單片機(jī)控制交通燈的畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　交通控制系統(tǒng)是近現(xiàn)代社會(huì)隨著物流、出行等交通發(fā)展產(chǎn)生的一套獨(dú)特的公共管理系統(tǒng)。要保證高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通規(guī)則，還必須通過一定的科技手段加以實(shí)現(xiàn)。本文在對(duì)目前交通控制進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用檢測(cè)傳感、實(shí)時(shí)調(diào)整智能化控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，將傳感器監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)調(diào)整車輛通行時(shí)間的算法與單片機(jī)控制作用相結(jié)合，提出了基于單片機(jī)

2、的交通控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　8051單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)由8051單片機(jī)、交通燈顯示、LED倒計(jì)時(shí)、車流量檢測(cè)及調(diào)整、違規(guī)檢測(cè)、緊急處理、時(shí)間模式手動(dòng)設(shè)置等模塊組成。系統(tǒng)除基本交通燈功能外，還具有通行時(shí)間手動(dòng)設(shè)置、可倒計(jì)時(shí)顯示、急車強(qiáng)行通過、車流量檢測(cè)及調(diào)整、交通異常狀況判別及處理等相關(guān)功能。理論證明該系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。</p><

3、p>　　本設(shè)計(jì)主要做了如下幾方面的工作：一是確定系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)計(jì)，包括，十字路口具體的通行禁行方案設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)應(yīng)擁有的各項(xiàng)功能，二是進(jìn)行傳感器的硬件電路、顯示電路等的設(shè)計(jì)和基本功能要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：交通燈 單片機(jī) MSC-51 計(jì)時(shí)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>

4、;　　Traffic control system is a modern society with logistics, travel etc of traffic development a unique set of public management system. To ensure the effective safety traffic, except for a series of traffic rules, stil

5、l must through certain technological means to achieve. Based on analysis of traffic control, based on real-time detection sensor, adjust the implementation technology of intelligent control, real-time monitoring, sensor

6、adjust vehicles time algorithm and single-chip microcomputer co</p><p>　　This design mainly do the following aspects: one is the work of the traffic control system design, including the crossroads, specific

7、design and system should be restricted with each function, two is that the sensor, the hardware circuit design of the circuit and the basic function and requirement. </p><p>　　Keywords: traffic light SCM

8、 MSC-51 timing</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　緒論5</b></p><p>　　第一章 交通燈的

9、背景6</p><p>　　1.1交通燈的背景6</p><p>　　1.1.1交通燈的歷史6</p><p>　　1.1.3交通控制存在的問題7</p><p>　　1.1.4交通燈的功能與作用7</p><p>　　1.1.5用單片機(jī)控制交通燈的優(yōu)點(diǎn)8</p><p>　　1.2

10、單片機(jī)簡(jiǎn)介8</p><p>　　1.2.1單片機(jī)的概述8</p><p>　　1.2.2單片機(jī)的發(fā)展歷程8</p><p>　　1.2.3單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖9</p><p>　　第二章 單片機(jī)控制交通系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.1單片機(jī)交通控制系統(tǒng)通行方案設(shè)計(jì)10</p>

11、<p>　　2.2交通控制的工作原理12</p><p>　　2.3單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理15</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.1系統(tǒng)硬件的總電路構(gòu)成及原理15</p><p>　　3.1.1系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成16</p><p>　　3.1.2系統(tǒng)

12、工作原理16</p><p>　　3.1.3 AT89S51芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介17</p><p>　　3.1.4主要引腳功能19</p><p>　　3.2交通燈軟件的設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.2.1相應(yīng)程序的代碼21</p><p>　　3.2.3交通控制的程序23</p><

13、p>　　第四章 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)24</p><p>　　4.1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)24</p><p>　　4.2實(shí)驗(yàn)步驟25</p><p><b>　　致謝29</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　緒論</b

14、></p><p>　　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(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

15、綠兩塊以旋轉(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)。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號(hào)大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。</p><p>　　1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是

16、把壓力探測(cè)器安在地下，當(dāng)車輛接近時(shí),紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下喇叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對(duì)壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長(zhǎng)一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。</p><p>　　信號(hào)燈的出現(xiàn)，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。1968年，聯(lián)合國(guó)《道路交通和道路標(biāo)志

17、信號(hào)協(xié)定》對(duì)各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號(hào)，面對(duì)綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號(hào)，面對(duì)紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。</p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸中出現(xiàn)了一

