單片機交通燈控制畢業(yè)設(shè)計

1、 指導老師： 作者： 學號： 系別： 專業(yè)： 日期： 內(nèi)容摘要年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應(yīng)用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往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(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(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，有條不紊。那么靠什么來實現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就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ATSC51和可編程并行I/O接口芯片80C51為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，實現(xiàn)了能根據(jù)實際車流量通過8051芯片的P1口設(shè)置紅、綠

2、燈燃亮時間的功能；紅綠燈循環(huán)點亮，倒計時剩秒時黃燈閃爍警示。本系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展功能強本設(shè)計以單片機為核心，以LED燈作為直行和左右拐彎指示完成了題目要求的所有功能。關(guān)鍵字： 單片機 、MSC-51、交通燈、紅綠燈設(shè)計目錄一：交通燈的做題意義和選題背景1. 傳統(tǒng)交通燈簡介42. 單片機的發(fā)展歷程.43. 單片機的特點.54. 80C51單片機芯片簡介.55. 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)106. 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖107. 單片機執(zhí)行程序圖11二: 十字路口智能交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計111. 設(shè)計要求.112. 交通燈管理系統(tǒng)電路原理圖.123. 硬件選擇.124. 單片機角路圖.145. 紅綠燈工作參

3、考程序流程圖.176. 十字路口交通燈設(shè)計程序.18三:實驗步驟21四:心得體會.22五:參考文獻十字路口智能交通燈一， 本次課程設(shè)計的做題意義和選題背景由于我國經(jīng)濟的快速發(fā)展從而導致了汽車數(shù)量的猛增，大中型城市的城市交通，正面臨著嚴峻的考驗，從而導致交通問題日益嚴重，其主要表現(xiàn)如下：交通事故頻發(fā)，對人類生命安全造成極大威脅；交通擁堵嚴重，導致出行時間增加，能源消耗加大；空氣污染和噪聲污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成為人們司空見慣而又不得不忍受的問題。在這種背景下，結(jié)合我國城市道路交通的實際情況，開發(fā)出真正適合我們自身特點的智能信號燈控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當前的主要任務(wù)。對交叉口實行科學的管理與

4、控制是交通控制工程的重要研究課題，是保障交叉口的交通安全和充分發(fā)揮交叉口的通行能力的重要措施，是解決城市交通問題的有效途徑。所以，改變和完善我國現(xiàn)有的交通系統(tǒng)已成為當務(wù)之急。交通燈信號燈的出現(xiàn)是人類歷史上的一次重大改革，使人類的聚居生活，產(chǎn)生了深遠的影響。使交通得以有效管制，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。如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，利用單片機技術(shù)對交通燈進行智能化管理，已成為目前廣泛采用的方法。1傳統(tǒng)交通

5、燈的簡介在今天，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C5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停

6、止”，綠燈亮表示“通行”。而中國最早的馬路交通燈卻是誕生于1928年的上海英租界。從最早的手牽皮帶到20世紀50年代的電氣控制，2單片機的 發(fā)展歷程 單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。 在MCS-51系列單片機中，有兩個子系列：51子系列和52子系列。每個子系列有諾干中型號。51系列有8051、8751和8031三個型號，后來經(jīng)過改進產(chǎn)生了80c51、87c51、80c31三個型號；52系列有5021、8752、8032三個型號，改進后的型號是80c52/87c52、80c32。改進后的型號更加省

7、電。52系列比對應(yīng)的51系列增加了定時器T2并將內(nèi)部程序存貯器增加到8KB。Inter公司停止生產(chǎn)MCS-51系列單片機之后將生產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓給了許多其他公司，于是出現(xiàn)了許多與Mcs-51兼容的單片機?，F(xiàn)在生產(chǎn)mcs-51兼容單片機的公司對其進行了不同程度的改進和提高。我們現(xiàn)在使用比較的多的是AT89C51/AT89s51等。 通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機只需要和適當?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。單片機經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增

8、強，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。3單片機的特點（1）性價比高，開發(fā)周期短，易于產(chǎn)品化，（2）集成度高，可靠性好，抗干擾性強，（3）功能完善，接口多樣，（4）低功耗、低電壓一般電源供電電壓在53V范圍內(nèi)單片機都能正常工作，供電的下限可達12V。（5）總線多樣，易于擴展單片機外部的典型三總線結(jié)構(gòu),方便系統(tǒng)構(gòu)擴展,構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。外部總線增加了I2C及SPI等串行總線方式, 可根據(jù)需要進行并行或者串行擴展。480C51單片機芯片簡介80C51單片機引腳圖80C51是INTEL公司MCS-51系列單片機中最基本的產(chǎn)品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工藝技術(shù)制造的高性

