基于LED点阵的交通灯信号系统模拟

1、电子技术综合设计设计报告设计题目： 基于LED点阵的交通灯信号模拟 组长姓名： 宋垚 学 号： 01130043 专业与班级： 自动化13-14 姓 名： 刘清平 学 号： 01130039 专业与班级： 自动化13-14 姓 名： 从林 学 号： 04131516 专业与班级： 自动化13-14 时 间： 2015 2016 学年第（1）学期 指导教师： 成 绩： 日 期： （1）课题任务 1、熟悉日常的交通信号灯系统 2、掌握LED点阵的显示原理 3、设计交通灯动画，并通过LED点阵动态显示出来 （2）方案比较与选择 方案一：利用51单片机，通过led灯红黄绿模拟交通灯，红灯停，绿灯 行，

2、黄灯等待。通过数码管倒计时显示通行或禁行时间。以此来再现实际的交通信号灯。 方案二：基于51单片机，利用LED点阵的简单图形显示功能，把实际的交通灯系统抽象成一帧一帧的图形，利用动态扫描的思想，一帧帧地播放这些图形，从而实现动态模拟交通灯系统 方案的比较：方案一为较为传统的交通灯信号系统模拟方案，不够形象直观，缺少画面感。相比之下，方案二能够生动的模拟交通信号灯系统，简洁明了，且硬件电路设计简单，又富有新颖性与创新性，所以我们选择方案二。 （3）电路设计 本次设计采用四片74HC595芯片与单片机进行串行通信。四片595芯片通过级联的方式，扩展出了四个八位并行输出口，分别输出到16*16点阵的

3、两个行8位以及两个列8位。595串行输入SER与P3.4相连，移位时钟SRCLK与P3.6相连，输出时钟RCLK与P3.5相连，每一片595的串行输出QH与下一级的595的输入相连。 1、单片机及其外围电路 2、595级联与LED点阵显示电路 3、74HC595简介 74HC595是带锁存输出的8位移位寄存器，其管见下图，其中SI是串行数据的输入端； VCC、GND分别为电源和地；RCK是存储寄存器的输入时钟，SCK是移位寄存器的输入时 钟，SCLR是移位寄存器的输入清除，QH是串入数据的输出，G是对输入数据的输出使能控 制，QAQH串入数据的并行输出。从SI口输入的数据在移 位寄存器的SCK

4、脚上升沿的作用下输入到74HC595中，在 RCK脚的上升沿作用下将输入的数据锁存在74HC595中，当 G为低电平时时，数据并行输出。SCLR为移位寄存器的输入清除端。 4、LED点阵显示原理 LED阵列的显示方式是按显示编码的顺序，一行一行地显示。每一行的显示时间大约为4ms,由于人类的视觉暂留现象，将感觉到8行LED是在同时显示的。若显示的时间太短，则亮度不够，若显示的时间太长，将会感觉到闪烁。本文采用低电平逐行扫描，高电平输出显示信号。即轮流给行信号输出低电平，在任意时刻只有一行发光二极管是处于可以被点亮的状态 ，其它行都处于熄灭状态。（4）程序设计 1、编程思想 led点阵显示采用行

5、扫描的方式，由于此次设计采用四片595级联，因此每次显示须串行输出4个字节的扫描码，然后输出显示一次，一次扫描点亮一行，利用人眼的视觉暂留，每次扫描间隔在ms级，人眼无法识别。扫描16次即可完成一帧图形的显示。把每一帧的图形数据放在一个表格，通过赋值不同的表格首地址，即可播放不同的图形。2、程序框图 串行输出单字节数据 总设计框图赋予表格首地址取一个数放到A中 查表取一个数带CY左移一位移位时钟拉高输出1位 串行输出一个字节R2=R2+1R0=R0+1R2=8？ R0=R0+1 N取R0的低四位赋值给A A=04H?08H?0CH?00H? N输出显示R0=40H？ Y N（5）动画设计方案

6、倒计时显示 N 大学路 ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° &

7、#176; ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° °

8、° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° °

9、 ° W ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° E ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° &

10、#176; ° ° ° ° ° ° 人行横道 ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° &#

11、176; ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° &

12、#176; ° N S ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° °

13、76; ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° &#

14、176; ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° &

15、#176; ° W ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° E ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° 行健路 ° ° ° ° ° ° ° °

