畢業(yè)論文---單片機交通燈控制應(yīng)用

1、<p>　　畢 業(yè) 課 題 報 告</p><p>　　題 目 單片機交通燈控制應(yīng)用 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　本次課程設(shè)計的做題意義和選題背景</p><p>　　1、傳統(tǒng)交通燈的簡介</p><p><b>　　2、

2、單片機的特點</b></p><p>　　二、十字路口智能交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p><b>　　1、設(shè)計要求</b></p><p>　　2、交通燈管理系統(tǒng)電路原理圖</p><p><b>　　三、試驗步驟</b></p><p><b>　

3、　四、心得體會</b></p><p><b>　　五、參考文獻</b></p><p><b>　　十字路口智能交通燈</b></p><p>　　本次課程設(shè)計的做題意義和選題背景</p><p>　　由于我國經(jīng)濟的快速發(fā)展從而導(dǎo)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

4、考驗，從而導(dǎo)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(dǎo)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(dāng)前的主要任務(wù)。</p><p>　　對交叉口實行科學(xué)的管理與控制是交通控制工程的重要研究課題

5、，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(dāng)務(wù)之急。</p><p>　　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(dǎo)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

6、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。</p><p>　　1〉傳統(tǒng)交通燈的簡介</p><p>　　在今天，紅綠燈安裝在各個道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)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。</p><p>　　1858年，

7、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。</p><p>　　1914年，電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國。這種紅綠燈

8、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，</p><p><b>　　2〉單片機的特點</b></p><p>　?。?）性價比高，開發(fā)周期短，易于產(chǎn)品化，</p><p>　　

9、（2）集成度高，可靠性好，抗干擾性強，</p><p>　?。?）功能完善，接口多樣，</p><p>　　（4）低功耗、低電壓</p><p>　　一般電源供電電壓在5～3V范圍內(nèi)單片機都能正常工作，供電的下限可達1～2V。</p><p>　?。?）總線多樣，易于擴展</p><p>　　單片機外部的典型三總線結(jié)構(gòu)

10、,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。</p><p>　　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)

11、和指令系統(tǒng)。</p><p>　　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。</p><p>　　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

12、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(44pin)兩種封裝形式。</p><p>　　3〉MCS—51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)有8大部分</p><p>　?、?一個8 位的中央處理器 CPU（又稱為微處理器）</p><p>　　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

13、，CPU負責(zé)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。</p><p>　?、谟?128字節(jié) 的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM</p><p>　　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

14、中間結(jié)果或用戶定義的字型表。</p><p>　?、?4KB片內(nèi) 程序存儲器ROM或EPROM</p><p>　　8051共有4096個8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)</p><p>　　④.片內(nèi) 18個 特殊功能寄存器（SFR）</p><p>　?、?4個8位 的并行輸入輸出I/O口（PIO）</p><

15、;p>　　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</p><p>　　P0口 P0.0~P0.7 輸入與輸出 分時的傳送地址低8位與數(shù)據(jù)線</p><p>　　P1口 P1.0~P1.7 輸入與輸出 無第二功能</p><p>　　P2口 P2.0~P2.7 輸入與輸出 傳

16、送地址的高8位</p><p>　　P3口 P3.0~P3.7 輸入與輸出 P3.0—RXD：串行口輸入端</p><p>　　P3.1—TXD：串行口輸出端</p><p>　　P3.1—TXD：串行口輸出端</p><p>　　P3.2—：外部中斷0中斷請求輸入端</p><p>　　P3.3—：外

17、部中斷1中斷請求輸入端</p><p>　　P3.4—T0：定時器/計數(shù)器0外部輸入端</p><p>　　P3.5—T1：定時器/計數(shù)器1外部輸入端</p><p>　　P3.6—：外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號</p><p>　　P3.7—：外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號</p><p>　?、?1個 串行口I/O（SIO/

18、UART）完成單片機與其他微機的之間的串行通信</p><p>　　⑦.2/3個16位 定時器/計數(shù)器（TIMER/COUNTER）</p><p>　?、?可處理 5個中斷源，兩級可程序優(yōu)先級的中斷系統(tǒng)</p><p>　　其中含有MCS-51指令集含 111條指令，按照指令操作功能話費有五類：</p><p>　　<1>數(shù)據(jù)傳

