交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計

PAGE交通燈控制系統(tǒng)畢業(yè)院校：河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院系別：電子信息工程系專業(yè)班級：電氣自動化班姓名：指導(dǎo)老師：摘要本文設(shè)計主要研究最為典型的二車道的交通燈自動控制系統(tǒng)，它由晶振模塊，定時模塊，三色燈控制模塊組成，并且利用三色燈（紅，黃，綠）的指示和倒計時顯示來實(shí)現(xiàn)功能，在設(shè)計中主要開放了了外部中斷EX0。一般情況下交通路口中的突發(fā)事件包括闖紅燈和救護(hù)車通過。對于外部的所有突發(fā)事件都可以當(dāng)中斷處理。關(guān)鍵詞：PROTEUS;80C51;三色燈；LED數(shù)碼顯示目錄1緒論……………………12總體設(shè)計思路、基本原理和框圖2．1設(shè)計思路………………22．2基本原理………………32．3總體設(shè)計框圖…………33交通燈自動控制電路硬件設(shè)計3.1交通燈自動控制實(shí)現(xiàn)………43.2主要元器件選擇…………43.3交通路口模型……………53.4總電路圖…………………54交通燈自動控制電路軟件設(shè)計4.1單片機(jī)中斷系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)…………………64.2每秒鐘的設(shè)定………74.3計數(shù)器初值計算………74.4顯示原理……………75系統(tǒng)仿真…………………86總結(jié)與體會………………11參考文獻(xiàn)1緒論作為一種交通規(guī)則的指示，交通燈它起著及其重要的作用。從最初的單車道到現(xiàn)在的四車道八車道等，交通指示的自動控制也越來越完善。它不再僅僅擁有交通指示的作用，還有其它特殊情況的處理，比如對闖紅燈的肇事者進(jìn)行的監(jiān)督，緊急救護(hù)車的通過時保持道路暢通，等等都需要非常的處理，這也是對交通燈功能的新要求。而且，也從最初的只有紅，黃，綠三種燈的指示到現(xiàn)在的倒計時電子顯示，讓人們從單一的信號判別到時間的準(zhǔn)確明了有了進(jìn)一步認(rèn)知。這都表明交通燈的研究還具有它實(shí)際的意義。2總體設(shè)計思路、基本原理和框圖2．1設(shè)計思路交通燈的自動控制系統(tǒng)的主要功能包括：普通交通燈的顯示、LED倒計時顯示、突發(fā)事件的外部處理和交通路口的模擬。本設(shè)計的控制系統(tǒng)由以下電路模塊組成：振蕩器和時鐘電路：這部分電路主要由80C51單片機(jī)和一些電容、晶振組成。設(shè)計控制部分：主要由80C51單片機(jī)的外部中斷電路組成。設(shè)計顯示部分：LED數(shù)碼顯示部分。LED數(shù)碼顯示部分由七段數(shù)碼顯示管組成。2．2基本原理主體電路：交通燈自動控制模塊。這部分電路主要由80C51單片機(jī)的I/O端口、定時計數(shù)器、外部中斷擴(kuò)展等組成。本設(shè)計先是從普通三色燈的指示開始進(jìn)行設(shè)計，用P1口作為輸出。程序的初始化是東西南北方向的紅燈全亮。然后南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮，60秒后東西方向黃燈閃亮5秒后南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮。重復(fù)執(zhí)行。倒計時用到定時器T0，用P2口作為LED的顯示。二位一體的LED重復(fù)執(zhí)行60秒的倒計時。作為突發(fā)事件的處理，本設(shè)計主要用到外部中斷EX0。用一模擬開關(guān)作為中斷信號。實(shí)際中可以接其它可以產(chǎn)生中斷信號的信號源。2．3總體設(shè)計框圖圖2.1交通燈總體設(shè)計框圖2.4交通燈自動控制的設(shè)計程序流程框圖3交通燈自動控制電路硬件設(shè)計3.1單片機(jī)的結(jié)構(gòu)單片微機(jī)(Single-ChipMicrocomputer)簡稱為單片機(jī)。它在一塊芯片上集中成了中央處理單元CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、定時/計數(shù)和多功能輸入/輸出I/O口,如并行口I/O、串行口I/O和轉(zhuǎn)換A/D等。