9、能8位單片機，屬于標準的MCS-51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗特征，它繼承和擴展了MCS-48單片機的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。 80C51內(nèi)置中央處理單元、128字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM、32個雙向輸入/輸出(I/O)口、2個16位定時/計數(shù)器和5個兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)時鐘振蕩電路。 此外，80C51還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)CPU而RAM定時器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存RAM數(shù)據(jù)，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內(nèi)其它功能。80C51有PDIP(40pin)和PLCC(4

10、4pin)兩種封裝形式。5MCS51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)有8大部分.一個8 位的中央處理器 CPU（又稱為微處理器）中央處理器(CPU)是整個單片機的核心部件，是8位數(shù)據(jù)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。有 128字節(jié) 的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM8051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。.4KB片內(nèi) 程序存儲

11、器ROM或EPROM8051共有4096個8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù).片內(nèi) 18個 特殊功能寄存器（SFR）0F0H SFR可尋址區(qū)0E0H 0D0H0C8H0B8H0B0H0A8H0A0H98H90H88H80H特殊功能寄存器SFR0FFH數(shù)據(jù)緩沖區(qū)位尋址區(qū)R7R0 3組（8字節(jié)）2組1組0組80H7FH30H2FH20H 1FH00H片內(nèi)特殊存儲器分布圖.4個8位 的并行輸入輸出I/O口（PIO）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P0口 P0.0P0.7 輸入與輸出 分時的傳送地址低8位與數(shù)據(jù)線P1口 P1.0P1.7 輸入與輸出

12、 無第二功能P2口 P2.0P2.7 輸入與輸出 傳送地址的高8位P3口 P3.0P3.7 輸入與輸出 P3.0RXD：串行口輸入端P3.1TXD：串行口輸出端P3.1TXD：串行口輸出端P3.2：外部中斷0中斷請求輸入端P3.3：外部中斷1中斷請求輸入端P3.4T0：定時器/計數(shù)器0外部輸入端P3.5T1：定時器/計數(shù)器1外部輸入端P3.6：外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號P3.7：外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號.1個 串行口I/O（SIO/UART）完成單片機與其他微機的之間的串行通信.2/3個16位 定時器/計數(shù)器（TIMER/COUNTER）.可處理 5個中斷源，兩級可程序優(yōu)先級的中斷系統(tǒng)其中含有M

13、CS-51指令集含 111條指令，按照指令操作功能話費有五類：數(shù)據(jù)傳送指令（28）算術(shù)運算指令（24）邏輯運算及轉(zhuǎn)移指令（25）控制轉(zhuǎn)移指令（22）位操作指令（12）6單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖80C51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。除去圖中的存儲電路和I/O部件，剩下的是CPU，它可以分為運算器和控制器兩部分。運算器功能部件包括算術(shù)邏輯運算單元ALU、累加器ACC、寄存器B、暫存寄存器TMP1、TMP2、程序狀態(tài)字寄存器PSW等?？刂破鞴δ懿考ǔ绦蛴嫈?shù)器PC、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、定時控制邏輯電路CU、數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR、堆棧指針SP及時鐘電路等。7指令執(zhí)行過程示意圖提供地址

14、讀取指令程序的計的數(shù)器PC指令01指令02指令03、程序存儲器ROM指令操作碼指令譯碼運算器ALU程序跳轉(zhuǎn)指令修改地址PC運算指令外部設(shè)備接口數(shù)據(jù)存儲器RAM數(shù)據(jù)傳送指令指令執(zhí)行過程示意圖一條指令的執(zhí)行過程為：取指令分析指令執(zhí)行指令規(guī)定的操作二：十字路口智能交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計1；設(shè)計要求：主、支干道交替通行，主、支干道每次通行時間均為20秒；綠燈亮時表示可以通行，紅燈亮時表示禁止通行，紅綠燈之間的轉(zhuǎn)換通過黃燈來實現(xiàn)。每次綠燈變紅燈時，黃燈先閃3秒（此時另一干道上的紅燈不變）；十字路口要求有數(shù)字顯示，作為時間提示，以便人們更直觀地把握時間。2：交通燈管理系統(tǒng)電路原理圖西交通燈管理系統(tǒng)電路原理圖2

15、0秒1秒20秒東西方向燈紅燈黃燈綠燈南北方向燈綠燈紅燈紅燈從上表中我們可以很容易的看出：（1）當東西方向為紅燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可通過；南北道為綠燈，此道車輛通過，行人禁止通行。時間為20秒。（2）黃燈閃爍1秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。 （3）當東西方向為綠燈，此道車輛通行；南北方向為紅燈，南北道車輛禁止通過，行人通行，時間為20秒。（4）這樣如上表的時間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。3：硬件選擇選用8051單片機一片，紅、黃、綠LED交通顯示燈各兩個，導線若干，單片機試驗機。80C51P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1

