1、嵌入式系統(tǒng)課程設計報告 基于ARM的交通燈控制系統(tǒng)設計院 系： 學生姓名： 專 業(yè)： 班 級： 指導教師： 完成時間： 2015年5月15日 摘要：本設計是基于STM32F103RB的紅綠燈設計，其以ARM芯片為控制中心，通過對STM32F103RB芯片引腳的配置控制驅動電路的導通與關斷，從而控制紅綠燈的順序亮滅。本設計主要由三部分電路組成：ARM開發(fā)板、LED驅動電路和LED組顯示燈。概述了LED驅動電路、LED組顯示燈電路和控制軟件的設計方法。交通燈的系統(tǒng)時間由軟件程序系統(tǒng)滴答時鐘定時器和延時函數(shù)構成。關鍵詞：STM32F103RB、驅動電路、LED組顯示燈、滴答時鐘1引言隨著城市交通擁堵

2、問題的日益突出，傳統(tǒng)的人為交通疏導已經不能適應人們的出行要求。解決了城市交通擁擠問題，提高城市交通的效率，適應未來的城市交通的發(fā)展，從長遠來看該研究具有巨大的現(xiàn)實意義。本設計采用RAM芯片通過編程精準可靠地系統(tǒng)控制驅動電路，從而控制交通燈的順序亮滅。該系統(tǒng)具有靈活性、易維護性、安全性和可拓展性，具有很高的使用價值。2設計方案2.1設計要求制作一個十字路口模型，并實現(xiàn)普通路口的所有控制功能。（1） 以箭頭表示左轉、前行、右轉；（2） 要求設置行人、非機動車指示燈、并且有相應動作。（3） 可以根據(jù)自己的進度擴展其他功能。（4） 根據(jù)設計任務要求十字路口交通模型圖如下圖1所示：圖1 十字路口交通信號

3、燈控制示意圖2.2交通燈工作過程的分析（1）東西路左轉、直行、人行道和非機動車道紅燈亮。（2）南北路直行、人行道和非機動車道紅燈亮，左轉綠燈亮15秒，之后左轉黃燈亮3秒，接著左轉紅燈亮。直行綠燈亮15秒，同時人行道和非機動車道綠燈亮12秒，之后人行道和非機動車道綠燈亮以1秒間隔連閃3次，以警告人行道和非機動車道上的行人，之后變?yōu)榧t燈。同時直行綠燈滅黃燈亮3秒，直行紅燈亮。此時南北路口紅燈全亮禁止通行。（3）南北直行紅燈亮的同時東西左轉綠燈亮15秒，之后左轉黃燈亮3秒，左轉紅燈亮。東西直行綠燈亮15秒，同時人行道和非機動車道綠燈亮12秒，12秒到分別以1秒間隔連閃三次，人行道和非機動車道紅燈亮。

4、15秒到東西直行紅燈亮。東西路所有紅燈亮，東西路口禁止通行。東西直行紅燈亮同時南北左轉綠燈亮15秒。此時紅綠燈完成一個邏輯控制，之后以上邏輯分析所示依次循環(huán)。2.3總體設計方案本設計主要部件是ARM開發(fā)板STM32F103RB芯片，通過編程控制STM32F103RB芯片I/O口引腳的電平，直接控制驅動電路的通斷，間接控制LED組顯示燈構成的紅綠燈。其總體方案框圖如下體2所示。ARM開發(fā)板STM32F103RB芯片圖2 總體設計方案框圖2.4驅動電路的設計考慮到所給電源要求為12V，每個發(fā)光管經實際測量在發(fā)光管兩端加至2V時亮度最大且在繼續(xù)加電壓變化不大，既滿足了亮度需求也確保了其使用壽命。經過

5、以上測量分析采用沒6個發(fā)光管串聯(lián)為一組，多組發(fā)光管并聯(lián)接至驅動電路上。這樣每組發(fā)光管所流過的電流為10mA，每個燈大概均為10組以上，所以驅動電路要承受起100mA以上的電流。三極管8050的ICQ為0.5A,可以驅動這些發(fā)光管組，為了保險起見采用兩個三極管并聯(lián)形勢以確保能夠安全穩(wěn)定的工作。由于STM32F103RB芯片引腳高電平時電壓3.3V，綜上分析采用兩個8050NPN型三極管來構成。3程序設計在本設計的程序中最重要也是最核心的是秒時鐘的程序，在這里我們用滴答時鐘作為源程序對其進行擴展使其實現(xiàn)以秒為單位的計時，然后根據(jù)邏輯控制著各個I/O口的電平高低，從而控制交通燈的順序亮滅。Corte