就其組成而言，一塊單片機(jī)就是一臺計算機(jī)。其典型結(jié)構(gòu)如圖所示。由于它具有體積小、功能強(qiáng)和價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛地應(yīng)用于產(chǎn)品智能化和工業(yè)控制自動化上。3.2主要元器件選擇1開關(guān)管的選擇：BUTTON按鈕2LED發(fā)光二極管LED－REDLED－YELLOWLDE－GREEN發(fā)光二極管的主要技術(shù)參數(shù)有額定電壓和額定工作電流。LED顯示電路如圖3.1所示，圖中限流電阻Ｒi是限制線路電流的，阻值的大小由I=U/R計算得到。例如發(fā)光二極管的額定電壓為2V，額定工作電流為20mA，計算Ri＝(5-2)/0.02=150Ω。3二位一體數(shù)碼管7SEG-MPX2-CAT-RED:共陽數(shù)碼管（紅色）4PN4249:驅(qū)動三極管5AT89S51系列單片機(jī)3.3設(shè)計顯示部分LED數(shù)碼顯示部分。LED數(shù)碼顯示部分由七段數(shù)碼顯示管組成。1．發(fā)光二極管顯示原理發(fā)光二極管是采用砷化鎵、鎵鋁砷和磷化鎵等材料制成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦?。發(fā)光二極管在制作時，使用的材料不同，那么就可以發(fā)出不同顏色的光。3.5交通路口模型圖4.7交通路口模型3.6總電路圖總電路功能介紹：設(shè)計主要研究二車道的交通燈自動控制。本次設(shè)計的內(nèi)容包括四個方面，一是普通三色燈的指示；二是兩位一體數(shù)碼管的倒計時顯示；三是對一此交通中的意外情況進(jìn)行的處理。最后就是對交通燈的模擬設(shè)計。3.7顯示原理：當(dāng)定時器定時為1秒，時程序跳轉(zhuǎn)到時間顯示及信號燈顯示子程序，它將依次顯示信號燈時間，同時一直顯示信號燈的顏色，這時在返回定時子程序定時一秒，在顯示黃燈的下一個時間，這樣依次把所有的燈色的時間顯示完后在重新給時間計數(shù)器賦初值，重新進(jìn)入循環(huán)。

圖4.1LED與單片機(jī)連接電路4交通燈自動控制電路軟件設(shè)計4.1單片機(jī)中斷系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)中斷是一項(xiàng)重要的計算機(jī)技術(shù)，是處理正常工作與緊急狀態(tài)的好辦法，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)實(shí)時交互的重要途徑，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，中斷技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。下面詳細(xì)介紹單片機(jī)中斷系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、與中斷相關(guān)的特殊寄存器的設(shè)置及中斷應(yīng)用系統(tǒng)編程方法。當(dāng)CPU查詢到系統(tǒng)有中斷請求時，如果系統(tǒng)處于中斷允許狀態(tài)，CPU將停止當(dāng)前的工作，響應(yīng)中斷請求，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)，中斷服務(wù)完成后，返回原程序繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)，這叫單片機(jī)中斷。8051系列單片機(jī)中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3.7所示。能讓CPU產(chǎn)生中斷的信號源叫中斷源。8051單片機(jī)有NT0、INT1、T0、T1、TI、RI六個中斷源，但只有EX0、ET0、EX1、ET1、ES五個向量,下面簡要介紹六個中斷源。圖3.7單片機(jī)中斷系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)INT0、INT1：外部中斷源，由P3.2和P3.2引腳輸入。