16、 P2.0L5 L4 L3 L2 L1 L0LED顯示電路單片機端口與LED顯示燈的鏈接4. 單片機角路圖單片機角路圖上面兩個圖相會鏈接就是簡單的交通燈實驗圖電路圖。其中21L0: 22L1 23L2 24L3 25L4 26L5 按照這個順序進行連接然后進行試驗。通過單片機的P1口控制實驗儀上6個LED按照交通燈的變化規(guī)律循環(huán)發(fā)光，模擬十字路口（假設(shè)為東西南北走向）交通燈。實驗電路如下，L5、L4、L3模擬東西方向交通燈，L2、L1、L0模擬南北方向交通燈。通過一條SETB 指令，可使某一燈亮，通過一條CLR 指令，可使某一燈滅。5：紅綠燈工作參考程序流程圖南北綠燈，東西紅燈延時20秒南北綠

17、燈閃3次轉(zhuǎn)黃燈，東西紅燈，延時一秒南北紅燈，東西綠燈延時20秒東西綠燈閃3次轉(zhuǎn)黃燈，南北紅燈，延時一秒RetEnd6：十字路口交通燈設(shè)計程序LEDEQUP1 ORG0000H LJMPSTART ORG0030HSTART:MOVSP,#60HLCALLS0;初始狀態(tài)（都是紅燈） LCALLS1 ;南北綠燈,東西紅燈 LCALLS2 ;南北綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈,東西紅燈 LCALLS3 ;南北紅燈,東西綠燈 LCALLS4 ;南北紅燈,東西綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈 LJMPSTARTS0: MOVA,#B;南北紅燈,東西紅燈 MOVLED,A MOVR2,#10;延時1m秒 LCALLDELAY S1: MOVA

18、,#B ;南北綠燈,東西紅燈 MOVLED,A MOVR2,#200 ;延時20秒 LCALLDELAY RETS2: MOVR3,#03H ;南北綠燈閃3次FLASH:MOVA,#B ;南北綠燈滅,東西紅燈亮 MOVLED,A MOVR2,#03H LCALLDELAY MOVA,#B ;南北綠燈,東西紅燈 MOVLED,A MOVR2,#03H LCALLDELAY DJNZR3,FLASH MOVA,#B ;南北轉(zhuǎn)黃燈，東西紅燈 MOVLED,A MOVR2,#10 ; 延時1秒 LCALLDELAY RETS3: MOVA,#B ;南北紅燈,東西綠燈 MOVLED,A MOVR2,#2

19、00 ;延時20秒 LCALLDELAY RETS4: MOVR3,#03H ;東西綠燈閃3次FLASH1:MOVA,#B;南北紅燈亮,東西綠燈滅 MOVLED,A MOVR2,#03H LCALLDELAY MOVA,#B ;南北紅燈亮,東西綠燈亮 MOVLED,A MOVR2,#03H LCALLDELAY DJNZR3,FLASH1 MOVA,#B ;南北紅燈,東西黃燈 MOVLED,A MOVR2,#10 ;延時1秒 LCALLDELAY RETDELAY: PUSH，02H ;延時子程序 PUSH01H PUSH00HDELAY1:MOVR1,#00HDELAY2:MOVR0,#0C

20、2H DJNZR0,$ DJNZR1,DELAY2 ;延時100ms DJNZR2,DELAY1 POP00H POP 01H POP02H RET END三：試驗步驟：1： 選擇一個空間，建立一個文件夾TMD-1。2：打開軟件3：在這個文件夾中建立一個工程TMD-1：點擊下拉菜單工程新的工程。4：點擊保存之后，在左側(cè)按生產(chǎn)廠商來選則所需的單片機型號，選好之后點擊確定。5：建立Target1：這部操作時需要更改出錯、輸出的單片機設(shè)置： 6；新建文件：點擊下拉菜單文件新建，出現(xiàn)一個；Txt 界面7：建立A51 文件：點擊下拉菜單文件保存8：加載文件：光標在Source Group1 上右鍵，點擊Add Files to GroupSource、Group1。選擇剛才新建的A51 文件9：寫完匯編程序后，按F7 鍵則對程序進行匯編、連接，生成目標文件（.HEX 文件）、映象文件（.M51 文件）和列表文件（.LST 文件）等各種文件。如編譯有錯誤，則在