯片简介…………………………………. …….………..……..8
3 控制器软件的设计……………………………………………………..……..9
3.1  红绿灯显示程序设计…………………………………………..……..9
3.1.1  8255控制程序…………………………………………..……..10
3.1.2  数码管控制…………………………….. ……………………..10
3.1.3  红绿灯输出控制………………………………………..……..11
3.2  时钟系统…………………………..…………………………………..11
3.3  语音系统程序设计………………………………………………..…….12
 3.3.1  录音设计…………………………………………………..……..12
 3.3.2  放音设计…………………………………………………..……..14
3.4  按键程序设计……………………………………………………..……..15
3.6  X5045程序设计…………………………..……………………………..18
 3.6.1 X5045初始化程序…………………………………………..……..18
3.6.2 喂看门狗程序………………………………………………..……..19
 3.6.3 读写数据程序………………………………………………..……..20
4 控制器软件的设计………………………………………………………..…….22
4.1  软件流程图………………………………………………………..…….22
4.2  软件代码…………………………………………………………..……..23
5 系统调试………………………………………………………………..…….24
5.1 拟软件调试…………………………………………………………..……..25

5.2 混合调试…………………………………………………………..……..29
5.3芯片烧写…………………………………………………………....……..30
总结………………………………………………………..……………………….32
致谢……………………………………………………………..…………………32
参考文献………………………………………………………..…………………32
附录1  软件代码  文件“jiaotongdeng.asm”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 引   言

我国机动车辆发展迅速,而城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后。道路拥挤、阻塞现象及交通事故常有发生。如何利用当今计算机与自动控制技术,有效地疏导交通,提高城镇交通路口的通行能力,提高车辆速度,减少交通事故是值得我们研究的新课题。
    交通灯是城市交通中的重要指挥系统,它与人们日常生活密切相关．随着人们生活水平的提高,对交通管制也提出了更高的要求,因此提供一个可靠、安全、便捷的多功能交通灯控制系统有着现实的必要性,本文介绍的交通灯控制系统除具有一般的红绿灯显示功能外,还具有时间显示功能,以及倒计时功能,语音提示功能,以方便人们的出行．此系统核心控制器是MCS一51系列单片机中AT89C51。文中就红绿灯显示系统、时钟系统、按键系统、语音提示系统、看门狗系统5个部分的软作了详细介绍,并采用keil软件调试程序,并给出了调试过程及全部程序代码。

2   控制系统原理
2.1  红绿灯显示过程
 A、B两干道交于一个十字路口,见图2.1。各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯,指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换,且黄灯燃亮时间为A、B两干道的公共停车时间。设A道比B道的车流量大,指示灯燃亮的方案如表1。

 3 40 3 60 3 40 ……
A道 黄灯亮 红灯亮 黄灯亮 绿灯亮 黄灯亮 红灯亮 ……
B道 黄灯亮 绿灯亮 黄灯亮 红灯亮 黄灯亮 绿灯亮 ……
                                   表1
此表1说明：
（1）当为黄灯时 A、B两道同时为黄灯；以提示行人或车辆下一个灯色即将到来,时间 3秒。       
（2）当A到为红灯,A 道车辆禁止通行,A 道行人可通过；B 道为绿灯,B 道车辆通过,行人禁止通行,时间为40秒。
（3）当A道绿灯,A 道车辆通行；B 道为红灯,B 道车辆禁止通过,行人通行时间为60秒。 A道车流大 通行时间长。
（4）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。
（5）此表可根据车流量动态设定。

  图 2.1   十字路口交通指示灯示意图
2.2  系统总框图
   本系统选用AT89C51主控核心,外接语音电路,按键电路,看门狗电路,并功过8255扩展IO口,连接两位LED数码观显示电路和红绿灯显示电路。可以设计出系统总框图如下：
2.3  系统工作原理
（1） 开关s0控制系统工作模式,当s0=1即连到VCC时,为自动状态,根据设定的时间控制红绿灯自动燃亮；当s0=0,即接地时,为设置状态,可以通过p1口三个按键设置系统参数。
 
 
图 2.2   系统总框图
（2） 由单片机的定时器每秒钟通过P0口向8255的数据口送信息,由8255的PA 口显示红、绿、黄灯的燃亮情况；由8255的PB、PC口显示每个灯的燃亮时间。
（3） 单片机通过设置各个信号等的燃亮时间、通过8031设置,黄、绿、红时间依次为3秒、40秒、3秒、60秒、3秒循环由8031的 P0口向8255的数据口输出。
（4） 8255 PB口用于输出时间的个位,PC口用于输出时间的十位；而PA 口用于输出各个灯的情况,它的末段连接双向晶闸管采用220V交流电压驱动。这里直接用发光二极管来模拟,省去晶闸管控制电路。
（5） P0口与P2口连接ISD2560语音芯片,控制录音和放音。外带耳机和麦克风。
（6） 在交通控制程序中加入看门狗指令,当系统出现异常看门狗将发出溢出中断。通过专用端口输入到X5045看门狗芯片的WDI 引角引起RESET复位信号复位系统。并且X5045内带512×8位串行EEPROM,可以保存系统参数,使掉电后数据不易丢失。

