單片機交通燈設計5元

1、江西渝州科技職業(yè)學院畢業(yè)論文通信工程學院畢業(yè)論文 論文題名：模擬交通燈控制器 學 生 姓 名 常 莎 學 號 1057010324 班 級 05 應電 3班 指 導 教 師 黃 大 坤 專 業(yè) 應用電子技術(shù) 2007 年 10月引言在今天，紅綠燈安裝在各個道口上，已經(jīng)成為疏導交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀就已出現(xiàn)了。1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組

2、成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914年，電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴音器來啟動紅綠燈，司機遇紅燈時按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號燈的出現(xiàn)，使交通得

3、以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國道路交通和道路標志信號協(xié)定對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時可以進入交叉路口。目 錄第一部分 內(nèi)容摘要 .4英文摘要 .5第二部分1.課題名稱.42.設計任務.52.1基本要求.42.2創(chuàng)新部分.4 3.芯片的選

4、擇與簡介.64.系統(tǒng)設計.74.1 系統(tǒng)方框圖.74.2工作原理.74.3 電路原理圖5.硬件設計.7 5.1 電源電路10 5.2 單片機最小系統(tǒng)105.3 顯示部分115.4 信號燈部分126.軟件設計.13 6.1 流程圖.137.總體結(jié)論.14 8.參考文獻.15模擬交通燈控制器摘 要近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷地走向深入，同時也帶動著傳統(tǒng)控制的日新月異更新。在自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應用對象特點的軟件結(jié)合，加以完善。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條

5、不紊。那么靠什么來實現(xiàn)這井然秩序呢？靠的是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用msc-51系列單片機at89s52為中心器件來設計交通燈控制器，實現(xiàn)了能根據(jù)實際車流量通過單片機芯片的p2口設置紅、綠燈燃亮時間的功能；顯示時間直接通過單片機的p0、p3口輸出，系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展性強。 關鍵詞：單片機 交通燈 控制器 abstractin recent years along with science and technology develop fast, the application of single flat machine is moving towa

6、rds thorough continuously, at the same time drive traditional control detection day the benefit of new moon update. in the only flat machine application system of the automatic control and detection of real time, only flat machine is often to use as a key parts, only single flat machine aspect knowl

7、edge is insufficient , return should basis specificly hardware structure, as well as aim at the software that applies object characteristic specificly combination, perfect. crossroads vehicle wear comb, pedestrian xi rang, turn to be all right lane, person pedestrian says , methodically. do you lean

8、 what to realize this orderly order? what lean is that the automatic command system of traffic signal lamp. traffic signal lamp control way is many . keywords: only flat machine traffic lights controler design realize一.課題名稱：模擬交通燈控制器二.設計要求2.1基本要求： 1.運用所學的知識設計一個交通燈控制系統(tǒng)。2.上電的時候南北方向的紅燈亮25秒；東西方向的綠燈亮20秒，綠

9、燈秒閃2秒，黃燈秒閃3秒。再接下來東西方向的紅燈亮25秒；南北方向的綠燈亮20秒，綠燈秒閃2秒，黃燈秒閃3秒。如此循環(huán)。2.2創(chuàng)新部分1.各種信號燈所亮的時間由數(shù)碼管顯示出來。2.在允許加器件的情況下實現(xiàn)在上電時南北方向和東西方向顯示不一樣的時間。三 芯片的選擇與簡介3.1 msc-51芯片簡介圖13.1.1 mcs-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8051單片機包含中央處理器、程序存儲器(rom)、數(shù)據(jù)存儲器(ram)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線,現(xiàn)在我們分別加以說明：1.中央處理器：中央處理器(cpu)是整個單片機的核心部件，是8位數(shù)據(jù)

10、寬度的處理器，能處理8位二進制數(shù)據(jù)或代碼，cpu負責控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲器(ram)8051內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的ram只有128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。程序存儲器(rom)：8051共有4096個8位掩膜rom，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。定時/計數(shù)器(rom)：8051有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。并

11、行輸入輸出(i/o)口：8051共有4組8位i/o口(p0、 p1、p2或p3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。下圖是mcs-51系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖2。 圖2mcs-51的引腳說明：mcs-51系列單片機中的8031、8051及8751均采用40pin封裝的雙列直接dip結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個i/o口，中斷口線與p3口線復用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：mcs-51的引腳說明：mcs-51系列單片機中的8031、8051及8751均采用40pin封裝的雙列直接dip結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中,

12、正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個i/o口，中斷口線與p3口線復用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明:如下圖圖3所示。 圖3pin9:reset/vpd復位信號復用腳，當8051通電，時鐘電路開始工作，在reset引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復位。初始化后，程序計數(shù)器pc指向0000h，p0-p3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07h，其它專用寄存器被清“0”。reset由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000h地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復位不改變ram（包括工作寄存器r0-r7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)。8051的復位方式可以是自動復位，也可

