基于CortexM3的STM32的嵌入式十字路口交通灯系统设计.doc

摘要

随着移动设备的流行和发展，嵌入式系统已经成为一个热点。它并不是最近

出现的新技术，只是随着微电子技术和计算机技术的发展，微控制芯片功能越来

越大，而嵌入微控制芯片的设备和系统越来越多，从而使得这种技术越来越引人

注目。它对软硬件的体积大小、成本、功耗和可靠性都提出了严格的要求。嵌入

式系统的功能越来越强大，实现也越来越复杂，随之出现的就是可靠性大大降低。

最近的一种趋势是一个功能强大的嵌入式系统通常需要一种操作系统来给予支

持，这种操作系统是已经成熟并且稳定的，可以是嵌入式的 Linux，WINCE 等

等。本文所要研究的就是基于 ARM 嵌入式系统的交通灯系统的设计与实现。本

more and more equipment and systems and embedded micro control chip, making the

technology more attract sb.'s attention. Hardware and software of its size, cost, power

consumption and reliability have made stringent requirements. The function of embedded

system is more and more powerful, and more and more complicated, the reliability

appears is greatly reduced. A recent trend is a powerful embedded systems usually

require an operating system to support, the operating system is already mature and stable,

can be embedded Linux, WINCE and so on. This paper is to study the design and

Realization of the traffic light system based on ARM embedded system. This design uses

the ARM32 bit Cortex-M3 CPU kernel STM32 as the core processor.

Keywords: embedded STM32f103 traffic lights ARM

4.2 总体设计框图 .........................................................3

4.3 总体方案设计参数计算 .................................................4

五 系统硬件电路设计及分析........................................................................................................4

5.1 STM32f103 芯片介绍及选用 .............................................4

5.2 单片机电路原理图及分析 ...............................................4

5.3 电源电路模块原理图及分析 .............................................5

5.4 晶振与复位电路模块原理图 .............................................5

5.5 LED 交通灯电路原理图及分析 ...........................................6

六 系统软件设计及其分析 .............................................................................................................7

6.1 软件设计流程图 .......................................................8

十 作品电路的 PCB 图……………………………………………………………………… …19

十一 设计心得及体会……………………………………………………………………………20

十二 参考文献…………………………… …………… ………………………………………21

1 引言

交通信号灯指挥着人和各种车辆的安全运行，实现红、黄、绿灯的自动指挥

是城乡交通管理现代化的重要课题。在城乡街道的十字交叉路口，为了保证交通

秩序和行人安全，一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯，其中红灯

亮，表示该条道路禁止通行; 黄灯亮，表示该条道路上未过停车线的车辆停止通

行，已过停车线的车辆继续通行；绿灯亮，表示该条道路允许通行。交通灯控制

电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换，指挥各种车辆和行人

培养创新意识和创新能力，并获得科学研究的基础训练，加深对 ARM 芯片的了

解；熟悉 ARM 芯片各个引脚的功能，工作方式，计数/定时，I/O 口，中断等相

关原理，巩固学习嵌入式的相关内容知识。

利用 ARM 芯片模拟实现交通灯控制，自行选择所需 ARM 芯片，查阅相关

文献资料，熟悉所选 ARM 芯片，了解所选 ARM 芯片各个引脚功能，工作方式，

计数/定时，I/O 口，中断等相关原理，通过软硬件设计实现利用 ARM 芯片完成

交通灯的模拟控制。

3 作品设计要求

要求基于 Cortex 系列单片机设计一具有模拟道路路口交通灯相应功能的交

通灯模拟系统。具体要求如下：

能。

4.1 设计思路

利用 STM32F103 芯片实现单路交通灯的控制： a 实现红、绿、黄灯的

循环控制。使用红、黄、绿三种不同颜色的 LED 灯实现此功能，主干道正前方方

向的 LED 灯，编号分别为 1、2、3，分别接在单片机的 PB8、PB6、PB9 的引脚上；

主干道右方的 LED 灯，编号分别为 4、5、6，分别接在单片机的 PA14、PA10、PA8

的引脚上；主干道后侧的 LED 灯，编号分别为 7、8、9，分别接在单片机的

PD10、PD12、PD14 引脚上。主干道左方的 LED 灯，编号分别为 10、11、12，分

别接在单片机的 PE7、PE11、PE15 引脚上。以此实现四个路口的交通灯模拟系统。

用软件控制灯的亮与灭来控制车辆和行人的通行。

交通路口示意图如图 4.1 车辆遇到红灯停绿灯行的行走情况，红绿灯时间