《交通信号灯控制系统的设计》实训作业指导书

2018-05-21

本标准化作业指导书(以下简称作业指导书)编制的目的是是结合单片机实验教学和高职生的学习特点,引入较为先进的单片机与嵌入式系统仿真与开发平台——PROTEUS仿真软件、结合专业编程软件Keil,对传统的单片机实验方法和实验内容进行充实和完善。
  1.编制依据
  本作业指导书的编制依据是参照教材《单片机原理与接口技术》和单片机仿真器伟福Lab-8000相关实验,以培养应用技术性人才为目标,突出基本技能训练,加强对指令系统的理解和输入输出口控制应用的训练,培养学生的编程能力。实验内容的编排顺序基本上与理论课教学一致,努力做到理论与实践相结合,互相补充。
  2.适用范围
  本操作指导书适用于各电类及控制自动化等相关专业,考虑各专业学生的基础不同,对单片机课程的要求不同,安排的实验数量及难易程度也有所不同,可以根据各自的专业要求和学生的学习能力对实验项目进行调整。
  3.作业前准备
  3.1教学准备
  单片机实训室配备多媒体教学设备;操作系统win7;安装软件Proteus7.7版本及以上、Keil5版本及以上;每台机器配备一台伟福Lab8000实验仿真系统。实习指导教师按照实习指导书对相关项目进行分解。
  3.2 人员组织及要求
  实习指导教师每天提前十分钟打开实训室,在学生进入实训室之前,将其分为5个小组,并设立小组长,负责纪律安全及日常考勤等工作。宣贯实训室设置及安全规定。
  3.3安全质量保证措施
  每天定时对学生学习纪律和学习情况进行督察。禁止旷课、迟到和早退等现象的发生。合理安排实习内容,保证实习的效果。对出现的问题及时进行处理,对不服从实习要求的学生按相关规定进行处理。表现突出的学生进行适当的鼓励和表扬。
  3.4危险点分析及预防控制措施
  危险点为电源及试验箱过热,提醒学生注意电源插头、禁止在机房给手机充电;做完实验要及时关闭试验箱电源。实训室配备灭火器和两条逃生通道,并配备紧急指示灯和标牌。
  4.实训方案及技术要求
  4.1总体要求
  用发光二极管模拟交通信号灯,用逻辑电平开关模拟控制开关,设计一个交通信号灯控制系统。设计要求如下:
  A车道与B车道交叉组成十字路口,A是主道,B是支道;正常情况下,A、B两车道轮流放行。具体放行时间和要求如下:
  (1) A车道放行50s,其中绿灯常亮44s,绿灯闪烁3s(用于警告),黄灯常亮3s(用于警告)。
  (2) B车道放行30s,其中绿灯常亮24s,绿灯闪烁3s(用于警告),黄灯常亮3s(用于警告)。
  在交通繁忙时,交通信号灯控制系统应有手控开关,可人为地改变信号灯的状态,以缓解交通拥挤状况。控制要求如下:
  (1) 在B车道放行期间,若A车道有车而B车道无车,按下开关使A车道放行15s。
  (2)在A车道放行期间,若B车道有车而A车道无车,按下开关使B车道放行15s。
  (3)有紧急车辆通过时,按下开关使A、B车道均为红灯,禁行15s。
  4.2作业步骤
  (1)绘制交通信号灯电路图
  P1口接发光二极管的阴极,P1口的管脚输出低电平时对应的发光二极管点亮,控制系统实验电路图如图所示。


  (2)分析功能,绘制程序结构流程图
  对多个外部中断源,采用中断和查询相结合的方法响应中断。多个外部中断源通过多个OC门电路线或取反后与P3.2(P3.3)相连,同时,每一个外部中断源通过P1口作为多个外部中断源的识别线。在多个外部中断源中若有一个或几个为高电平则输出为0,则P3.2(P3.3)为低电平,向CPU发出中断请求;CPU在执行中断服务程序时,先依次查询P1口的中断源输入状态,然后转入到相应的中断服务程序。
  一个正在执行的低优先级别的中断可以被高优先级别的中断所中断,但不能被另一个低优先级别的中断所中断。
  (3)根据流程图写出参考程序
  (4)仿真实操:
  1) 接线:
  2)输入程序。
  3)用EX键运行程序。(提示:运行程序前K3、K8要拨至高电平)
  4)观察并记录六只发光二极管的亮灭规律。
  5)在A红灯、B绿灯亮时,先将K1拨至高电平(表示A道有车)、K2拨至低电平(表示B道无车),再将K3拨至低电平使有车车道(A道)放行,A绿灯、B红灯同时亮5s后返回原先状态。
  在A绿灯、B红灯亮时,先将K1拨至低电平(表示A道无车)、K2拨至高电平(表示B道有车),再将K3拨至低电平使有车车道(B道)放行,A红灯、B绿灯同时亮5s后返回原先状态。
  提示:K3拨至低电平后,应在5s内改为高电平,否则,单片机可能将再一次响应中断。
  6)不论A道、B道的信号灯处于什么状态,将K8拨至低电平后,A红灯、B红灯同时亮20s后返回原先状态。
  提示:K8拨至低电平后,应在20s内改为高电平,否则,单片机可能将再一次响应中断。
  7)下载到伟福试验箱仿真。
  5.收工
  实训用品恢复原状,整理好实训现场。