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四路交通灯设计，基于MSP430G2553（IAR和Proteus）
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电子系统设计课程设计报告
目录 电子系统设计课程设计报告 目录 1. 引言 2. 方案论证 （1）方案一 （2）方案二 （3）方案论证 3. 数学建模 4. 系统设计 （1）硬件系统框图 （2）软件系统主流程图及程序设计 初始化程序 主程序 延时服务程序 显示 5. 基于同步串口的数码管显示电路设计 5.1 串行同步总线工作原理 5.2 74ls164芯片简介 5.3 系统电路 6. 系统联调 7. 总结 参考文献 基于MSP430系列微控制器的交通灯控制电路设计 引言一个好的交通灯控制系统，将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新。随着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展，以及人工智能在控制技术方面的广泛运用，智能设备有了很大的发展，是现代科技发展的主流方向。基于MSP430单片机的交通控制系统以MSP430G2553单片机为路口控制核心、 LED 作为显示、驱动电路与部分模拟器件构成的一种电子产品。MSP430G2553单片机为控制核心，能实时的进行控制；由于 LED 有高节能、安全性高、寿命长、快速响应、运行成本低等优点，所以用作显示很合理； 74HC245驱动电路用于对 LED 的驱动；此系统可以长时间稳定的运行，可用于各种十字路口。 在本设计中充分利用了单片机内部资源，涉及到了 数码管显示、中断系统、定时／计数器、串口通信等。 方案论证（1）实验目的 东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间9s； 东西方向与南北方向黄灯亮，时间3s； 南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间9s； 可以通过按键实现计数器时间的加和减以及开关。 （2）方案二 采用两个寄存器共同连接，一个充当位选一个充当段选，利用连接口进行选择。在段选与数码管连接间加入限流电阻，避免电流过大损耗数码管。 （3）方案论证 这两种方案都可以实现模拟交通红绿灯。在proteus仿真中，都可以正常的运转。但是方案二明显优于方案一。虽然在理论中这两个方案都切实可行，但仅仅只是在仿真中得以实现，实际制作电路上必须考虑数码管的损耗问题。 基于实际电路制作和方案完整性来说，我们选择了方案二。首先方案二使用了寄存器减少了I/O口的使用，有效利用了I/O口。其次，考虑了在实践运用中，数码管比较容易损耗，加入了限流电阻，利于实际电路的制作。即方案二的更加完善，规避了方案一的弊端。最后，基于成本和简易程度，方案一成本更低，电路连线也更加简单，方案二成本和复杂度都要高于方案一。但是从实现效果来看，方案二最后呈现的效果更加好。 数学建模
图1.交通灯数学建模 序号 红 绿 黄 时间 4 0 1 0 6 5 0 1 0 5 6 0 1 0 4 7 0 1 0 3 8 0 1 0 2 9 0 1 0 1 10 0 0 1 3 11 0 0 1 2 12 0 0 1 1 16 1 0 0 9 17 1 0 0 8 18 1 0 0 7 19 1 0 0 6 20 1 0 0 5 21 1 0 0 4 22 1 0 0 3 23 1 0 0 2 24 1 0 0 1 表1.红绿灯真值表 系统设计（1）硬件系统 该系统由MSP430单片机最小系统、电源电路、按键电路、数码管显示电路、红绿灯显示电路组成。强大的处理能力MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简指令集（ RISC ）结构，具有丰富的寻址方式（7种源操作数寻址、4种目的操作数寻址）、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储都可以参加多种运算；还有高效的查表处理指令；有较高的处理速度，在8MHZ晶体驱动下指令周期为125ns。这些特点保证了可编制出高效率的源程序，完全可以满足本系统的需要；与其他控制方法相比，所用器件可以说是比较简单经济的。电源电路主要负责对整个系统进行供电，让系统能够正常运行。按键电路实现对一些时间和工作模式的转换，很好的实现了人机交互的功能。数码管显示电路实现对倒计时间的显示功能，红绿灯显示电路实现十字路口红黄绿之间的转换。 软件系统主流程图及程序设计道口交通控制系统程序主要分为以下几个模块：初始化程序、主程序、显示和延时。
图2.软件系统主流程图 初始化程序 初始化程序主要完成的是对显示初值以及定时器初值。 主程序 主程序要负责总体程序管理功能，实现人机交换设定。由于采用动态扫描方式显示时间，因此主程序大部分时间要调用扫描显示程序。按键也加在主程序中了。 延时服务程序 主要是在整个电路中，在动态显示时间得用延时来保证数码管亮足够的时间。 显示 主要是对数码管的显示，让人们能更准确的看清时间，可以什么时间通过。 在整个程序流程图中，提高了系统的灵活性中断任务主要进行紧急情况处理，并保护当前的现场，以便于恢复。 以下为源码 /* 南北方向红、黄、绿 对应p0\p1\p2 时间由p2.2与p2.3驱动 东西方向红、黄、绿 对应p5\p6\p7 时间由p2.0与p2.1驱动 */ #include int num; int flag; void seg71s_S_N(unsigned char); void seg71s_E_W(unsigned char); void Delay(void);//一秒延时 unsigned char code_seg[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//数码管数据 void seg71s_S_N(unsigned char date_seg71_s_n){ //南北数码换显示函数，date_seg71_s_n unsigned char data=date_seg71_s_n/10;//传过来数字十的位，date_seg71_s_n/10 unsigned char data_1=date_seg71_s_n%10;//过来数字个的位，date_seg71_s_n%10 unsigned char bit[8]={0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01};//八个引脚对应输出h g f e d c b a; //eg.0为0x3f---0011 1111 对于a b c d e f; for(unsigned int i=0;i |
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