2.4

4   控制器软件的设计
4.1  软件流程图
软件流程图如下所示：
 
  图  4.1  主程序流程图
   图   4.2   T0中断子程序

在3.4 节的按键电路设计中,对按键部分分析比较详细,这里就略去按键子程序的流程图。
4.2  软件代码
详细见附录1。文件“jiaotongdeng.ASM”

5  软件调试
 在系统样机的组装和软件设计完成以后,就进入系统的调试阶段。应用系统的调试步骤和方法是相同的,但具体细节与采用的开发系统（即仿真器）及选用的单片机型号有关。调试的过程就是软硬件的查错过程,分为硬件调试和软件调试。
1） 硬件调试
单片机应用系统的软硬件调试是分不开的,通常是先排除明显的硬件故障后再和软件结合起来进行调试。常见的硬件故障有逻辑错误、元器件失效、可靠性差和电源故障等。在进行硬件调试时先进行静态调试,用万用表等工具在样机加电前根据原理图和装配图仔细检查线路,核对元器件的型号、规格和安装是否正确。然后加电检查各点电位是否正常。接下来再借助仿真器进行联机调试,分别测试扩展的RAM、I/O口、I/O设备、程序存储器以及晶振和复位电路,改正其中的错误。
2）软件调试
    软件调试就是检查系统软件中的错误。常见的软件错误有程序失控、中断错误（不响应中断或循环响应中断）、输入/输出错误和处理结果错误等类型。要把各个程序模块分别进行调试,调试通过后再组合到一起进行综合调试,达到预定的功能技术指标后即可将软件固化。系统的调试过程要结合具体的仿真器进行。

5.1 .模拟软件调试
    单片机的程序设计调试分为两种,一种是使用软件模拟调试,意思就是用开发单片机程序的计算机去模拟单片机的指令执行,并虚拟单片机片内资源,从而实现调试的目的,但是软件调试存在一些问题,如计算机本身是多任务系统,划分执行时间片是由操作系统本身完成的,无法得到控制,这样就无法时时的模拟单片机的执行时序,也就是说 ,不可能像真正的单片机运行环境那样执行的指令在同样一个时间能完成（往往要完成的比单片机慢）。为了解决软件调试的问题,第二种是硬件调试,硬件调试其实也需要计算机软件的配合,大致过程是这样的：计算机软件把编译好的程序通过串行口、并行口或者USB口传输到硬件调试设备中（这个设备叫仿真器）,仿真器仿真全部的单片机资源（所有的单片机接口,并且有真实的引脚输出）,仿真器可以接入实际的电路中,然后与单片机一样执行。同时,仿真器也会返回单片机内部内存与时序等情况给计算机的辅助软件,这样 就可以在软件里看到真实的执行情况。不仅如此,还可以通过计算机断的软件实现单步、全速、运行到光标的常规调试手段。总结一下两者的不同与相同：
相同点：
1：都可以检测单片机执行时序下的片内资源情况（如R0-R7 、PC计数器等）
2：可以实现断点、全速、单步、运行到光标等常规调试手段。
不同点：
1：软件调试无法实现直接连接硬件电路的调试,只能通过软件窗口虚拟硬件端口的电平输出情况而仿真器可以实现与单片机一样的功能的硬件连接,从某种意义上说这个时候仿真器就是一个单片机。2：软件调试执行单片机指令的时间无法与真实的单片机执行时间画上等号,也就是说如果一个程序在单片机中要执行300us,可能在计算机中执行的时间可能会比这个长很多,而且无法预料。仿真器则是完全与单片机相同。
3：软件调试只能是一种初步的,小型工程的调试,比如一个只有几百上千行的代码的程序,软件调试能很好的完成,如果是一个协调系统,可能还需要借助几个单片机仿真器和相关的仪器才能解决。
4：软件仿真不需要额外花钱,而硬件需要,一个仿真器一般都上千元,同时可以仿真许多种单片机的工作。
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。
这里我们仅仅介绍 Keil uVision2 的简单使用下面将具体介绍如何使用Keil uVision 来软件调试单片机程序。
2 （1）源文件的建立
由于Keil软编辑器对汉字的支持不好,我们使用UltraEdit编辑软件进行源程序的输入,保存该文件,注意文件的扩展名不能省略,而且必须是“.asm”。见附录文件“jiaotongdeng.asm”。
3 （2）建立工程文件
点击“Project->New Project…”菜单,如图5.1,在出现的对话框中输入工程文件名“jtdkz”,并保存,出现第二个对话框,如图5.2 ,这个对话框要求选择目标CPU,我们选择Atmel公司的89C51芯片。然后点“确定”回到主界面,将左边Target 1前面的“+”号展开,在它下面的字符“Source Group 1”上点击鼠标右键,再点击增加文件到组,如图5.3所示,选种其中的“Add file to Group”添加前面编写的汇编文件“jiaotongdeng.asm”。
4 
5 图 5.1    点“工程”,新建工程
 图 5.2  选择目标CPU
7 
8   图 5.3 添加目标文件
（1） 工程的详细设置
9 工程建立好以后,还要对工程进行进一步的设置,以满足要求。