具有低電平和脈沖兩種觸發(fā)方式，在每個機(jī)器周期的S5P2采樣引腳信號，如有效則由硬件將它的中斷請求標(biāo)志IE置1，請求中斷。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時，由硬件復(fù)位。T0、T1：定時/計數(shù)器中斷，當(dāng)定時/計數(shù)器產(chǎn)生溢出時，置位中斷請求標(biāo)志TF請求中斷處理。RI、TI：串行中斷，RI是接收，TI為發(fā)送。單片機(jī)串行口接收到一個字符后RI置1，發(fā)送完一個字符TI置1。值得注意的是，RI、TI在響應(yīng)中斷后，必須由用指令將其復(fù)位。中斷響應(yīng)CPU在執(zhí)行程序的過程中，在每個機(jī)器周期的S5P2對中斷標(biāo)志位按中斷優(yōu)先級進(jìn)行查詢，一旦查詢到有中斷請求，CPU只要不在執(zhí)行同級或高級的中斷服務(wù)程序和當(dāng)前指令（RETI指令或訪問IE、IP的指令除外）執(zhí)行完畢兩種情況，則響應(yīng)中斷。如果當(dāng)前正在執(zhí)行的指令是RETI或訪問IE、IP的指令，則當(dāng)前指令執(zhí)行完畢后，CPU才可響應(yīng)中斷。中斷響應(yīng)時間可以從中斷信號被查詢開始算起，中斷響應(yīng)時間在以下三種情況下，響應(yīng)時間還會更長：CPU正在執(zhí)行一個比要響應(yīng)的中斷源優(yōu)先級相等或更高的中斷源的中斷服務(wù)程序，此時須等到中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢才可中斷響應(yīng)。正在執(zhí)行的當(dāng)前指令不是在最后一個機(jī)器周期，只有指令執(zhí)行完后才響應(yīng)中斷。如果當(dāng)前執(zhí)行的是RETI或訪問IE、IP的指令，則當(dāng)前指令執(zhí)行完畢后，CPU需再執(zhí)行一條指令才可以中斷響應(yīng)，因此附加等待響應(yīng)時間不會超過5個機(jī)器周期。中斷入口單片機(jī)響應(yīng)中斷后，將轉(zhuǎn)向特定的入口進(jìn)行中斷服務(wù)，單片機(jī)的中斷入口地址如表3.2所示。表3.2MCS-51單片機(jī)中斷服務(wù)程序入口地址表中斷源入口地址IE0（外部中斷0）0003HTF0（定時器0溢出中斷）000BHIE1（外部中斷1）0013HTF1（定時器1溢出中斷）001BHRI+TI（串行口中斷）0023H從表中可以看出，兩相鄰中斷源的入口地址間隔為8個單元。這意味著如果要把中斷源對應(yīng)的中斷服務(wù)程序從入口地址開始存放，則程序的長度不能超過8個字節(jié)，否則會影響到下一個中斷源的入口地址的使用。而通常的情況下，中斷服務(wù)程序的長度不止8個字節(jié)，因此，常見的處理方法是：在入口地址處存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，通過這條轉(zhuǎn)移指令轉(zhuǎn)向?qū)?yīng)的中斷服務(wù)程序入口，中斷服務(wù)程序以RETI為結(jié)束。中斷請求的撤銷CPU響應(yīng)中斷請求，在中斷返回（RETI）之前，該中斷請求應(yīng)被撤除，否則會引發(fā)另一次中斷。定時/計數(shù)器中斷請求撤銷：CPU在響應(yīng)中斷后，由硬件自動清除中斷請求標(biāo)志TF。外部中斷請求撤銷：如果采用脈沖觸發(fā)方式，CPU在響應(yīng)中斷后，由硬件自動清除中斷請求標(biāo)志IE；對于電平觸發(fā)方式的外部中斷請求，中斷標(biāo)志的撤銷是自動的，由于造成中斷請求的低電平繼續(xù)存在，所以在響應(yīng)中斷后再次會產(chǎn)生中斷請求，為此響應(yīng)中斷后要撤銷外部信號。單片機(jī)有INT0、INT1兩個外部中斷源，INT0對應(yīng)單片機(jī)P3.0，INT1對應(yīng)P3.2。單片機(jī)的外部中斷與特殊寄存器IE、TCON、IP有關(guān)。INT0中斷入口地址是0003H，INT1中斷入口地址是000BH，下面介紹單片機(jī)外部中斷的設(shè)置與應(yīng)用。4.2每秒鐘的設(shè)定延時方法可以有兩種一中是利用MCS-51內(nèi)部定時器才生溢出中斷來確定1秒的時間，另一種是采用軟延時的方法。