摘 要
DSP数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。本次设计是基于DSP原理设计交通灯控制系统软硬件系统，利用发光二级管亮灭模拟交通信号，数码管显示倒计时时间，利用TMS320VC5402 DSP片上定时器定时产生时钟计数，设计模拟实际生活中十字路口交通灯。该文设计的dsp最小系统可应用于简单的工程研究和应用开发。文中所设计的DSP最小系统由TI公司的定点DSP芯片TMS320VC5402及其相关电源和时钟电路 、片外扩展存储器、标准JTRA接 口构成。本文的原理图制作用的是protel软件。系统框图用Visio软件绘制。
关键词：DSP TMS320LF407 交通灯控制 发光二极管 最小系统
目 录
1 引言 .............................................................................................................................................. 1 2 系统方案设计 ............................................................................................................................... 2
2.1 课题设计内容 ................................................................................................................. 2 2.2 课程设计要求 ................................................................................................................... 2 2.3 课程设计目的 ................................................................................................................... 3 3 TMS320VC5402最小系统设计 .................................................................................................... 3
3.1 系统硬件组成 ................................................................................................................... 3 3.2 各功能模块设计 ............................................................................................................... 3
3.2.1 DSP核心电路 ...................................................................................................... 3 3.2.2 TMS320C5402的电源设计 .................................................................................. 4 3.2.3 15V电源电路 ...................................................................................................... 5 3.2.4 复位和WATCH DOG电路设计 ............................................................................... 6 3.2.5 时钟电路的设计 ................................................................................................. 6 3.2.6 扩展接口电路 ..................................................................................................... 7
4 LED的设计 .................................................................................................................................. 8
4.1 工作原理 ........................................................................................................................... 8 4.2 LED数码管显示方式 ...................................................................................................... 10 4.3 硬件电路及功能 ........................................................................................................... 11 4.4 系统整体原理图及PCB图 ........................................................................................... 11 4.5 系统实物图 ................................................................................................................... 11 5 LED灯控制系统软件设计 ........................................................................................................ 12
5.1 系统软件总体设计 ....................................................................................................... 12 5.2 软件总体设计程序 ....................................................................................................... 13 5.3 程序流程图 ................................................................................................................... 13 6 系统调试与结果分析 ............................................................................................................... 14
