畢業(yè)論文---單片機(jī)交通燈控制應(yīng)用

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

2、單片機(jī)的特點(diǎn)</b></p><p>　　二、十字路口智能交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)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(yàn)步驟</b></p><p><b>　

3、　四、心得體會(huì)</b></p><p><b>　　五、參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　十字路口智能交通燈</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的做題意義和選題背景</p><p>　　由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展從而導(dǎo)致了汽車(chē)數(shù)量的猛增，大中型城市的城市交通，正面臨著嚴(yán)峻的

4、考驗(yàn)，從而導(dǎo)致交通問(wèn)題日益嚴(yán)重，其主要表現(xiàn)如下：交通事故頻發(fā)，對(duì)人類(lèi)生命安全造成極大威脅；交通擁堵嚴(yán)重，導(dǎo)致出行時(shí)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(jiàn)慣而又不得不忍受的問(wèn)題。在這種背景下，結(jié)合我國(guó)城市道路交通的實(shí)際情況，開(kāi)發(fā)出真正適合我們自身特點(diǎn)的智能信號(hào)燈控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前的主要任務(wù)。</p><p>　　對(duì)交叉口實(shí)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(wèn)題的有效途徑。所以，改變和完善我國(guó)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(hào)燈的出現(xiàn)是人類(lèi)歷史上的一次重大改革，使人類(lèi)的聚居生活，產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。使交通得以有效管制，對(duì)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(fèi)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?tīng)顩r，越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門(mén)亟待解決的主要問(wèn)題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，利用單片機(jī)技術(shù)對(duì)交通燈進(jìn)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(jiǎn)介</p><p>　　在今天，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車(chē)輛最常見(jiàn)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，

7、在英國(guó)倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，用以指揮馬車(chē)通行。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。1868年，英國(guó)機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場(chǎng)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(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)。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(hào)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(guó)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><b>　　2〉單片機(jī)的特點(diǎn)</b></p><p>　　（1）性價(jià)比高，開(kāi)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(qiáng)，</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(jī)都能正常工作，供電的下限可達(dá)1～2V。</p><p>　　（5）總線多樣，易于擴(kuò)展</p><p>　　單片機(jī)外部的典型三總線結(jié)構(gòu)

10、,方便系統(tǒng)構(gòu)擴(kuò)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(jìn)行并行或者串行擴(kuò)展。</p><p>　　80C51是INTEL公司MCS-51系列單片機(jī)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(jī)，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(kuò)展了MCS-48單片機(jī)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(chǔ)器RAM、32個(gè)雙向輸入/輸出(I/O)口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路。</p><p>　　此外，80C51還可工作于低功耗模式，可通過(guò)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(shí)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(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)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(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)有8大部分</p><p>　?、?一個(gè)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(gè)單片機(jī)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(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼

13、，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)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(chǔ)器RAM</p><p>　　8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專(zhuān)用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專(zhuān)用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問(wèn)，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(gè)，可存放讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的

14、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(chǔ)器ROM或EPROM</p><p>　　8051共有4096個(gè)8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)</p><p>　?、?片內(nèi) 18個(gè) 特殊功能寄存器（SFR）</p><p>　　⑤.4個(gè)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(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸</p><p>　　P0口 P0.0~P0.7 輸入與輸出 分時(shí)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(wú)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(qǐng)求輸入端</p><p>　　P3.3—：外

17、部中斷1中斷請(qǐng)求輸入端</p><p>　　P3.4—T0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部輸入端</p><p>　　P3.5—T1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1外部輸入端</p><p>　　P3.6—：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通信號(hào)</p><p>　　P3.7—：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)</p><p>　?、?1個(gè) 串行口I/O（SIO/

18、UART）完成單片機(jī)與其他微機(jī)的之間的串行通信</p><p>　?、?2/3個(gè)16位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（TIMER/COUNTER）</p><p>　?、?可處理 5個(gè)中斷源，兩級(jí)可程序優(yōu)先級(jí)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(fèi)有五類(lèi)：</p><p>　　<1>數(shù)據(jù)傳

19、送指令（28）</p><p>　　<2>算術(shù)運(yùn)算指令（24）</p><p>　　<3>邏輯運(yùn)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(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)電路和I/O