4.3計數(shù)器初值計算定時器工作時必須給計數(shù)器送計數(shù)器初值，這個值是送到TH和TL中的。我們可以把計數(shù)器記滿為零所需的計數(shù)值設(shè)定為C和計數(shù)初值設(shè)定為TC可得到如下計算通式：TC=M-C5系統(tǒng)仿真由交通燈自動控制程序一開始可以看到，四個紅燈很快閃亮，然后就是相應(yīng)的二極管點(diǎn)亮情況。緊接著就是數(shù)碼管的六十秒倒計時顯示，二極管的點(diǎn)亮到倒計時之間時間很短暫，所以視覺可以是同時發(fā)生的。同樣按中斷控制鍵看到不同的結(jié)果。仿真結(jié)果如下所示。

交通燈運(yùn)行仿真圖黃燈閃亮?xí)r的仿真圖外部中斷的響應(yīng)仿真圖6總結(jié)與體會歲月如梭，光陰似箭。轉(zhuǎn)眼間幾個月的畢業(yè)論文設(shè)計即將結(jié)束。在畢業(yè)論文結(jié)尾之際，借此機(jī)會，我向在我做畢業(yè)設(shè)計過程中給予我支持和幫助的老師和同學(xué)們表示衷心的感謝！首先要感謝我的指導(dǎo)老師——張老師。在繁忙的事務(wù)中依然抽出時間在學(xué)習(xí)方法上和設(shè)計方面給予了我大量的指導(dǎo)，并且一點(diǎn)點(diǎn)的指出我的論文中的不足及錯誤，讓我在此期間順利的完成了畢業(yè)論文。其次我還要感謝在一起愉快的度過大學(xué)生活的自動化專業(yè)的全體老師還有同學(xué)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。在此，我還要感謝在校期間幫助我的同學(xué)和室友們，在我做畢業(yè)論文過程中，每當(dāng)我遇到困難時，他們都會給予我熱心的幫助，用友誼維系著寢室那份家的融洽。四年了，仿佛就在昨天。而現(xiàn)在我們馬上都要各奔前程了，望大家珍重！最后，祝各位老師各位同學(xué)：身體健康、工作順利、萬事如意、心想事成、天天開心！參考文獻(xiàn)[1]張迎新，等.單片機(jī)初級教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2021。[2]王幸之，等.AT89系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2021。[3]何立民.單片機(jī)高級教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2021。[4]AtmelCorporation.MicrocontrollerDataBook.2021。[5]李維偍,郭強(qiáng).液晶顯示應(yīng)用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2021。

論大學(xué)生寫作能力寫作能力是對自己所積累的信息進(jìn)行選擇、提取、加工、改造并將之形成為書面文字的能力。積累是寫作的基礎(chǔ)，積累越厚實(shí)，寫作就越有基礎(chǔ)，文章就能根深葉茂開奇葩。沒有積累，胸?zé)o點(diǎn)墨，怎么也不會寫出作文來的。寫作能力是每個大學(xué)生必須具備的能力。從目前高校整體情況上看，大學(xué)生的寫作能力較為欠缺。一、大學(xué)生應(yīng)用文寫作能力的定義那么，大學(xué)生的寫作能力究竟是指什么呢？葉圣陶先生曾經(jīng)說過，“大學(xué)畢業(yè)生不一定能寫小說詩歌，但是一定要寫工作和生活中實(shí)用的文章，而且非寫得既通順又扎實(shí)不可。”對于大學(xué)生的寫作能力應(yīng)包含什么，可能有多種理解，但從葉圣陶先生的談話中，我認(rèn)為：大學(xué)生寫作能力應(yīng)包括應(yīng)用寫作能力和文學(xué)寫作能力，而前者是必須的，后者是“不一定”要具備，能具備則更好。眾所周知，對于大學(xué)生來說，是要寫畢業(yè)論文的，我認(rèn)為寫作論文的能力可以包含在應(yīng)用寫作能力之中。大學(xué)生寫作能力的體現(xiàn)，也往往是在撰寫畢業(yè)論文中集中體現(xiàn)出來的。本科畢業(yè)論文無論是對于學(xué)生個人還是對于院系和學(xué)校來說，都是十分重要的。如何提高本科畢業(yè)論文的質(zhì)量和水平，就成為教育行政部門和高校都很重視的一個重要課題。