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.
[2]李亚峰，欧文盛. ARM 嵌入式Linux 嵌入式系统从入门到精通[M].北京：清华大学出版社，2007.
[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.
[4]张琦文，谢书纲. 嵌入式常用模板与综合系统设计[M].北京：电子工业出版社，2008. [5]罗苑棠，嵌入式Linuxx 驱动程序和系统开发[M].北京：北京电子工业出版社，2008. [6]姜大庆，Linux 系统与网络管理[M].北京：中国铁道出版社，2009. [7]王玉民，单片机应用技术[M].北京：高等教育出版社，2006. [8]朱清慧，电子线路设计、制版与仿真[M].北京：清华大学出版社，2008
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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.
[2]李亚峰，欧文盛. ARM 嵌入式Linux 嵌入式系统从入门到精通[M].北京：清华大学出版社，2007.
[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.
[4]张琦文，谢书纲. 嵌入式常用模板与综合系统设计[M].北京：电子工业出版社，2008. [5]罗苑棠，嵌入式Linuxx 驱动程序和系统开发[M].北京：北京电子工业出版社，2008. [6]姜大庆，Linux 系统与网络管理[M].北京：中国铁道出版社，2009. [7]王玉民，单片机应用技术[M].北京：高等教育出版社，2006. [8]朱清慧，电子线路设计、制版与仿真[M].北京：清华大学出版社，2008
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