18、些傳統(tǒng)方法難以解決的問題。道路擁擠現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，造成的經(jīng)濟(jì)損失越來越大，并一直保持大比例的增長(zhǎng)。現(xiàn)在交通系統(tǒng)已不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。由于生活水平的提高，人們對(duì)交通運(yùn)輸?shù)陌踩约胺?wù)水平提出了更高的要求。在交通中管理引入單片機(jī)交通燈控制代替交管人員在交叉路口服務(wù)，有助于提高交通運(yùn)輸?shù)陌踩?、提高交通管理的服?wù)質(zhì)量。并在一定程度上盡可能的降低由道路擁擠造成的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也減小了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

19、 </p><p>　　中國(guó)車輛數(shù)量不斷增加，交通控制在未來的交通管理中起著越來越重要的作用。智能交通燈的管理比重修一條馬路無論在經(jīng)濟(jì)、交通運(yùn)行速率上都有很好的效益、更加節(jié)約資源。使交管人員有更多的精力投入到管理整個(gè)城市交通控制，帶來更大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,為創(chuàng)造美好的城市交通形象發(fā)揮更多的作用。</p><p>　　第一章 交通燈的背景</p><

20、;p>　　1.1 交通燈的背景</p><p>　　1.1.1 交通燈的歷史</p><p>　　19世紀(jì)初，在英國(guó)中部的約克城，紅、綠裝分別代表女性的不同身份。其中，著紅裝的女人表示我已結(jié)婚，而著綠裝的女人則是未婚者。后來，英國(guó)倫敦議會(huì)大廈前經(jīng)常發(fā)生馬車軋人的事故，于是人們受到紅綠裝啟發(fā)，1868年12月10日，信號(hào)燈家族的第一個(gè)成員就在倫敦議會(huì)大廈的廣場(chǎng)上誕生了，由當(dāng)時(shí)英國(guó)機(jī)械

21、師德·哈特設(shè)計(jì)、制造的燈柱高7米，身上掛著一盞紅、綠兩色的提燈--煤氣交通信號(hào)燈，這是城市街道的第一盞信號(hào)燈。在燈的腳下，一名手持長(zhǎng)桿的警察隨心所欲地牽動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)換提燈的顏色。后來在信號(hào)燈的中心裝上煤氣燈罩 ，它的前面有兩塊紅、綠玻璃交替遮擋。不幸的是只面世23天的煤氣燈突然爆炸自滅，使一位正在值勤的警察也因此斷送了性命。 </p><p>　　1.1.3交通控制存在的問題</p><

22、p>　　我國(guó)城市交通運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)狀和存在的問題，借鑒國(guó)外城市交通管理的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)建立城市交通管理體制的重要性，提出加強(qiáng)城市交通研究的交通規(guī)劃，建立穩(wěn)定的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的資金出道，實(shí)行公交優(yōu)先政策，建立先進(jìn)的交通信息系統(tǒng)等對(duì)策。</p><p>　　隨著城市機(jī)動(dòng)車增長(zhǎng)速度的加快。1994年臥軌城市機(jī)動(dòng)車保有量已接近500完輛。20世紀(jì)90年代以來，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展加快，從1985年到1995年，機(jī)動(dòng)車增長(zhǎng)率達(dá)13

23、%左右，近幾年更是增多。</p><p>　　然而，在此同時(shí)，城市道路建設(shè)規(guī)模也在加大，我國(guó)城市普遍存在道路密度，道路面積率偏低的問題，這是我國(guó)城市喲其是大城市有機(jī)的一個(gè)重要原因。我國(guó)城市道路的密度只有6.8km每平方千米，而在20世紀(jì)80年代，世界發(fā)達(dá)國(guó)家就已到達(dá)20km每平方千米。20世紀(jì)90年代，我國(guó)部分城市道路面積率，北京為5.9%，上海為6.4%，而國(guó)外東京為13.8%，巴黎為25%，普遍高于我國(guó)。近幾

24、年，國(guó)家雖不斷加大城市道路建設(shè)的力度，但仍趕不上車輛的增長(zhǎng)速度，且與世界其他國(guó)家相比，差距仍很大。</p><p>　　1.1.4交通燈的功能與作用</p><p>　　信號(hào)燈的出現(xiàn)，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。1968年，聯(lián)合國(guó)《道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定》對(duì)各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號(hào)，面對(duì)綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)

25、彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號(hào)，面對(duì)紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。</p><p>　　通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要