如何提高大學(xué)生的寫作能力的問題必須得到社會的廣泛關(guān)注，并且提出對策去實(shí)施解決。二、造成大學(xué)生應(yīng)用文寫作困境的原因：（一）大學(xué)寫作課開設(shè)結(jié)構(gòu)不合理。就目前中國多數(shù)高校的學(xué)科設(shè)置來看，除了中文專業(yè)會系統(tǒng)開設(shè)寫作的系列課程外，其他專業(yè)的學(xué)生都只開設(shè)了普及性的《大學(xué)語文》課。學(xué)生寫作能力的提高是一項(xiàng)艱巨復(fù)雜的任務(wù)，而我們的課程設(shè)置僅把這一任務(wù)交給了大學(xué)語文教師，可大學(xué)語文教師既要在有限課時時間內(nèi)普及相關(guān)經(jīng)典名著知識，又要適度提高學(xué)生的鑒賞能力，且要教會學(xué)生寫作規(guī)律并提高寫作能力，任務(wù)之重實(shí)難完成。（二）對實(shí)用寫作的普遍性不重視?！按髮W(xué)語文”教育已經(jīng)被嚴(yán)重地“邊緣化”。目前對中國語文的態(tài)度淡漠，而是呈現(xiàn)出全民學(xué)英語的大好勢頭。中小學(xué)如此，大學(xué)更是如此。對我們的母語中國語文，在大學(xué)反而被漠視，沒有相關(guān)的課程的設(shè)置，沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)實(shí)踐訓(xùn)練。這其實(shí)是國人的一種偏見。應(yīng)用寫作有它自身的規(guī)律和方法。一個人學(xué)問很大，會寫小說、詩歌、戲劇等，但如果不曉得應(yīng)用文寫作的特點(diǎn)和方法，他就寫不好應(yīng)用文。（三）部分大學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正。很多非中文專業(yè)的大學(xué)生對寫作的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練都只是集中在《大學(xué)語文》這一門課上，大部分學(xué)生只愿意被動地接受大學(xué)語文老師所講授的文學(xué)經(jīng)典故事，而對于需要學(xué)生動手動腦去寫的作文，卻是盡可能應(yīng)付差事，這樣勢必不能讓大學(xué)生的寫作水平有所提高。（四）教師的實(shí)踐性教學(xué)不強(qiáng)。學(xué)生寫作能力的提高是一項(xiàng)艱巨復(fù)雜的任務(wù)，但在教學(xué)中有不少教師過多注重理論知識，實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)卻往往被忽視。理論講了一大堆，但是實(shí)踐卻幾乎沒有，訓(xùn)練也少得可憐。閱讀與寫作都需要很強(qiáng)的實(shí)踐操作，學(xué)習(xí)理論固然必不可少，但是閱讀方法和寫作技巧的掌握才是最重要的。由于以上的原因，我們的大學(xué)生的寫作水平著實(shí)令人堪憂，那么如何走出這一困境，筆者提出一些建議，希望能對大學(xué)生寫作水平的提高有所幫助。三、提高大學(xué)生應(yīng)用寫作能力的對策（一）把《應(yīng)用寫作》課設(shè)置為大學(xué)生的必修課。在中國的每一所大學(xué)，《應(yīng)用寫作》應(yīng)該成為大學(xué)生的必修課。因?yàn)樵谶@個被某些人形容為實(shí)用主義、功利主義甚囂塵上的時代，也是個人生存競爭最激烈的時代，人們比任何時代都更需要學(xué)會寫作實(shí)用性的文章，比如職場競爭中的求職信，生活中的財經(jīng)文書、法律文書等，以提高個人的生存競爭能力。（二）端正大學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。首先，要讓大學(xué)生充分認(rèn)識到實(shí)用寫作課的重要性，這門課關(guān)乎到他人生的每一個方面，諸如就職，求愛，理財，人際交往等，是他終生都需要使用的一些基礎(chǔ)性的知識，也是他必備的一項(xiàng)生存技能。其次，實(shí)用寫作有它自身的規(guī)律和方法。它不是你想怎樣寫都行的，它有嚴(yán)格的格式性的要求，所以需要系統(tǒng)的研究學(xué)習(xí)。最后，實(shí)用寫作課的實(shí)踐性非常強(qiáng)，所以學(xué)生們不能只學(xué)不練，并且要克服手懶