(完整版)单片机交通灯控制_2毕业设计论文.doc

1、优秀论文未经允许审核通过切勿外传指导老师：杨富强作者：张磊学号：系别：机电工程系专业：矿山机电日期：内容摘要年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51 系列单片机 ATSC51 和可编程并行 IO 接口芯片 80C51为中心器件来设计交通灯控制器，

2、实现了能根据实际车流量通过 8051 芯片的 P1 口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩秒时黄灯闪烁警示。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强本设计以单片机为核心，以LED 灯作为直行和左右拐弯指示完成了题目要求的所有功能。关键字：单片机 、MSC-51、交通灯、红绿灯设计目录一：交通灯的做题意义和选题背景1.传统交通灯简介 ,42.单片机的发展历程 ,.43.单片机的特点 ,.54.80C51单片机芯片简介 ,.55.单片机内部结构 ,106.,107.,11二 :,111.,.112. .123. .124. .145. .176. .18三 :21四 :.22五 :十字

3、路口智能交通灯由于我国经济的快速发展从而导致了汽车数量的猛增，大中型城市的城市交通，正面临着严峻的考验，从而导致交通问题日益严重，其主要表现如下：交通事故频发，对人类生命安全造成极大威胁；交通拥堵严重，导致出行时间增加，能源消耗加大；空气污染和噪声污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成为人们司空见惯而又不得不忍受的问题。在这种背景下，结合我国城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统已经成为当前的主要任务。对交叉口实行科学的管理与控制是交通控制工程的重要研究课题，是保障交叉口的交通安全和充分发挥交叉口的通行能力的重要措施，是解决城市交通问题的有效途径。所以，改变和完善

4、我国现有的交通系统已成为当务之急。交通灯信号灯的出现是人类历史上的一次重大改革，使人类的聚居生活，产生了深远的影响。使交通得以有效管制，对于疏导交通流量，提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。随着电子技术的发展，利用单片机技术对交通灯进行智能化管理，已成为目前广泛采用的方法。1传统交通灯的简介在今天，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19 世纪就已出现了。1858 年，在英国伦敦

5、主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。 1868 年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成， 红色表示 “停止”，绿色表示“注意” 。 1869 年 1 月 2 日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。1914 年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市 C5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止” ，绿灯亮表示“通行” 。而中国最早的马路交通灯却是诞生于 1928 年的上海英租界。从最早的手牵皮带到

6、20 世纪 50 年代的电气控制，2单片机的发展历程单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。在 MCS-51系列单片机中， 有两个子系列： 51 子系列和 52 子系列。每个子系列有诺干中型号。 51 系列有 8051、8751 和 8031三个型号，后来经过改进产生了 80c51、87c51、80c31 三个型号； 52 系列有 5021、8752、8032 三个型号，改进后的型号是80c5287c52、80c32。改进后的型号更加省电。52 系列比对应的51 系列增加了定时器T2 并将内部程序存贮器

7、增加到8KB。Inter公司停止生产 MCS-51系列单片机之后将生产权转让给了许多其他公司，于是出现了许多与Mcs-51 兼容的单片机。现在生产mcs-51 兼容单片机的公司对其进行了不同程度的改进和提高。我们现在使用比较的多的是AT89C51AT89s51等。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和IO 接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过 1、2、3、3 代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。3

8、单片机的特点（1）性价比高，开发周期短，易于产品化，（2）集成度高，可靠性好，抗干扰性强，（3）功能完善，接口多样，（4）低功耗、低电压一般电源供电电压在53V 范围内单片机都能正常工作，供电的下限可达12V。（5）总线多样，易于扩展单片机外部的典型三总线结构, 方便系统构扩展 , 构成各种规模的应用系统。外部总线增加了I2C 及 SPI 等串行总线方式 ,可根据需要进行并行或者串行扩展。480C51单片机芯片简介80C51单片机引脚图80C51是 INTEL 公司 MCS-51系列单片机中最基本的产品，它采用 INTEL 公司可靠的 CHMOS工艺技术制造的高性能8 位单片机，属于标准的MC

