嵌入式实训报告
成都航空职业技术学院
《嵌入式系统应用》
实训课程设计报告书设计题目:模拟交通灯系统设计
系班别:航空电子工程系级:XXXX 班专学业:应用电子技术号:XXXX 学生姓名:XXX
完成时间:年指导教师:XXXX 日
目录
第一章
第二章
2.1
2.2
2.3
2.4概述.....................................................................................................2主要元件介绍8031单片机内部结构.................................................................... 38031芯片引脚介绍.......................................................................... 38031的结构及介绍.......................................................................... 48031的性能特点............................................................................... 5
第三章系统硬件设计
3.1设计要求................................................................................................ 6
3.2硬件材料名称规格数量........................................................................ 6
3.3电路原理图............................................................................................ 6
3.4系统实现的功能....................................................................................7
第四章系统软件设计
4.1流程图.................................................................................................... 7
4.2程序编写................................................................................................ 8
第五章实验小结..................................................................................................9
第六章参考文献………………………………………………………………..10
一、绪论
单片机是指在一个集成芯片中,集成微处理器(CPU)、存储器、基本I/O接口以及定时/计数、通信部件,即在一个芯片上实现一台微型计算机的基本功能。1970年微型计算机研制成功之后,随着就出现了单片机。美国Intel 公司1971年生产的4位单片机4004和1972年生产的雏形8位单片机8008,特别是1976年MCS-48单片机问世以来,在短短的二十几年间,经历了四次更新换代,其发展速度大约每二、三年要更新一代、集成度增加一倍、功能翻一番。其发展速度之快、应用范围之广,已达到了惊人的地步,它已渗透到生产和生活的各个领域。
随着计算机技术的发展和在控制系统中的广泛应用,以及设备向小型化、智能化发展,作为高新技术之一的单片机以其体积小、功能强、价格低廉、使用灵活等优势,显示出很强的生命力。它和一般的集成电路相比有较好的抗干扰能力,对环境的温度和湿度都有较好的适应性,可以在工业条件下稳定工作。且单片机广泛地应用于各种仪器仪表,使仪器仪表智能化,提高它们的测量速度和测量精度,加强控制功能。如AT89C51系列单片机控制的“船舶航行状态自动记录仪”、“烟叶水分测试仪”、“智能超声波测厚仪”等。AT89C51系列单片机也广泛地应用于实时控制系统中,例如对工业上各种窑炉的温度、酸度、化学成分的测量和控制。将测量技术、自动控制技术和单片机技术相结合,充分发挥其数据处理功能和实时控制功能,使系统工作处于最佳状态,提高系统的生产效率和产品质量。从航空航天、地质石油、冶金采矿、机械电子、轻工纺织等行业的分布系统与智能控制以及机电一体化设备和产品,到邮电通信、日用设备和器械,单片机都发挥了巨大作用。
第二章
2.18031单片机内部结构主要元件介绍
8031是最常见的mcs31系列单片机,是Inter 公司早期的成熟的单片机产品,应用范围涉及到各行各业,
下面介绍一下它的引脚图等资料
2.28031的芯片引脚介绍
(1)主电源引脚Vss 和Vcc
①Vss 接地
②Vcc 正常操作时为+5伏电源
(2)外接晶振引脚XTAL1和XTAL2
①XTAL1内部振荡电路反相放大器的输入端,是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡器时,此引脚接地。
②XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端。是外接晶体的另一端。当采用外部振荡器时,此引脚接外部振荡源。
(3)控制或与其它电源复用引脚RST/VPD,ALE/和/Vpp
①RST/VPD当振荡器运行时,在此引脚上出现两个机器周期的高电平(由低到高跳变),将使单片机复位。在Vcc 掉电期间,此引脚可接上备用电源,由VPD 向内部提供备用电源,以保持内部RAM 中的数据。
②ALE/正常操作时为ALE 功能(允许地址锁存)提供把地址的低字节锁存到外部锁存器,ALE 引脚以不变的频率(振荡器频率的)周期性地发出正脉冲信号。
③外部程序存储器读选通信号输出端,在从外部程序存储取指令(或数据)期间,在每个机器周期内两次有效。同样可以驱动八LSTTL 输入。
④/Vpp、/Vpp为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当/Vpp为高电平时,访问内部程序存储器,当/Vpp为低电平时,则访问外部程序存储器。对于EPROM 型单片机,在EPROM 编程期间,此引脚上加21V EPROM 编程电源(Vpp )。
2.38031的结构及介绍