26、和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。</p><p>　　1.1.5 用單片機(jī)控制交通燈的優(yōu)點(diǎn)</p><p><b>　　1.2單片機(jī)簡(jiǎn)介</b></p><p>　　1.2.1單片機(jī)的概述</p><p>　　單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱

27、單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。</p><p>　　通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。</p><p>　　單片機(jī)經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引角的

28、多功能化，以及低電壓底功耗。</p><p>　　1.2.2單片機(jī)的發(fā)展歷程</p><p>　　單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。</p><p>　　在MCS-51系列單片機(jī)中，有兩個(gè)子系列：51子系列和52子系列。每個(gè)子系列有諾干中型號(hào)。51系列有8051、875

29、1和8031三個(gè)型號(hào)，后來經(jīng)過改進(jìn)產(chǎn)生了80c51、87c51、80c31三個(gè)型號(hào)；52系列有5021、8752、8032三個(gè)型號(hào)，改進(jìn)后的型號(hào)是80c52/87c52、80c32。改進(jìn)后的型號(hào)更加省電。52系列比對(duì)應(yīng)的51系列增加了定時(shí)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(jī)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(jī)?，F(xiàn)在生產(chǎn)mcs-51兼容單片機(jī)的公司對(duì)其進(jìn)行

30、了不同程度的改進(jìn)和提高。我們現(xiàn)在使用比較的多的是AT89C51/AT89S51等。</p><p>　　1.2.3 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖1.1單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　除去圖中的存儲(chǔ)電路和，I/O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TMP

31、1、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>　　第二章 單片機(jī)控制交通燈的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1單片機(jī)交通控制系統(tǒng)通行方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.1單片機(jī)控制交通系統(tǒng)通行方案設(shè)計(jì)</p&

32、gt;<p>　　設(shè)在十字路口，分為東西向和南北向，在任一時(shí)刻只有一個(gè)方向通行，另一方向禁行，持續(xù)一定時(shí)間，經(jīng)過短暫的過渡時(shí)間，將通行禁行方向?qū)Q。其具體狀態(tài)如下圖所示。說明：黑色表示亮，白色表示滅。交通狀態(tài)從狀態(tài)1開始變換，直至狀態(tài)6然后循環(huán)至狀態(tài)1，周而復(fù)始，即如圖2.1所示：</p><p><b>　　圖2.1 交通狀態(tài)</b></p><p>

33、　　通過具體的路口交通燈狀態(tài)的演示分析我們可以把這四個(gè)狀態(tài)歸納如下：</p><p>　　◆東西方向紅燈滅，同時(shí)綠燈亮，南北方向黃燈滅，同時(shí)紅燈亮，倒計(jì)時(shí)20秒。此狀態(tài)下，東西向禁止通行，南北向允許通行。</p><p>　　◆東西方向綠燈滅，同時(shí)黃燈亮，南北方向紅燈亮，倒計(jì)時(shí)2秒。此狀態(tài)下，除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換。</p><p>　　◆

34、南北方向紅燈滅，同時(shí)綠燈亮，東西方向黃燈滅，同時(shí)紅燈亮，倒計(jì)時(shí)20秒。此狀態(tài)下，東西向允許通行，南北向禁止通行。</p><p>　　◆南北方向綠燈滅，同時(shí)黃燈亮，東西方向紅燈亮，倒計(jì)時(shí)2秒。此狀態(tài)下，除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換。</p><p>　　下面我們可以用圖表表示燈狀態(tài)和行止?fàn)顟B(tài)的關(guān)系如下：</p><p>　　表2.1 交通狀態(tài)及紅

35、綠燈狀態(tài)</p><p>　　東西南北四個(gè)路口均有紅綠黃3燈和數(shù)碼顯示管2個(gè)，在任一個(gè)路口，遇紅燈禁止通行，轉(zhuǎn)綠燈允許通行，之后黃燈亮警告行止?fàn)顟B(tài)將變換。狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài)如表2.1所示。說明：0表示滅，1表示亮。</p><p>　　2.2 交通燈控制工作原理 </p><p>　　總開關(guān)閉合，交通燈開始工作。南北黃燈亮，東西紅燈亮，延遲20秒；然后，南北

36、綠燈亮，東西紅燈亮，延遲4分鐘；南北綠燈閃，亮十秒，滅十秒，循環(huán)3次，再南北綠燈滅，紅燈亮； </p><p>　　南北通行結(jié)束，東西開始運(yùn)行。東西黃燈亮，南北紅燈亮，延遲20秒； 東西綠燈亮，南北黃燈亮，延遲4分鐘； </p><p>　　東西綠燈閃，亮十秒，滅十秒，循環(huán)3次，東西綠燈滅，紅燈亮； </p><p>　　按上