6.1 硬件调试 ....................................................................................................................... 15 6.2 软件调试 ......................................................................................................................... 15 6.3 测试结果 ....................................................................................................................... 16 6 总结........................................................................................................................................... 17 参考文献：..................................................................................................................................... 18 附录一：protel原理图 ................................................................................................................ 19 附录二：protel PCB板图 .............................................................................................................. 21 附录三：程序源代码 ..................................................................................................................... 22
1 引言
十字路口交通灯在我们的日常生活中随处可见，它为繁忙的道路交通及人们的安全提供了较好的保障。然而，我们只知道交通灯在红、黄、绿三色之间交替更换来控制人车流量，去对其内部的工作原理及软硬件的设计了解很少，因此要通过此次简单道路交通灯控制系统软硬件设计来进一步研究交通灯的内部结构。最重要的是将学习到的DSP系统的组成与原理应用到交通灯的设计当中。
通过《DSP技术及应用》课程设计，使学生能将学到的DSP系统的组成与原理用到具体的实际系统中，加深对DSP系统的理解，是将该门课程与实际问题相连接的关键步骤。通过课程设计，能够提高学生分析问题，解决问题，从而运用所学知识解决实际问题的能力，并培养基本的，良好的系统软硬件设计等能力。
系列的浮点DSP芯片。其片内有8个并行的处理单元,单字节字长为32位,从而每周期可以执行8条32位指令;他具有强大的外设支持能力,32位外部存储器接口(EMIF)可以很方便地和SRAM,EPROM,FLASH,SB2SRAM和SDRAM等同步和异步存储器或者512MB的外部存储空间连接。
一个DSP硬件系统可以分为最小硬件系统板和外围接口电路2部分,DSP最小板作为开发DSP系统的基础,一般主要包括电源、复位电路、时钟电路、外部存储器总线接口电路、仿真器接口电路等部分,缺一不可[2]。作为控制系统的最小板,需在其外围接入扩展板,以使系统能够实现相应功能,为此,最小板设计扩展板接口,实现DSP与扩展板及其他芯片通信的目的。
本次课设的目的是掌握DSP的特点和开发应用技巧，通过具体的电路设计和调试，领会DSP系统的设计要领，从而达到理论到实践的转变，从本质上提高自己的综合能力，以此实现本设计的目的。TMS320C6713是TI公司推出的一款TMS320C6000。
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2 系统方案设计 2.1 课题设计内容
DSP课程设计是对《数字信号处理》、《DSP原理及应用》等课程的较全面练习和训练，是实践教学中的一个重要环节。
通过本次课程设计，综合运用数字信号处理、DSP技术课程以及其他有关先修课程的理论和生产实际知识去分析和解决具体问题，并使所学知识得到进一步巩固、深化和发展。初步培养学生对工程设计的独立工作能力，掌握电子系统设计的一般方法。通过课程设计，基本技能的训练，如查阅设计资料和手册、程序的设计、调试等，提高学生分析问题、解决问题的能力。
本题目为急救车与十字路口交通灯的设计，目的是熟练掌握DSP定时器的控制、中断系统的应用以及程序的编写调试。
设计的最小系统主要包括TMS320LF2407A、RAM、电源芯片等。要求从原理图设计开始，独立完成PCB的绘制。 2.2 课程设计要求
设计的是根据不同的模式选择开关状态来显示不同的图案，在P0，P1输入00时即模式1，显示3、2、1的倒计时；在P0，P1输入01时即模式2，LED外围先亮起，内核后亮起；在P0，P1输入10时即模式3，LED内核先亮起，外围后亮起；在P0，P1输入11时即模式4，LED灯所有全亮后全灭。是20个LED灯排列成的矩阵，共连接20个I/O口，各个灯所连接的I/0口如图中分配。为了在确定的时间点亮可以输出确定的图案，就需要在确定的时间给相应的I/O口输出高电平，以点亮相应的灯显示图案，如在显示数字3的时候需要输出高电平的I/O口分别是P3.1、P3.2、P3.6、P1.2、P1.1、P1.6、P2.2、P2.1，就可以显示数字3，显示数字2、1时同理。在显示每一个数字后都加了相应的延时程序，其中延时程序是采用了空循环来进行延时。点亮LED灯我们可以采用2种方式，第一种：单片机的I/O口分别接各个LED灯的阳极，另一端共阴极接地，在主程序开始的时候，把I/O口初始化为低电平，而后当程序使单片机I/O口输出高电平的时候就可以点亮LED灯，当我们想要点亮某一盏LED灯时给连在该I/0口的灯输出即可。第二种是单片机的I/O口接各个LED灯的阴极，而LED的共阳极接+5V电源，在主程序开始的时候把I/O初始化为高电平，当需要点亮某一盏LED灯时，就可以给相应的连在该灯的I/O口地址送低电平0，就可以点亮相应的LED灯。
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基于DSP的最小系统设计过程中，最小系统的设计是整个系统设计的第一步，系统设计总是从最小系统开始，逐步向系统应用范围扩展，最终以DSP为核心的大系统的设计。因此最小系统设计DSP设计的关键。DSP最小系统的设计包括DSP电源和地线的设计，JTAG仿真口的设计、复位和时钟电路的设计、上拉和下拉引脚的设计等。 2.3 课程设计目的
DSP课程设计是对课程所学理论知识的深化和提高。目的是能综合应用所学知识，设计与制造出具有简单功能的小型键盘输入发声装置。 能够较全面地巩固和应用DSP课程中所学的基本理论和基本方法，初步掌握小型DSP系统设计的基本方法，并学会用C语言对DSP系统进行编程及DSP试验箱和相关软件的运用。 培养独立思考、独立收集资料、独立设计规定功能的单片机系统的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力，本次课程设计目的在于：
1、学习用键盘控制 DSP管脚输出,从而控制LED灯的闪亮。 2、学习DSP的C语言编程方法。
3、学习DSP程序的调试及编写，及运用观察变量的方法查看程序的运行情况。 3 TMS320VC5402最小系统设计 3.1 系统硬件组成
基于TMS320C5402最小系统系统框图。此最小系统主要由时钟及复位电路、接口电路以及供电系统，外加WATCH DOG电路等模块构成。系统框图如下：
图3.1最小系统框图 3.2 各功能模块设计 3.2.1 DSP核心电路
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