16、 ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° °

17、; ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° 

18、6; ° ° S（6）测试方案 1、硬件调试方法、步骤: a.首先测试单个595串行通信是否正确,通过led进行测验。 b.再测试一次送四个字节的数，是否顺序正确，也可通过led 灯进行测验。 2、软件调试方法、仿真： a.选用keil4软件进行程序的编写与调试。 b.首先调试单字节移位串行通信是否成功。 c.测试扫描程序能否完成一次扫描。 3、测量仪器：8盏led灯（7）系统调试 调试期间，主要测试每一帧画面之间的显示时间，以及各动画是否显示错误，通过修改增加或减少延时时间，把LED显示调整到最佳。 （8）数据测试与处理 本设计主要设计为动画设计时生成的图形码，详情见附录

19、。（9）总结 此次设计的是基于led点阵的交通灯信号系统模拟，了解了日常交通灯信号系统。通过了解硬件，看懂各模块通信的原理，再到自己编写程序，掌握了各个器件的使用方法。在编写程序的过程中，初步感受到程序模块化带来的简洁明了，使整个程序结构更加清晰。总之，谋事在人，成事也在人。付出了辛勤的汗水，总会有所收获。（10）参考文献 1、百度文库相关论文（11）附录 *行扫描* ORG 0000H MAIN: MOV DPTR,#CHART10 ;赋值表格首地址，改变表格首地址，可更换 不同的画面，实现动态播放数据帧。 LCALL DISPLAY MOV DPTR,#CHART9 ；倒计时9 LCALL

20、 DISPLAY MOV DPTR,#CHART8 ；倒计时8，以此类推 LCALL DISPLAY MOV DPTR,#CHART7 LCALL DISPLAY MOV DPTR,#CHART6 LCALL DISPLAY MOV DPTR,#CHART5 LCALL DISPLAY MOV DPTR,#CHART4 LCALL DISPLAY MOV DPTR,#CHART3 LCALL DISPLAY MOV DPTR,#CHART2 LCALL DISPLAY MOV DPTR,#CHART1 LCALL DISPLAY MOV DPTR,#CHART0 LCALL DISPLAY L

21、JMP MAINDISPLAY: MOV R1,#0FH MOV R6,#4FH ;扫描次数，256START: DEC R6 MOV R0,#00H ;存放查表偏移量 WR_595: MOV R2,#08H ；8bit按位输出 MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR ；查表取数WR_5950: RLC A MOV P3.4,C;串行输出 LCALL MOVCLK；移位时钟锁存 DJNZ R2,WR_5950 ；是否输出一个字节 INC R0 ；否，指向下一个bit MOV A,R0 ANL A,R1 CJNE A,#04H,LOOP0 ；判断是否输出四个数据 LCALL OUTCLK

22、；输出时钟显示LOOP0: CJNE A,#08H,LOOP1 ；判断是否输出四个数据 LCALL OUTCLKLOOP1: CJNE A,#0CH,LOOP2；判断是否输出四个数据 LCALL OUTCLKLOOP2: CJNE A,#00H,LOOP3 ；判断是否输出四个数据 LCALL OUTCLKLOOP3: CJNE R0,#40H,WR_595 是否查表结束 CJNE R6,#00H,START RETMOVCLK: CLR P3.6;P3.6移位时钟,上升沿输出 NOP NOP SETB P3.6 NOP NOP RETOUTCLK: NOP ;P3.5输出时钟，上升沿输出 NO

23、P SETB P3.5 NOP NOP CLR P3.5 RETCHART10: DB 1BH,0BDH,00H,01H ;倒计时10 DB 5BH,0BDH,00H,02H DB5BH,0BDH,00H,04H DB5BH,0BDH,00H,08H DB1BH,0BDH,00H,10H DB0FBH,0BFH,00H,20H DB0FBH,0BFH,00H,40H DB0FBH,0BFH,00H,80H DB 0FBH,0BFH,01H,00H DB0FBH,0BFH,02H,00H DB0FBH,0BFH,04H,00H DB0FBH,0BFH,08H,00H DB0FAH,0BFH,10

24、H,00H DB0F9H,35H,20H,00H DB0FBH,0B8H,40H,00H DB0FBH,0B5H,80H,00HCHART9: DB 1BH,0B8H,00H,01H ;倒计时9 DB5BH,0BAH,00H,02H DB1BH,0BAH,00H,04H DB7BH,0BAH,00H,08H DB1BH,0B8H,00H,10H DB0FBH,0BFH,00H,20H DB0FBH,0BFH,00H,40H DB0FBH,0BFH,00H,80H DB 0FBH,0BFH,01H,00H DB 0FAH,0BFH,02H,00H DB0F9H,35H,04H,00H DB0FB