37、述狀態(tài)從開始依次循環(huán)。 </p><p>　　2.2.1 輸入輸出控制信號(hào)的配置 </p><p>　　1﹑輸入：總開關(guān)S0  P1.0 . 當(dāng)總開關(guān)S0閉合，P1.0=1；反之，開關(guān)S0斷開，P1.0=0  </p><p>　　2﹑ 輸出；南北黃燈P1.1，當(dāng)P1

38、.1=1時(shí)南北黃燈亮，P1.1=0時(shí)南北黃燈滅。 </p><p>　　南北紅燈P1.2，當(dāng)P1.2=1時(shí)南北紅燈亮，P1.2=0時(shí)南北紅燈滅。 </p><p>　　南北綠燈P1.3，當(dāng)P1.3=1時(shí)南北綠燈亮，P1.3=0時(shí)南北綠燈滅。 </p><p>　　東西黃燈P1.4，當(dāng)P1.4=1時(shí)東西黃燈亮，P1.4=0時(shí)東西黃燈滅。&

39、#160;</p><p>　　東西紅燈P1.5，當(dāng)P1.5=1時(shí)東西紅燈亮，P1.4=0</p><p><b>　　時(shí)東西紅燈滅。 </b></p><p>　　東西綠燈P1.6，當(dāng)P1.6=1時(shí)東西綠燈亮，P1.6=0時(shí)東西綠燈滅。</p><p>　?。媳蓖ㄐ?，東西禁行）</p><

40、;p>　?。媳苯?，東西通行）</p><p>　　2.3單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理</p><p>　　單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機(jī)直接控制信號(hào)燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，當(dāng)然，接入LED數(shù)碼管就可以顯示倒計(jì)時(shí)以提醒行使者，更具人性化。本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，加入了違規(guī)檢測(cè)電路和車流量檢測(cè)電路為單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，單片機(jī)對(duì)此進(jìn)行具體處理，及時(shí)調(diào)整控制指揮，為

41、了超越視覺指揮的局限性，同時(shí)接上蜂鳴器，在聽覺上加強(qiáng)了指揮提醒作用。</p><p>　　圖2-2 系統(tǒng)的總體框圖 </p><p>　　據(jù)此，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，連接成最小系統(tǒng)，由倒計(jì)時(shí)模塊，違規(guī)檢測(cè)模塊和按鍵設(shè)置模塊等產(chǎn)生輸入，信號(hào)燈狀態(tài)模塊，LED倒計(jì)時(shí)模塊和蜂鳴器狀態(tài)模塊接受輸出。系統(tǒng)的總體框圖如上所示。</p><p>　　鍵盤設(shè)置模塊對(duì)系統(tǒng)輸入

42、模式選擇及具體通行時(shí)間設(shè)置的信號(hào)，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，同時(shí)將時(shí)間數(shù)據(jù)倒計(jì)時(shí)輸入到LED數(shù)碼管上實(shí)時(shí)顯示。在此過程中還要實(shí)時(shí)捕捉違規(guī)檢測(cè)和緊急按鍵信號(hào)，以達(dá)到對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的目的。急停按鍵和違規(guī)檢測(cè)隨時(shí)調(diào)用中斷。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理</p><p>　　實(shí)

43、現(xiàn)本設(shè)計(jì)要求的具體功能，可以選用AT89C52單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12個(gè)發(fā)光二極管分成4組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊，8個(gè)LED東西南北各兩個(gè)構(gòu)成倒計(jì)時(shí)顯示模塊，光敏傳感器捕獲違規(guī)信號(hào)，若干按鍵組成時(shí)間設(shè)置和模式選擇按鈕和緊急按鈕等，以及用1個(gè)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。</p><p>　　3.1.1系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成</p><p>　　圖3.1 總體設(shè)計(jì)電路圖</p>

44、<p>　　本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，組成一個(gè)集車流量采集、處理、自動(dòng)控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由單片機(jī)、違規(guī)檢測(cè)電路，狀態(tài)燈，LED顯示，按鍵，蜂鳴器組成。其具體的硬件電路總圖如上圖所示。</p><p>　　3.1.2系統(tǒng)工作原理</p><p>　　系統(tǒng)上電或手動(dòng)復(fù)位之后，系統(tǒng)等待模式選擇設(shè)置鍵按下，模式分兩種：紅綠燈時(shí)間自動(dòng)和紅綠燈時(shí)間設(shè)置。若此時(shí)F鍵按下，則