9、S-51的 HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它继承和扩展了 MCS-48单片机的体系结构和指令系统。80C51 内置中央处理单元、 128 字节内部数据存储器RAM、32 个双向输入输出 (IO) 口、 2 个 16 位定时计数器和 5 个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外， 80C51 还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而 RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。 80C51有 PDIP(40pin)和 PLCC(

10、44pin) 两种封装形式。5 MCS 51 单片机内部结构有8 大部分 . 一个 8 位的中央处理器 CPU（又称为微处理器）中央处理器 (CPU)是整个单片机的核心部件，是 8 位数据宽度的处理器，能处理8 位二进制数据或代码， CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。有128字节 的片内数据存储器RAM8051 内部有128 个8 位用户数据存储单元和128 个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的 RAM 只有 128 个，可存放读写的数据， 运算的中间结

11、果或用户定义的字型表。 .4KB 片内 程序存储器 ROM或 EPROM8051 共有 4096 个 8 位掩膜 ROM ，用于存放用户程序，原始数据. 片内 18 个 特殊功能寄存器（ SFR）特殊功能寄存器SFR片内特殊存储器分布图.4 个 8 位 的并行输入输出IO 口（ PIO）8051 共有 4 组 8 位 IO 口(P0、 P1 、P2 或 P3)，用于对外部数据的传输P0 口P0.0P0.7输入与输出分时的传送地址低8 位与数据线P1 口P1.0P1.7输入与输出无第二功能数据缓冲区位寻址区R7R0 3 组（8字节）2 组1 组0 组P2 口P2.0P2.7输入与输出传送地址的高

12、 8 位P3 口P3.0P3.7输入与输出P3.0 RXD：串行口输入端P3.1TXD：串行口输出端P3.1TXD：串行口输出端P3.2：外部中断 0 中断请求输入端P3.3：外部中断 1 中断请求输入端P3.4T0：定时器计数器0 外部输入端P3.5T1：定时器计数器1 外部输入端P3.6：外部数据存储器写选通信号P3.7：外部数据存储器读选通信号 .1 个 串行口 IO（SIOUART）完成单片机与其他微机的之间的串行通信 .23 个 16 位 定时器计数器（ TIMERCOUNTER） . 可处理 5 个中断源，两级可程序优先级的中断系统其中含有 MCS-51指令集含 111 条指令，按

13、照指令操作功能话费有五类：<1>数据传送指令（ 28）<2>算术运算指令（ 24）<3>逻辑运算及转移指令（ 25）<4>控制转移指令（ 22）<5>位操作指令（ 12）6>单片机内部结构图单片机内部结构图80C51 单片机的内部结构框图。除去图中的存储电路和IO部件，剩下的是 CPU，它可以分为运算器和控制器两部分。运算器功能部件包括算术逻辑运算单元ALU、累加器 ACC、寄存器 B、暂存寄存器 TMP1、TMP2、程序状态字寄存器PSW等。控制器功能部件包括程序计数器PC、指令寄存器 IR、指令译码器 ID、定时控制逻辑电路

14、CU、数据指针寄存器DPTR、堆栈指针SP 及时钟电路等。7>指令执行过程示意图指令执行过程示意图一条指令的执行过程为：取指令分析指令执行指令规定的操作二：十字路口智能交通灯系统硬件设计1；设计要求：主、支干道交替通行，主、支干道每次通行时间均为20 秒；绿灯亮时表示可以通行，红灯亮时表示禁止通行，红绿灯之间的转换通过黄灯来实现。每次绿灯变红灯时，黄灯先闪3 秒（此时另一干道上的红灯不变）；十字路口要求有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。2：交通灯管理系统电路原理图北南交通灯管理系统电路原理图20秒1秒20秒,东西方向红灯黄灯绿灯,灯南北方向绿灯红灯红灯,灯从上表中我们可

