單片機交通燈控制畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　指導(dǎo)老師： </p><p><b>　　作者： </b></p><p><b>　　學(xué)號： </b></p><p><b>　　系別： </b></p><p><b>　　專業(yè)：礦山機電</b></p>

2、<p><b>　　日期： </b></p><p><b>　　內(nèi)容摘要</b></p><p>　　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。<

3、;/p><p>　　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、綠燈燃亮?xí)r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

4、展功能強</p><p>　　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。</p><p><b>　　關(guān)鍵字：</b></p><p>　　單片機 、MSC-51、交通燈、紅綠燈</p><p><b>　　設(shè)計目錄</b></p><p&g

5、t;　　一：交通燈的做題意義和選題背景</p><p>　　傳統(tǒng)交通燈簡介………………4</p><p>　　單片機的發(fā)展歷程……………..4</p><p>　　單片機的特點…………………..5</p><p>　　80C51單片機芯片簡介………...5</p><p>　　單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)…………………10</

6、p><p>　　單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖………………10</p><p>　　單片機執(zhí)行程序圖………………11</p><p>　　二: 十字路口智能交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計……11</p><p>　　設(shè)計要求…………………………….11</p><p>　　交通燈管理系統(tǒng)電路原理圖………..12</p><p&g

7、t;　　硬件選擇…………………………….12</p><p>　　單片機角路圖……………………….14</p><p>　　紅綠燈工作參考程序流程圖……….17</p><p>　　十字路口交通燈設(shè)計程序………….18</p><p>　　三:實驗步驟……………………………21</p><p>　　四:心得體會…………

8、………………….22</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(yán)峻的考驗，從而導(dǎo)致

9、交通問題日益嚴(yán)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(yán)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，是保障交叉口

10、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)同周邊地區(qū)的交通

11、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(jì)就已出現(xiàn)了。</p><p>　　1858年，在英國倫敦主要

12、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。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓

13、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(jì)50年代的電氣控制，</p><p>　　2〉單片機的 發(fā)展歷程</p><p>　　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。

14、</p><p>　　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。I

15、nter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。現(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。</p><p>　　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(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)

16、合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。</p><p>　　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功能在增強，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。</p><p><b>　　3〉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>&l

17、t;p>　　（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>　?。?）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

18、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。</p><p>　　4〉80C51單片機芯片簡介</p><p>　　80C51單片機引腳圖</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

19、高性能8位單片機，屬于標(biāo)準(zhǔn)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)。</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>　　

20、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(44pin)兩種封裝形式。</p><p>　　5〉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 CP

21、U（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，CPU負(fù)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>　　②有 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

22、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。</p><p>　　③.4KB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.

23、片內(nèi) 18個 特殊功能寄存器（SFR）</p><p>　　片內(nèi)特殊存儲器分布圖</p><p>　?、?4個8位 的并行輸入輸出I/O口（PIO）</p><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

24、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

25、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&g

26、t;<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/UART）完成單片機與其他微機的之間的串行通信</p><p>　?、?2/3個16位 定時器/計數(shù)器（TIMER/COUNTER）</p><p>　?、?可處理

27、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>&

28、lt;p>　　<4>控制轉(zhuǎn)移指令（22）</p><p>　　<5>位操作指令（12）</p><p>　　6>單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　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

29、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>　　7>指令執(zhí)行過程示意圖</p><p><b>　　指令執(zhí)行過程

30、示意圖</b></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><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

31、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，

32、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。 </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。&l

33、t;/p><p><b>　　3：硬件選擇</b></p><p>　　選用8051單片機一片，紅、黃、綠LED交通顯示燈各兩個，導(dǎo)線若干，單片機試驗機。</p><p>　　單片機端口與LED顯示燈的鏈接</p><p><b>　　4. 單片機角路圖</b></p><p>

34、<b>　　單片機角路圖</b></p><p>　　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21→L0: 22→L1 23→L2 24→L3 25→L4 26→L5 按照這個順序進行連接然后進行試驗。</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

35、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。</p><p>　　5：紅綠燈工作參考程序流程圖</p><p>　　6：十字路口交通燈設(shè)計程序</p><p>　　LEDEQUP1</p><p><b&