45、設(shè)置為自動(dòng)模式，若此時(shí)按下的是S鍵，則設(shè)置為時(shí)間設(shè)置模式，依次按S若干次，J鍵若干次可設(shè)置好兩個(gè)方向的紅綠燈時(shí)間，再按F鍵確認(rèn)。其實(shí)這個(gè)過程就是將存儲(chǔ)時(shí)間值的寄存器進(jìn)行設(shè)置，以及標(biāo)志是否要進(jìn)行車流量檢測(cè)及調(diào)整。</p><p>　　接下來，系統(tǒng)必須先顯示狀態(tài)燈及LED數(shù)碼管，將狀態(tài)碼值送顯P2口，將要顯示的時(shí)間值的個(gè)位和十位分別送顯P0和P1口，在此同時(shí)以50ms為周期，用軟件方法計(jì)時(shí)1秒，到達(dá)1s就要將時(shí)間值減

46、1，刷新LED數(shù)碼管。</p><p>　　時(shí)間到達(dá)一個(gè)狀態(tài)所要全部時(shí)間，則要進(jìn)行下一狀態(tài)判斷及銜接，并裝入次狀態(tài)的相應(yīng)狀態(tài)碼值以及時(shí)間值，</p><p>　　3.1.3 AT89S51芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 </p><p>　　AT89S51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器,器件

47、采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲(chǔ)器 既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片中,ATMEL公司的功能強(qiáng)大，低價(jià)位AT89S51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。</p><p><b>　　·中央處理器：</b></p><p&

48、gt;　　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，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>　　·數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(內(nèi)部RAM)：</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放變化的數(shù)據(jù)。AT89S51中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址空間為256個(gè)RAM單元，但其中能作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器供用戶使用

49、的僅有前面128個(gè)，后128個(gè)被專用寄存器占用。</p><p>　　·程序存儲(chǔ)器(內(nèi)部ROM)：</p><p>　　程序存儲(chǔ)器用于存放程序和固定不變的常數(shù)等。通常采用只讀存儲(chǔ)器，且其又多種類型，在89系列單片機(jī)中全部采用閃存。AT89S51內(nèi)部配置了4KB閃存。</p><p>　　·定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)：</p><p

50、>　　定時(shí)/計(jì)數(shù)器用于實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)功能。AT89S51共有2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。</p><p>　　·并行輸入輸出(I/O)口：</p><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。每個(gè)口都由1個(gè)鎖存器和一個(gè)驅(qū)動(dòng)器組成。它們主要用于實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備中數(shù)據(jù)的并行輸入與輸出，有些I/O口還有其他功能。</p>&

51、lt;p><b>　　·全雙工串行口：</b></p><p>　　A89S51內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。</p><p><b>　　·時(shí)鐘電路：</b></p><p>　　時(shí)鐘電路的作用是產(chǎn)生單片機(jī)工作

52、所需要的時(shí)鐘脈沖序列。</p><p><b>　　·中斷系統(tǒng)：</b></p><p>　　AT89S51共有5個(gè)中斷源，其中有2個(gè)外部中斷源和3個(gè)內(nèi)部中斷源。</p><p>　　中斷系統(tǒng)的作用主要是對(duì)外部或內(nèi)部的終端請(qǐng)求進(jìn)行管理與處理。</p><p>　　圖3.2 AT89S51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意

53、圖 </p><p>　　3.1.4 主要引腳功能</p><p>　　AT89S51 引腳圖如圖3.3 所示：</p><p><b>　　VCC：電源電壓</b></p><p><b>　　·GND：地</b></p><p>　　·P0口：P0口是

54、一組8位漏極開路型雙向I／0口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口寫“l(fā)”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。</p><p>　　·P1口：Pl 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I／O口，Pl的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“l(fā)”

55、，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。Flash編程和程序校驗(yàn)期間，Pl接收低8位地址。</p><p>　　3.2交通燈軟件的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1程序主體設(shè)計(jì)流程</p><p>　　圖4.1 系統(tǒng)總流程圖</p><p>