15、以很容易的看出：（ 1）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为 20 秒。（ 2）黄灯闪烁 1 秒，警示车辆和行人 红、绿灯的状态即将切换。（ 3）当东西方向为绿灯， 此道车辆通行； 南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过，行人通行，时间为 20 秒。（ 4）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。3：硬件选择选用 8051 单片机一片，红、黄、绿 LED交通显示灯各两个，导线若干，单片机试验机。单片机端口与 LED 显示灯的链接4. 单片机角路图单片机角路图上面两个图相会链接就是简单的交通灯实

16、验图电路图。其中 21L0:22L123L224 L325L426L5 按照这个顺序进行连接然后进行试验。通过单片机的 P1口控制实验仪上 6个LED按照交通灯的变化规律循环发光，模拟十字路口（假设为东西南北走向）交通灯。实验电路如下， L5、L4、L3模拟东西方向交通灯，L2、L1、L0模拟南北方向交通灯。通过一条SETB 指令，可使某一灯亮，通过一条 CLR 指令，可使某一灯灭。5：红绿灯工作参考程序流程图6：十字路口交通灯设计程序LEDEQUP1ORG0000HLJMP STARTORG0030HSTART:MOVSP,#60HLCALLS0;初始状态（都是红灯）LCALLS1;南北绿灯

17、 ,东西红灯LCALLS2; 南北绿灯闪转黄灯,东西红灯LCALLS3;南北红灯 ,东西绿灯LCALLS4; 南北红灯 ,东西绿灯闪转黄灯LJMP STARTS0: MOVA,# B ;南北红灯 ,东西红灯MOVLED,AMOVR2,#10 ;延时 1m 秒LCALLDELAYS1:MOVA,# B;南北绿灯 ,东西红灯MOVLED,AMOVR2,#200;延时 20 秒LCALLDELAYRETS2:MOVR3,#03H;南北绿灯闪 3 次FLASH: MOVA,# B;南北绿灯灭 ,东西红灯亮MOV L ED,AMOV R2,#03HLCALLDELAYMOV A,# B;南北绿灯 ,东西

18、红灯MOV L ED,AMOV R2,#03HLCALLDELAYDJNZR3,FLASHMOV A,# B;南北转黄灯，东西红灯MOV L ED,AMOV R2,#10;延时1秒LCALLDELAYRETS3:MOV A,# B;南北红灯 ,东西绿灯MOV L ED,AMOV R2,#200;延时 20 秒LCALLDELAYRETS4:MOVR3,#03H;东西绿灯闪 3 次FLASH1: MOVA,# B ;南北红灯亮 ,东西绿灯灭MOV L ED,AMOV R2,#03HLCALLDELAYMOV A,# B;南北红灯亮 ,东西绿灯亮MOV L ED,AMOV R2,#03HLCALL

19、DELAYDJNZR3,FLASH1MOV A,# B;南北红灯 ,东西黄灯MOV L ED,AMOV R2,#10;延时 1秒LCALLDELAYRETDELAY:PUSH，02H;延时子程序PUSH01HPUSH00HDELAY1: MOVR1,#00HDELAY2: MOVR0,#0C2HDJNZR0,$DJNZR1,DELAY2;延时 100msDJNZR2,DELAY1POP 00HPOP01HPOP 02HRETEND三：试验步骤 ：1： 选择一个空间，建立一个文件夹TMD-1。2：打开软件3：在这个文件夹中建立一个工程TMD-1：点击下拉菜单工程新的工程。4：点击保存之后，在左侧

20、按生产厂商来选则所需的单片机型号，选好之后点击确定。5：建立 Target1 ：这部操作时需要更改出错、输出的单片机设置：6；新建文件：点击下拉菜单 文件新建， 出现一个； Txt 界面7：建立 A51 文件：点击下拉菜单文件保存8：加载文件：光标在 Source Group1 上右键，点击 Add Files to GroupSource、Group1。选择刚才新建的 A51 文件9：写完汇编程序后，按F7 键则对程序进行汇编、连接，生成目标文件（ .HEX 文件）、映象文件（ .M51 文件）和列表文件（ .LST 文件）等各种文件。如编译有错误，则在屏幕底底部显示出来，双击错误类型，即对源