36、gt;　　ORG0000H</b></p><p>　　LJMPSTART</p><p><b>　　ORG0030H</b></p><p>　　START:MOVSP,#60H</p><p>　　LCALLS0;初始狀態(tài)（都是紅燈）</p><p>　　LCAL

37、LS1 ;南北綠燈,東西紅燈</p><p>　　LCALLS2 ;南北綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈,東西紅燈</p><p>　　LCALLS3 ;南北紅燈,東西綠燈</p><p>　　LCALLS4 ;南北紅燈,東西綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈</p><p>　　

38、LJMPSTART</p><p>　　S0: MOVA,#00100001B;南北紅燈,東西紅燈</p><p><b>　　MOVLED,A</b></p><p>　　MOVR2,#10;延時1m秒</p><p>　　LCALLDELAY </p><p>　　S1:

39、 MOVA,#10000001B ;南北綠燈,東西紅燈</p><p><b>　　MOVLED,A</b></p><p>　　MOVR2,#200 ;延時20秒</p><p>　　LCALLDELAY</p><p><b>　　RET</b><

40、/p><p>　　S2: MOVR3,#03H ;南北綠燈閃3次</p><p>　　FLASH:MOVA,#00000001B ;南北綠燈滅,東西紅燈亮</p><p><b>　　MOVLED,A</b></p><p>　　MOVR2,#03H</p><p>　

41、　LCALLDELAY</p><p>　　MOVA,#10000001B ;南北綠燈,東西紅燈</p><p><b>　　MOVLED,A</b></p><p>　　MOVR2,#03H</p><p>　　LCALLDELAY</p><p>　　DJNZR3,FLAS

42、H</p><p>　　MOVA,#01000001B ;南北轉(zhuǎn)黃燈，東西紅燈</p><p><b>　　MOVLED,A</b></p><p>　　MOVR2,#10 ; 延時1秒</p><p>　　LCALLDELAY</p><p><b>

43、　　RET</b></p><p>　　S3: MOVA,#00100100B ;南北紅燈,東西綠燈</p><p><b>　　MOVLED,A</b></p><p>　　MOVR2,#200 ;延時20秒</p><p>　　LCALLDELAY</p&g

44、t;<p><b>　　RET</b></p><p>　　S4: MOVR3,#03H ;東西綠燈閃3次</p><p>　　FLASH1:MOVA,#00100000B;南北紅燈亮,東西綠燈滅</p><p><b>　　MOVLED,A</b></p><

45、;p>　　MOVR2,#03H</p><p>　　LCALLDELAY</p><p>　　MOVA,#00100100B ;南北紅燈亮,東西綠燈亮</p><p><b>　　MOVLED,A</b></p><p>　　MOVR2,#03H</p><p>　　L

46、CALLDELAY</p><p>　　DJNZR3,FLASH1</p><p>　　MOVA,#00100010B ;南北紅燈,東西黃燈</p><p><b>　　MOVLED,A</b></p><p>　　MOVR2,#10 ;延時1秒</p><p&g

47、t;　　LCALLDELAY</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY: PUSH，02H ;延時子程序</p><p><b>　　PUSH01H</b></p><p><b>　　PUSH00H</b>

48、</p><p>　　DELAY1:MOVR1,#00H</p><p>　　DELAY2:MOVR0,#0C2H</p><p><b>　　DJNZR0,$</b></p><p>　　DJNZR1,DELAY2 ;延時100ms</p><p>　　DJNZR2,DE

49、LAY1</p><p><b>　　POP00H</b></p><p><b>　　POP 01H</b></p><p><b>　　POP02H</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>&

50、lt;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。</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’

51、－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>　　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>&l

52、t;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(biāo)在Source Group1 上右鍵，點擊Add Files to Group‘Source、Group1’。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(biāo)文件（.HEX 文件）、映象文件（.M51 文件）和列表文件（.L

53、ST 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(biāo)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><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

54、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(rèn)識，對已有知識有了更深層次的理解和認(rèn)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

55、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。上大學(xué)后，很多同學(xué)都沒有過深入的交流，在設(shè)計的過程中，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

56、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