56、;　　全部控制程序?qū)嶋H上分為若干模塊：鍵盤設(shè)置處理程序，狀態(tài)燈控制程序，LED顯示程序，消抖動(dòng)延時(shí)程序，次狀態(tài)判斷及處理程序，緊?；蜻`規(guī)判斷程序，中斷服務(wù)子程序，紅綠燈時(shí)間調(diào)整程序等。</p><p>　　3.2.2 相應(yīng)程序的代碼 </p><p>　　定時(shí)器的原理及設(shè)置　</p><p>　　定時(shí)器工作的基本原理其實(shí)就是給初值，讓它不斷加1直至減完為模值，這個(gè)初

57、值是送到TH和TL中的。它是以加法記數(shù)的，并能從全1到全0時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求。因此，我們可以把計(jì)數(shù)器記滿為零所需的計(jì)數(shù)值，即所要求的計(jì)數(shù)值設(shè)定為C，把計(jì)數(shù)初值設(shè)定為TC 可得到如下計(jì)算通式：</p><p><b>　　TC=M-C</b></p><p>　　式中，M為計(jì)數(shù)器模值。計(jì)數(shù)值并不是目的，目的是時(shí)間值，設(shè)計(jì)1次的時(shí)間，即定時(shí)器計(jì)數(shù)脈沖的周期為T0，它是

58、單片機(jī)系統(tǒng)主頻周期的12倍，設(shè)要求的時(shí)間值為T，則有C=T／T0。計(jì)算通式變?yōu)椋?lt;/p><p>　　T=（M－TC）T0</p><p>　　模值和計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式0時(shí)M為8192；在方式1時(shí)M的值為65536；在方式2和3為256。就此可以算出各種方式的最大延時(shí)。如單片機(jī)的主脈沖頻率為12MHZ，經(jīng)過12分頻后，若采用方式０最大延時(shí)只有8.129毫秒，采用方式１最大延時(shí)也只有

59、65.536毫秒。這就是為什么掃描周期為50ms的原因，</p><p>　　若使用軟件則會(huì)耽擱程序流程，顯然不可行。相反，時(shí)間計(jì)時(shí)方面卻不可能只用計(jì)數(shù)器，因?yàn)轱@然１秒鐘已經(jīng)超過了計(jì)數(shù)器的最大定時(shí)間，所以我們還必須采用定時(shí)器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個(gè)問題。</p><p>　　定時(shí)器需定時(shí)５０毫秒，故Ｔ1工作于方式１?！?lt;/p><p>　　初值計(jì)算： TC=

60、M－T/T計(jì)數(shù)?。?16－50ms/1us=15536=3CBOH</p><p>　　START: MOV TMOD, #10H ；令ＴＯ為定時(shí)器方式１</p><p>　　MOV TH0, #3CH ；裝入定時(shí)器初值</p><p>　　MOV TL0, #0BOH　　</p><p>　　SETB

61、EA　　 ； 打開總中斷</p><p>　　SETB ET1　 ；開Ｔ1中斷</p><p>　　SETB ER　 ；啟動(dòng)Ｔ1計(jì)數(shù)器</p><p>　　CLR FLAG1 </p><p>　　CLR FLAG2 </p&

62、gt;<p>　　CLR FLAG3 </p><p>　　MOV 　R3,　　#20H　　 ；軟件計(jì)數(shù)器賦初值</p><p>　　（２）相應(yīng)中斷服務(wù)子程序</p><p>　　ORG　　001BＨ</p><p><b>　　LJMP　　DSD</b></p><

63、;p>　　ORG 0030H</p><p>　　DSD： INC 　R3</p><p>　　MOV TH0, #3CH ；重裝入定時(shí)器初值</p><p>　　MOV TL0, #BOH　　</p><p>　　CJNE R3，#20，F(xiàn)H</p><p><b>

64、;　　DEC R0 </b></p><p><b>　　DEC R1</b></p><p>　　MOV R3，#00H</p><p>　　FH： RETI</p><p><b>　　程序的軟件延時(shí)：</b></p><p>　　AT89S51的工作頻

65、率為0—33MHZ，我們選用的AT89S51單片機(jī)的工作頻率為12MHZ。機(jī)器周期與主頻有關(guān)，機(jī)器周期是主頻的12倍，所以一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間為12*（1/12M）=1us。我們可以知道具體每條指令的周期數(shù)，這樣我們就可以通過指令的執(zhí)行條數(shù)來確定1秒的時(shí)間。</p><p>　　具體的延時(shí)程序分析：</p><p>　　DELAY: MOV R4,#08H 延時(shí)1秒主程序</p&