13、以是手動復位，見下圖4。此外，reset/vpd還是一復用腳，vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內(nèi)部ram的數(shù)據(jù)不丟失。pin30:ale/當訪問外部程序器時，ale(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ale端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當作一個時鐘向外輸出。更有一個特點，當訪問外部程序存儲器，ale會跳過一個脈沖。如果單片機是eprom，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。pin29:當訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號，pc的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在p0和p2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放

14、到p0口上，由cpu讀入并執(zhí)行。pin31:ea/vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機，內(nèi)置有4kb的程序存儲器，當ea為高電平并且程序地址小于4kb時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過4kb地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如ea為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。顯然,對內(nèi)部無程序存儲器的8031,ea端必須接地。四系統(tǒng)設計41系統(tǒng)方框圖電 源信號燈 at89s52 信號燈時間顯示部分震 蕩部 分復 位電 路 圖3.142 工作原理由軟件設置交通燈的初始時間，南北方向和東西方向各25秒，數(shù)碼管的段碼用不同的口線，東西方向的是用的p0口，南北的使用p3口，用單片

15、機來控制各種信號燈的燃亮時間，通過單片機的p2口控制。43 電路原理圖 圖3.2五系統(tǒng)硬件設計51 電源電路 采用經(jīng)市電變壓，穩(wěn)壓的穩(wěn)壓電源電路圖如圖5.1所示 圖5.1 電源電路220v市電經(jīng)過降壓后得到12v交流電，經(jīng)二極管整流成脈動直流電，經(jīng)過電容濾波后再又經(jīng)過lm7805穩(wěn)壓得到5v的直流電供系統(tǒng)工作，后面的發(fā)光二極管是起一個電源指示的作用，470uf的電容是起一個再次濾波的作用。5.2. 單片機最小系統(tǒng) 圖5.2.1單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)以89c51為核心,外加時鐘和復位電路,電路結(jié)構(gòu)簡單,抗干擾能力強,成本相對較低,非常符合本設計的所有要求.89c51單片機系列是在mcs-

16、51系列的基礎上發(fā)展起來的,是當前8位單片機的典型代表,采用chmos工藝,即互補金屬氧化物的hmos工藝, chmos是cmos和hmos的結(jié)合,具有hmos高速度和高密度的特點,還具有cmos低功耗的特點.時鐘電路在單片機的外部通過xtal1,xtal2這兩個引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容,構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器.本系統(tǒng)采用的為12mhz的晶振,一個機器周期為1us,c1,c2為30pf。復位電路分為上電自動復位和按鍵手動復位,rst引腳是復位信號的輸入端,復位信號是高電平有效.上電自動復位通過電容c3和電阻r2來實現(xiàn),按鍵手動復位是圖中復位鍵來實現(xiàn)的。5.3 顯示部分因為系統(tǒng)要求南北和東西方

17、向的信號燈時間不一樣，所以就利用單片機的p0和p3口來做數(shù)碼管的段碼驅(qū)動，東西方向和南北方向的位線可以公共來使用，可以節(jié)約單片機的口線。數(shù)碼管可以使用共陰數(shù)碼管，數(shù)碼管的每段的電流是10毫安。電路圖如5.3所示 圖5.3 5.4 信號燈部分 本設計利用單片機的p2口來驅(qū)動和控制各種信號燈的燃亮和燃亮時間，在實際中，交通燈的信號燈需要用高電壓控制，在這里我們只是模擬一下它的控制信號，所以我們就只用單片機的信號引腳直接來控制發(fā)光二極管，電路圖見圖5.4。圖5.4六系統(tǒng)軟件設計61軟件流程圖開始系統(tǒng)初始化設置時間初值初值送緩沖單元初值減到“0”？返回圖6.1 主程序流程調(diào)用顯示子程序初值自減拆分程序

18、yn七.結(jié)論本系統(tǒng)就是充分利用了at89s52芯片的i/o引角。系統(tǒng)統(tǒng)采用msc-51系列單片機為中心器件來設計交通燈控制器，實現(xiàn)了能根據(jù)實際車流量通過單片機芯片的p2口設置紅、綠燈燃亮時間的功能；p2口和p3口外接數(shù)碼管來顯示各個信號燈的時間。系統(tǒng)設計簡便、實用性強、操作簡單、程序設計簡便。系統(tǒng)不足之處不能控制車的左、右轉(zhuǎn)、以及自動根據(jù)車流改變紅綠燈時間等。這是由于本身地理位子以及車流量情況所定，如果有需要可以設計擴充原系統(tǒng)來實現(xiàn)通過這次畢業(yè)設計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機的基本原理、單片機應用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設計思路技巧（特別是匯編語言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應用型人才打下良好的基礎。八參考文獻1胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù) m. 北京：