25、H,0B8H,08H,00H DB0FAH,0B5H,10H,00H DB0F9H,3FH,20H,00H DB0FBH,0BFH,40H,00H DB0FBH,0BFH,80H,00HCHART8: DB 1BH,0B8H,00H,01H ;倒计时8 DB 5BH,0BAH,00H,02H DB1BH,0BAH,00H,04H DB5BH,0BAH,00H,08H DB1BH,0B8H,00H,10H DB0FBH,0BFH,00H,20H DB0FAH,0BFH,00H,40H DB0F9H,35H,00H,80H DB 0FBH,0B8H,01H,00H DB0FAH,0B5H,02H,

26、00H DB0F9H,3FH,04H,00H DB0FBH,0BFH,08H,00H DB0FAH,0BFH,10H,00H DB0F9H,3FH,20H,00H DB0FBH,0BFH,40H,00H DB0FBH,0BFH,80H,00HCHART7: DB 1BH,0B8H,00H,01H ;倒计时7 DB 7BH,0BAH,00H,02H DB7BH,0BAH,00H,04H DB7AH,0B8H,00H,08H DB79H,3FH,00H,10H DB0FBH,0BFH,00H,20H DB0FAH,0BFH,00H,40H DB0F9H,3FH,00H,80H DB 0FBH,0B

27、FH,01H,00H DB0FAH,0BFH,02H,00H DB0F9H,3FH,04H,00H DB0FBH,0BFH,08H,00H DB0FAH,0BFH,10H,00H DB0F9H,35H,20H,00H DB0FBH,0B8H,40H,00H DB0FBH,0B5H,80H,00HCHART6: DB 1AH,0B8H,00H,01H ;倒计时6 DB 0D9H,3AH,00H,02H DB1BH,0BAH,00H,04H DB5AH,0BAH,00H,08H DB19H,38H,00H,10H DB0FBH,0BFH,00H,20H DB0FAH,0BFH,00H,40H DB

28、0F9H,3FH,00H,80H DB 0FBH,0BFH,01H,00H DB0FAH,0BFH,02H,00H DB0F9H,35H,04H,00H DB0FBH,0B8H,08H,00H DB0FAH,0B5H,10H,00H DB0F9H,3FH,20H,00H DB0FBH,0BFH,40H,00H DB0FBH,0BFH,80H,00HCHART5: DB 1BH,0B8H,00H,01H ;倒计时5 DB 0DBH,0BAH,00H,02H DB1BH,0BAH,00H,04H DB7BH,0BAH,00H,08H DB1BH,0B8H,00H,10H DB0FBH,0BFH,0

29、0H,20H DB0FBH,0BFH,00H,40H DB0FBH,0B5H,00H,80H DB 0FBH,0B8H,01H,00H DB0FBH,0B5H,02H,00H DB0FBH,0BFH,04H,00H DB0FBH,0BFH,08H,00H DB0FAH,0BFH,10H,00H DB0F9H,3FH,20H,00H DB0FBH,0BFH,40H,00H DB0FBH,0BFH,80H,00HCHART4: DB 5BH,0B8H,00H,01H ;倒计时4 DB 5BH,0BAH,00H,02H DB1BH,0BAH,00H,04H DB7BH,0BAH,00H,08H DB

30、7BH,0B8H,00H,10H DB 0FBH,0BFH,00H,20H DB0FBH,0BFH,00H,40H DB0FBH,0BFH,00H,80H DB 0FBH,0BFH,01H,00H DB0FAH,0BFH,02H,00H DB0F9H,3FH,04H,00H DB0FBH,0BFH,08H,00H DB0FAH,0BFH,10H,00H DB0F9H,35H,20H,00H DB0FBH,0B8H,40H,00H DB0FBH,0B5H,80H,00HCHART3: DB 1BH,0B8H,00H,01H ;倒计时3 DB 7BH,0BAH,00H,02H DB1BH,0BAH,00H,04H DB7BH,0BAH,00H,08H DB1BH,0B8H,00H,10H DB0FBH,0BFH,00H,20H DB0FAH,0BFH,00H,40H DB0F9H,3FH,00H,80H DB 0FBH,0BFH,01H,00H DB0FAH,0BFH,02H,00H DB0F9H,35H,04H,00H DB0FBH,0B8H,08H,00H DB0FAH,0B5H,10H,00H DB0F9H,3FH,20H,00H DB0FBH,0