8031的引脚功能:
(1)、Vcc:+5V电源电压。Vss:电路接地端。
P0.0~P0.7:通道0,它是8位漏极开路的双向I/O通道,当扩展外部存贮器时,这也是低八位地址和数据总线,在编程校验期间,它输入和输出字节代码,通道0吸收/发出二个TTL 负载。
P1.0~P1.7:通道1是8位拟双向I/O通道,在编程和校验时,它发出低8位地址。通道1吸收/发出一个TTL 负载。
P2.0~P2.7:通道2是8位拟双向I/O通道,当访问外部存贮器时,用作高8位地址总线。通道2能吸收/发出一个TTL 负载。
P3.0~P3.7:通道3准双向I/O通道。通道3能吸收/发出一个TTL 负载,P3通道的每一根线还有
(2)另一种功能:
P3.0:RXD,串行输入口。
P3.1:TXD,串行输出口。
P3.2:INT0,外部中断0输入口。
P3.3:INT1,外部中断1输入口。
P3.4:T0,定时器/计数器0外部事件脉冲输入端。
P3.5:T1,定时器/计数器1外部事件脉冲输入端
2.48031的性能特点
P3.6:WR,外部数据存贮器写脉冲。
P3.7:RD,外部数据存贮器读脉冲。
RST/VpD:引脚9,复位输入信号,振荡器工作时,该引脚上2个机器周期的高电平可以实现复位操作,在掉电情况下(Vcc 降到操作允许限度以下),后备电源加到此引脚,将只给片内RAM 供电。
ALE/PROG:引脚30, 地址锁存有效信号,其主要作用是提供一个适当的定时信号,在它的下降沿用于外部程序存储器或外部数据存贮器的低8位地址锁存,使总线P0输出/输入口分时用作地址总线(低8位)和数据总线, 此信号每个机器出现2次, 只是在访问外部数据存储器期间才不输出ALE 。
PSEN:引脚29, 程序选通有效信号, 当从外部程序存贮器读取指令时产生,低电平时,指令寄存器的内容读到数据总线上。
EA/VPP:引脚31,当保持TTL 高电平时,如果指令计数器小于4096,8031执行内部ROM 的指令,8731执行内部EPROM 的指令,当使TTL 为低电平时,从外部程序存贮器取出所有指令,在8731内的EPROM 编程时,此端为21V 编程电源输入端。
XTAL1:引脚18,内部振荡器外接晶振的一个输入端,HMOS 芯片使用外部振荡源时,此端必须接地。
XTAL2:引脚19,内部振荡器外接晶振的另一个输入端,HMOS 芯片使用外部振荡器时,此端用于输入外部振荡信号。
第三章系统硬件设计
3.1设计要求
用单片机设计一个系统,制作硬件系统,编制相应的软件。用单片机完成一个模拟交通灯系统。
3.2硬件材料名称规格数量
2个1K 的电阻6个电阻1个12M 晶振1个33μF 电解电容2个33μF 电容8031单片机6个二极管1个复位开关
3.3
电路原理图
3.4系统实现的功能
南北面红灯亮,东西面绿灯亮
延时5秒
南北面红灯变绿灯,东西面绿灯变黄灯
延时5秒
南北面红灯变黄灯,东西面红灯变红灯
第四章系统软件设计
4.1程序编写交通灯的程序
ORG 0000H
LJMP START
ORG 0100H
START:MOV SP,#50H
STATE0:MOVA,#09H
MOV P1,A
MOV R2,#1
LCALL DELAY
STATE1:MOVA,#0CH
MOV P1,A
MOV R2,#10
LCALL DELAY
STATE2:MOVA,#0AH
MOV P1,A
MOV R2,#3
LCALL DELAY
STATE3:MOVA,#21H
MOV P1,A
MOV R2,#1O
LCALL DELAY
STATE4:MOVA,#11H
MOV P1,A
MOV R2,#3
LCALL DELAY
LJMP STATE1
DELAY:MOV R7,#20
D1:MOV R6,#200
D2:MOV R5,#123
NOP
DJNZ
DJNZ
DJNZ
DJNZ
RET
END R5,$R6,D2R7,D1R2,DELAY 开始系统定义
4.2流程图建立数学模型
软件结构设计
绘制程序流程图
编写程序
汇编
在线仿真调试修改程序
程序有错?
固化到EPROM
结束
第五章实训总结
通过此次的嵌入式交通灯程序课程设计,使我更加扎实的掌握了嵌入式专业的知识。在设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次的思考和讨论,一遍又一遍的检查,终于找出了原因所在。但也暴露出了我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知,通过自己亲手实践,是我们掌握的知识,不再是纸上谈兵。在课程设计过程中,我们小组合作不断发现错误,不断改正,不断谈论和交流,不断获取。最终的检测调试环节,本身就是在践行“过而能改,善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多问题,最后在老师的指导下,终于游逆而解。
嵌入式的课程设计是一门专业课,给我很多专业知识以及专业技能上的提升。同时又是一门讲解课,一门辩思课,给了我许多道,给了我很多思,给了我莫大的空,同时使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计,我掌握了Keil u Vision 软件的使用方法,了解了交通灯的实际控制过程,以及如何提高电路的性能等等。我认为,在这学期的实验中,不仅培养了独立思考、动手操作的能力,在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是,我们学会了很多学习的方法。要面对社会的挑战,只有不断的学习、实践,再学习、再实践。
回顾起此课程设计,至今我仍感慨颇多,从理论到实践,在这段日子里,可以说得是苦多于甜。但是可以学到很多很多的东西,同时不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在今后社会的发展和学习实践过程中,一定要不懈努力,不能遇到问题就想到要退缩,一定要不厌其烦的发现问题所在,然后一一进行解决。只有这样,才能成功的做成想做的事,才能在今后的道路上劈荆斩棘。
最后,衷心感谢张春林老师的耐心指导。
第六章参考文献
[1]马忠梅,祝烈煌,李善平,等.ARM&Linux嵌入式系统教程[M].第2版. 北京:北京航天航空大学出版社,2008.
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[3]李新峰,何广文,赵文秀. 基于ARM9的嵌入式Linux 开发技术[M].北京:电子工业出版社,2008.
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