66、gt;<p>　　DE2: LCALL DELAY1 </p><p>　　DJNZ R4, DE2</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY1：MOV R4，#00H ；延時(shí)125us 子程序</p><p>　　D1： MOV R5，#00H</p>

67、<p>　　D2： DJNE R5，DL2</p><p>　　DJNE R4，D1</p><p><b>　　RET </b></p><p>　　DELAY1為一個(gè)雙重循壞 循環(huán)次數(shù)為256*256=65536 所以延時(shí)時(shí)間=65536*2=131072us 約為125us </p><p>

68、　　DELAY R4設(shè)置的初值為8 主延時(shí)程序循環(huán)8次，所以125us*8= 1秒</p><p>　　3.3 交通控制的程序</p><p><b>　?。?）主程序</b></p><p>　　START: MOV SP,#80H</p><p>　　MOV R0,#00H</p><p&

69、gt;　　MOV R7,#8FH</p><p>　　CLEARDISP: MOV @R0,#00H</p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　DJNZ R7,CLEARDISP</p><p>　　MOV TIMED0,#78H</p><p>　　MOV TIM

70、ED1,#6EH</p><p>　　MOV TIMED2,#46H</p><p>　　MOV TIMED3,#3CH</p><p>　　MOV TIMED4,#0AH</p><p>　　CLR SNEWFLAG</p><p>　　MOV TMOD ,#11H</p><p>　　MOV

71、 TL0,#0B0H</p><p>　　MOV TH0,#3CH</p><p>　　MOV TL1,#0B0H</p><p>　　MOV TH1,#3CH</p><p>　　JB SCAN.7,SSST</p><p><b>　　第四章 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)</b></p><

72、p><b>　　4.1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)</b></p><p>　　我們采用的是Keil Software生產(chǎn)的Cx51編譯器。運(yùn)行在Windows XP操作平臺(tái)下。 開啟計(jì)算機(jī)進(jìn)入Keil C51編譯器介面。 </p><p>　　Keil C51編譯器介面</p><p><b>　　4.2 實(shí)驗(yàn)步驟</b><

73、;/p><p>　　4.2.1編寫程序代碼</p><p>　　程序代碼分為3個(gè)模塊：中斷模塊、延時(shí)模塊，循環(huán)模塊</p><p><b>　　中斷程序</b></p><p>　　ORG　　001BＨ</p><p><b>　　LJMP　　DSD</b></p>

74、<p>　　ORG 0030H</p><p>　　DSD： INC 　R3</p><p>　　MOV TH0, #3CH ；重裝入定時(shí)器初值</p><p>　　MOV TL0, #BOH　　</p><p>　　CJNE R3，#20，F(xiàn)H</p><p><

75、b>　　DEC R0 </b></p><p><b>　　DEC R1</b></p><p>　　MOV R3，#00H</p><p>　　FH： RETI</p><p><b>　　延時(shí)程序</b></p><p>　　DELAY: MOV

76、R4,#08H 延時(shí)1秒主程序</p><p>　　DE2: LCALL DELAY1 </p><p>　　DJNZ R4, DE2</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY1：MOV R4，#00H ；延時(shí)125us 子程序</p><p>　　D

77、1： MOV R5，#00H</p><p>　　D2： DJNE R5，DL2</p><p>　　DJNE R4，D1</p><p><b>　　RET </b></p><p><b>　　循環(huán)程序</b></p><p>　　DIAOY:；

78、循環(huán)控制子程序</p><p>　　CJNE R2, #01H, AA；判斷不相等剛跳轉(zhuǎn)</p><p>　　JB FLAG1, AA；FLAG1為1則跳轉(zhuǎn)</p><p>　　LJMP SEC ；跳轉(zhuǎn)到SEC</p><p>　　AA:CJNE R2, #02H, AAA</p><

79、p>　　JB FLAG2, AAA</p><p><b>　　SETB F0</b></p><p><b>　　LJMP THR</b></p><p>　　AAA:CJNE R2, #03H, BB</p><p>　　JB FLAG3, BB</p><p>

80、;<b>　　LJMP FOU</b></p><p>　　BB:CJNE R2, #04H, BBB；判斷不相等則跳轉(zhuǎn)</p><p>　　CLR F0；F0位清0</p><p><b>　　CLR FLAG1</b></p><p><b>　　CLR FLAG2&l

81、t;/b></p><p><b>　　CLR FLAG3</b></p><p><b>　　LJMP FIR</b></p><p>　　BBB:CJNE R0, #00H, SGL</p><p>　　INC R2；R2加1</p><p>　　L