19、送指令（28）</p><p>　　<2>算術(shù)運算指令（24）</p><p>　　<3>邏輯運算及轉(zhuǎn)移指令（25）</p><p>　　<4>控制轉(zhuǎn)移指令（22）</p><p>　　<5>位操作指令（12）</p><p>　　80C51單片機的內(nèi)部存儲電路和I/O

20、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。</p><p>　　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</p>

21、<p>　　二：十字路口智能交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p>　　1；設(shè)計要求：⑴主、支干道交替通行，主、支干道每次通行時間均為20秒；⑵綠燈亮?xí)r表示可以通行，紅燈亮?xí)r表示禁止通行，紅綠燈之間的轉(zhuǎn)換通過黃燈來實現(xiàn)。⑶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）；⑷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。</p><p>　　2：交

22、通燈管理系統(tǒng)電路原理圖</p><p>　　交通燈管理系統(tǒng)電路原理圖</p><p>　　從上表中我們可以很容易的看出：</p><p>　?。?）當(dāng)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。</p><p>　?。?）黃燈閃爍1秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。

23、 </p><p>　?。?）當(dāng)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。</p><p>　?。?）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。</p><p>　　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

24、。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。</p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　三：試驗步驟：</b></p><p>　　1： 選擇一個空間，建立一個文件夾TMD-1

25、。</p><p><b>　　2：打開軟件</b></p><p>　　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。</p><p>　　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</p><p>　　機型號，選好之后點擊‘確定’。</p><p>　　

26、5：建立Target1：這部操作時需要更改出錯、輸出的單片機設(shè)置： </p><p>　　6；新建文件：點擊下拉菜單‘文件’－新建，出現(xiàn)一個；Txt 界面</p><p>　　7：建立A51 文件：點擊下拉菜單‘文件’－保存</p><p>　　8：加載文件：光標在Source Group1 上右鍵，點擊Add Files to Group‘Source、Group

27、1’。選擇剛才新建的A51 文件</p><p>　　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，則在屏幕底底部顯示出來，雙擊錯誤類型，即對源文件中底錯誤處予以標注，對錯誤處改正之后，再按F7 按</p><p>　　鍵，重新匯編、連接，直到全部正確為止。</p&

28、gt;<p><b>　　四：心得體會</b></p><p>　　通過這次交通燈的課程設(shè)計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決現(xiàn)實問題的能力。使我在單片機的基本原理、單片機應(yīng)用學(xué)習(xí)過程中，以及在常用編程設(shè)計思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為一名合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。綜合課程設(shè)計讓我把以前學(xué)習(xí)到的知識得到鞏固和進一步的提高認識，對已有知識有了更

29、深層次的理解和認識。在此，由于自身能力有限，在課程設(shè)計中碰到了很多的問題，我通過查閱相關(guān)書籍、資料以及和周圍同學(xué)交流得到解決。</p><p>　　還有交通燈是我們生活中非常常見的一種東西，對于我們學(xué)以致用的這種能力得到了很好鍛煉，能夠為我們以后的工作于學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。</p><p>　　通過合作，我們的合作意識得到加強。合作能力得到提高。在大學(xué)中，很多同學(xué)都沒有過深入的交流，在設(shè)計的過程

30、中，我們用了分工與合作的方式，每個人互責(zé)一定的部分，同時在一定的階段共同討論，以解決分工中個人不能解決的問題，在交流中大家積極發(fā)言，和提出意見，同時我們還向別的同學(xué)請教。在此過程中，每個人都想自己的方案得到實現(xiàn)，積極向同學(xué)說明自己的想法。能過比較選出最好的方案。在這過程也提高了我們的表過能力。</p><p>　　在設(shè)計的過程中我們還得到了老師的幫助與意見。在學(xué)習(xí)的過程中，不是每一個問題都能自己解決，向老師請教或

31、向同學(xué)討論是一個很好的方法.</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1]李明 畢萬新主編 單片機原理與接口技術(shù)，大連理工大學(xué)出版社</p><p>　　[2]張毅坤主編. 單片微型計算機原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社</p><p><b>　　畢業(yè)課題成績評定表<