20、部件，剩下的是CPU，它可以分為運(yùn)算器和控制器兩部分。運(yùn)算器功能部件包括算術(shù)邏輯運(yùn)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?jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、定時(shí)控制邏輯電路CU、數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR、堆棧指針SP及時(shí)鐘電路等。</p><p>　　一條指令的執(zhí)行過(guò)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(jì)</p><p>　　1；設(shè)計(jì)要求：⑴主、支干道交替通行，主、支干道每次通行時(shí)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(guò)黃燈來(lái)實(shí)現(xiàn)。⑶每次綠燈變紅燈時(shí)，黃燈先閃3秒（此時(shí)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(shí)間提示，以便人們更直觀地把握時(shí)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?yàn)榧t燈，此道車(chē)輛禁止通行，東西道行人可通過(guò)；南北道為綠燈，此道車(chē)輛通過(guò)，行人禁止通行。時(shí)間為20秒。</p><p>　　（2）黃燈閃爍1秒，警示車(chē)輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。

23、 </p><p>　?。?）當(dāng)東西方向?yàn)榫G燈，此道車(chē)輛通行；南北方向?yàn)榧t燈，南北道車(chē)輛禁止通過(guò)，行人通行，時(shí)間為20秒。</p><p>　?。?）這樣如上表的時(shí)間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車(chē)輛就能安全暢通的通行。</p><p>　　通過(guò)單片機(jī)的P1口控制實(shí)驗(yàn)儀上6個(gè)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(shí)驗(yàn)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(guò)一條SETB 指令，可使某一燈亮，通過(guò)一條CLR 指令，可使某一燈滅。</p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　三：試驗(yàn)步驟：</b></p><p>　　1： 選擇一個(gè)空間，建立一個(gè)文件夾TMD-1

25、。</p><p><b>　　2：打開(kāi)軟件</b></p><p>　　3：在這個(gè)文件夾中建立一個(gè)工程TMD-1：點(diǎn)擊下拉菜單‘工程’－新的工程。</p><p>　　4：點(diǎn)擊‘保存’之后，在左側(cè)按生產(chǎn)廠商來(lái)選則所需的單片</p><p>　　機(jī)型號(hào)，選好之后點(diǎn)擊‘確定’。</p><p>　　

26、5：建立Target1：這部操作時(shí)需要更改出錯(cuò)、輸出的單片機(jī)設(shè)置： </p><p>　　6；新建文件：點(diǎn)擊下拉菜單‘文件’－新建，出現(xiàn)一個(gè)；Txt 界面</p><p>　　7：建立A51 文件：點(diǎn)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(diǎn)擊Add Files to Group‘Source、Group

27、1’。選擇剛才新建的A51 文件</p><p>　　9：寫(xiě)完匯編程序后，按F7 鍵則對(duì)程序進(jìn)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（.LST 文件）等各種文件。如編譯有錯(cuò)誤，則在屏幕底底部顯示出來(lái)，雙擊錯(cuò)誤類(lèi)型，即對(duì)源文件中底錯(cuò)誤處予以標(biāo)注，對(duì)錯(cuò)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(huì)</b></p><p>　　通過(guò)這次交通燈的課程設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專(zhuān)業(yè)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)技能分析和解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力。使我在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用學(xué)習(xí)過(guò)程中，以及在常用編程設(shè)計(jì)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(jì)讓我把以前學(xué)習(xí)到的知識(shí)得到鞏固和進(jìn)一步的提高認(rèn)識(shí)，對(duì)已有知識(shí)有了更

29、深層次的理解和認(rèn)識(shí)。在此，由于自身能力有限，在課程設(shè)計(jì)中碰到了很多的問(wèn)題，我通過(guò)查閱相關(guān)書(shū)籍、資料以及和周?chē)瑢W(xué)交流得到解決。</p><p>　　還有交通燈是我們生活中非常常見(jiàn)的一種東西，對(duì)于我們學(xué)以致用的這種能力得到了很好鍛煉，能夠?yàn)槲覀円院蟮墓ぷ饔趯W(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。</p><p>　　通過(guò)合作，我們的合作意識(shí)得到加強(qiáng)。合作能力得到提高。在大學(xué)中，很多同學(xué)都沒(méi)有過(guò)深入的交流，在設(shè)計(jì)的過(guò)程

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

31、向同學(xué)討論是一個(gè)很好的方法.</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1]李明 畢萬(wàn)新主編 單片機(jī)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(jì)算機(jī)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(jī)?cè)u(píng)定表<