82、JMP DIAOY</p><p>　　4.2.2 調(diào)試程序</p><p>　?、?打開Keil軟件，新建工程；</p><p><b>　?、?選擇芯片；</b></p><p>　?、?新建文檔，把編寫好代碼寫入文檔并保存了ASM文件； </p><p>　?、?把保存的文檔加載到Sourc

83、e Group；</p><p><b>　?、删幾g程序；</b></p><p>　?、试O(shè)置轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制；</p><p><b>　　⑺運(yùn)行程序的結(jié)果；</b></p><p>　　2. 把編譯好的16進(jìn)制文件(jtd.hex) 輸入單片機(jī)AT89S51仿真器和對(duì)其進(jìn)行初始化。</p&g

84、t;<p>　　3．給實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行通電，觀察運(yùn)行結(jié)果，不一致則跳到第一步進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，直到與預(yù)定目的一致。</p><p>　　以下是在程序調(diào)試過程中出現(xiàn)在情況：通電以后，把程序裝好，數(shù)碼管是的數(shù)字不變，按復(fù)位鍵后重新開始還是如此。經(jīng)過和同組人的共同分析后，發(fā)現(xiàn)是中斷系統(tǒng)在計(jì)時(shí)到了1秒以后，賦的初值R0，R1沒有減1，修改如下：</p><p>　　DSD:INC R3&l

85、t;/p><p>　　MOV TH1, #3CH</p><p>　　MOV TL1, #0B0H</p><p>　　CJNE R3, #20, FH；判斷是否夠 1秒</p><p><b>　　DEC R0</b></p><p><b>　　DEC R1</b><

86、;/p><p>　　MOV R3, #00H；R3清0</p><p>　　FH:RETI；中斷返回</p><p>　　通電以后，東西、南北方向的時(shí)間均遞減，20秒以后，東西方向的20秒用完，變成東西左轉(zhuǎn)、南北各20秒，此后，時(shí)間顯示和紅綠燈不再變化，一直保持這一狀態(tài)。</p><p>　　經(jīng)過老師和同組人的共同努力，終于找到

87、原因，問題出在循環(huán)控制過程中，當(dāng)經(jīng)過第一次20秒判斷后，寄存器R2加1，當(dāng)再次運(yùn)行到循環(huán)控制處時(shí)，判斷R2與#01H相同，程序跳到SEC處執(zhí)行，此后一直如此。解決方法如下：</p><p><b>　　設(shè)置3個(gè)標(biāo)記位：</b></p><p>　　FLAG1 BIT 00H；標(biāo)記00H位</p><p>　　FLAG2 BIT 01H&

88、lt;/p><p>　　FLAG3 BIT 02H</p><p>　　在循環(huán)控制中加入判斷如：</p><p>　　DIAOY:CJNE R2, #01H, AA；判斷不相等剛跳轉(zhuǎn)</p><p>　　JB FLAG1, AA；FLAG1為1則跳轉(zhuǎn)</p><p>　　LJMP SEC

89、 ；跳到SEC</p><p>　　在跳到SEC后，在運(yùn)行到該程序后加給FLAG1置數(shù)，程序如下：</p><p>　　SEC:CLR P1.0</p><p><b>　　SETB P1.1</b></p><p><b>　　CLR P1.2</b></p><p>

90、;<b>　　CLR P1.3</b></p><p>　　MOV R0, #20</p><p>　　MOV R1, #20</p><p>　　SETB FLAG1</p><p><b>　　LJMP SGL</b></p><p><b>　　致謝</

91、b></p><p>　　本論文是在**老師指導(dǎo)下完成的。從論文選題到課題難點(diǎn)的解決，都給予了本人悉心地指導(dǎo)。*老師的治學(xué)態(tài)度、專業(yè)造詣和敬業(yè)精神都使我收益非淺，。在此，我首先向*老師致以衷心的感謝!</p><p>　　在課題完成過程中，還得到了舍友及同班同學(xué)的幫助，給我提供了很多思路與經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我深入理解課題的有關(guān)知識(shí)與方法起到了重要作用。在此，我對(duì)同學(xué)們也表示誠(chéng)摯的謝意。<

92、/p><p>　　最后，衷心感謝在百忙之中抽出時(shí)間審閱本論文的老師。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?、?gòu)堃銊?單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,2004.</p><p>　?、谛鞇劬?彭秀華.keil cx51 V7.0單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言編程與μVision2應(yīng)用實(shí)踐[M].北京

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