6、x-M3處理器內包含了一個簡單的定時器。因為所有的CM3芯片都帶有這個定時器，軟件在不同CM3器件間的移植工作就得以簡化。該定時器的時鐘源可以是內部時鐘（FCLK,CM3上的自由運行時鐘），或者是外部時鐘（CM3處理器上的STCLK信號）。在STM32中Systick以FCLK作為運行時鐘。首先我們從主程序看起。主程序如下所示：int main(void)SystemInit(); /系統(tǒng)初始化時鐘配置，初始化為72MHZ時鐘GPIO_Config(); / GPIO端口配置for(;)led_control() ;SystemInit();將系統(tǒng)時鐘配置為72M。GPIO_Config();

7、配置與LED相關的I/O口，SystemInit();這個函數(shù)是在SysTick.c文件中實現(xiàn)的，其功能是啟動系統(tǒng)滴答定時器SysTick,并將SysTick配置為1us中斷一次。SysTick_Init();函數(shù)如下所示：Viod SysTick_Init(void)/*SystemFrequency / 1us中斷一次If (SysTick_config(SystemFrequency / ) While(1);SysTick_Init();函數(shù)又調用了庫函數(shù)SysTick_Config(uint32_t ticks);其程序如下所示：Static_LININE uint32_t SysT

8、ick_Config(uint32_t ticks)if (ticksystick_maxcount) Return (1);SysTick-LOAD = (ticks & systick_maxcount)-1;NVIC_SetprioritySysTick_IRQn,(1VAL = (0x00);SysTick-CTRL=（1SYSTICK_CLKSOURCE）|(1SYSTICK_ENABLE)|(1CTRL = SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; SysTick-CTRL &= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; void delay_ms(uint16_t

9、 x)t = x;SysTick-CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;while(t != 0);void systick_interrupt(void)if (t != 0) t-;void delay_s(unsigned int s)while(s-)delay_ms(1000);其I/O口配置和邏輯延時程序見附錄所示。4系統(tǒng)調試將開發(fā)板的各個引腳用排線與驅動電路的基極相連接，驅動電路的射級公共端接地，各個集電極與對應的由三色發(fā)光管組成的紅綠燈相的公共陰極相連接，將紅綠燈的各個陽極接至12V電源。將程序下載至STM32F103RB芯片中，運行開發(fā)板并觀察。測試

10、發(fā)現(xiàn)有的紅綠燈出現(xiàn)部分發(fā)光管不亮現(xiàn)象。初步判斷是由于管子引腳接反或者印制線開路所致，用萬用表進行逐一測量發(fā)現(xiàn)其中有些發(fā)光管組是因為發(fā)光管的引腳接反所致，有的是開焊或印制線在制作當中被腐斷所致。于是對其進行一一整改，整改后交通燈均按照正常的邏輯順序進行交替閃爍，的到了預期的效果，實現(xiàn)了設計的要求。5實習總結通過本次基于STM32F103RB的紅綠燈的課程設計設計，使我們了解了嵌入式系統(tǒng)，熟悉了STM32F103RB芯片的一些特性，學會了對ARM芯片的編程和調試；同時也是我們明白了交通燈的工作過程和控制原理。這次課程設計之后是同學們對嵌入式有了很深的了解，激發(fā)了同學們的學習熱情和學習欲望。在日后的

11、嵌入式學習中起到了鋪墊和鞏固的至關重要的作用。在本次課程設計的實習中，老師的耐心指導和同學們的刻苦訓練的精神讓人難忘，在這里衷心感謝老師的對同學們耐心、認真和負責的教育指導。在今后的學習中我們將繼續(xù)努力以更加認真的態(tài)度學習好所有課程，認真對待每次的實習為明年的就業(yè)工作做好準備。參考文獻1 周立功等.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎教程M.北京：北京航空航天大學出版社，2005.1.2康華光.電子技術基礎數(shù)字部分（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.13賴于樹.ARM微處理器與應用開發(fā)M,北京：電子工業(yè)出版社，2007.8附錄#include LED.H#include systick.hvoid

12、led_control(void) GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_14);/PA2,3,6,8,11,14=0;左1綠，直1紅，人車1紅，左2紅，直2紅，人車2紅燈亮GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_15);/其他全滅； delay

13、_s(15); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);/左1綠滅 delay_s(1); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);/左1綠亮 delay_s(1); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);/左1綠滅 delay_s(1); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);/左1綠亮 delay_s(1); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);/左1綠滅 delay_s(1); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);/左1綠亮 dela

14、y_s(1); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);/左1綠滅 GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);/左1黃亮 delay_s(3); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);/左1黃滅 GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);/左1紅亮 delay_s(3); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_6);/直1紅滅,人車1紅滅 GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_7);/直1綠亮，人車1綠亮 delay_

15、s(15); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7);/人車1綠滅 delay_s(1); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7);/人車1綠亮 delay_s(1); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7);/人車1綠滅 delay_s(1); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7);/人車1綠亮 delay_s(1); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7);/人車1綠滅 delay_s(1); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7);/人車1綠亮 delay_s(1); GPIO_SetBits(GPI