基于51单片机的交通灯课程设计

1、通信工程学院毕业论文论文题名:模拟交通灯控制器引言在今天,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

2、约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”,绿灯亮表示“通行”。1918年,又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯,一种是把压力探测器安在地下,车辆一接近红灯便变为绿灯;另一种是用扩音器来启动红绿灯,司机遇红灯时按一下嗽叭,就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时,它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间,推迟汽车放行,以免发生交通事故。信号灯的出现,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。1968年,联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号,面对绿灯的车辆可以直行

3、,左转弯和右转弯,除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号,面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号,面对黄灯的车辆不能越过停车线,但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。目录第一部分内容摘要 (4英文摘要 (5第二部分1.课题名称 (42.设计任务 (52.1基本要求 (42.2创新部分 (43.芯片的选择与简介 (64.系统设计 (74.1 系统方框图 (74.2工作原理 (74.3 电路原理图5.硬件设计 (75.1 电源电路 (105.2 单片机最小系统 (105.3 显示部

4、分 (115.4 信号灯部分 (126.软件设计 (136.1 流程图 (137.总体结论 (148.参考文献 (15模拟交通灯控制器摘要近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入,同时也带动着传统控制的日新月异更新。在自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是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,以及针对具体应用对象特点的软件结合,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AT89S52为中心器件来设计交

5、通灯控制器,实现了能根据实际车流量通过单片机芯片的P2口设置红、绿灯燃亮时间的功能;显示时间直接通过单片机的P0、P3口输出,系统实用性强、操作简单、扩展性强。关键词:单片机交通灯控制器AbstractIn recent years along with science and technology develop fast, the application of single flat machine is moving towards thorough continuously, at the same time drive traditional control detection da

6、y the benefit of new moon update. In the only flat machine application system of the automatic control and detection of real time, only flat machine is often to use as a key parts, only single flat machine aspect knowledge is insufficient , return should basis specificly hardware structure, as well

7、as aim at the software that applies object characteristic specificly combination, perfect.Crossroads vehicle wear comb, pedestrian Xi Rang, turn to be all right lane, person pedestrian says , methodically. Do you lean what to realize this orderly order? What lean is that the automatic command system

8、 of traffic signal lamp. Traffic signal lamp control way is many .Keywords: Only flat machine Traffic lights Controler Design Realize一.课题名称:模拟交通灯控制器2.1基本要求:1.运用所学的知识设计一个交通灯控制系统。2.上电的时候南北方向的红灯亮25秒;东西方向的绿灯亮20秒,绿灯秒闪2秒,黄灯秒闪3秒。再接下来东西方向的红灯亮25秒;南北方向的绿灯亮20秒,绿灯秒闪2秒,黄灯秒闪3秒。如此循环。1.各种信号灯所亮的时间由数码管显示出来。间。3.1 MSC-

9、51芯片简介3.1.1 MCS-51单片机内部结构图18051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM、数据存储器(RAM、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线,现在我们分别加以说明:1.中央处理器: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。·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,

10、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,运算的中间结果或用户定义的字型表。·程序存储器(ROM:8051共有4096个8位掩膜ROM,用于存放用户程序,原始数据或表格。·定时/计数器(ROM:8051有两个16位的可编程定时/计数器,以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。·并行输入输出(I/O口:8051共有4组8位I/O口(P0、P1、P2或P3,用于对外部数据的传输。下图是MCS-51系列单片机的内部结构示意图2。图2MCS-51的引脚说明:MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的

11、双列直接DIP 结构,右图是它们的引脚配置,40个引脚中,正电源和地线两根,外置石英振荡器的时钟线两根,4组8位共32个I/O口,中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明:MCS-51的引脚说明:MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP 结构,右图是它们的引脚配置,40个引脚中,正电源和地线两根,外置石英振荡器的时钟线两根,4组8位共32个I/O口,中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明:如下图图3所示。图3Pin9:RESET/V pd复位信号复用脚,当8051通电,时钟电路开始工作,在RESET 引脚上出现

12、24个时钟周期以上的高电平,系统即初始复位。初始化后,程序计数器PC指向0000H,P0-P3输出口全部为高电平,堆栈指针写入07H,其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后,系统即从0000H地址开始执行程序。然而,初始复位不改变RAM(包括工作寄存器R0-R7的状态,8051的初始态。8051的复位方式可以是自动复位,也可以是手动复位,见下图4。此外, RESET/V pd还是一复用脚,V cc掉电其间,此脚可接上备用电源,以保证单片机内部RAM的数据不丢失。 ·Pin30:ALE/当访问外部程序器时,ALE(地址锁存的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序

13、存储器时,ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号,这个信号可以用于识别单片机是否工作,也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点,当访问外部程序存储器,ALE会跳过一个脉冲。如果单片机是EPROM ,在编程其间,将用于输入编程脉冲。·Pin29:当访问外部程序存储器时,此脚输出负脉冲选通信号,PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上,外部程序存储器则把指令数据放到P0口上,由CPU读入并执行。·Pin31:EA/Vpp 程序存储器的内外部选通线,8051和8751单片机,内置有4kB 的程序存储器,当EA 为高电平并且程序地址小于4kB 时,读取内部程序存储器指令数据,

14、而超过4kB 地址则读取外部指令数据。如EA 为低电平,则不管地址大小,一律读取外部程序存储器指令。显然,对内部无程序存储器的8031,EA 端必须接地。4.2 工作原理由软件设置交通灯的初始时间,南北方向和东西方向各25秒,数码管的段码用不同的口线,东西方向的是用的P0口,南北的使用P3口,用单片机来控制各种信号灯的燃亮时间,通过单片机的P2口控制。4.3 电路原理图电 源信号灯AT89S52信号灯时间显示部分震 荡 部 分复 位 电 路XTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST917AT89C51234567891RP1RESPACK-85.1 电源电路IN400

15、7VI1VO3G N D27805FU11AC11000nFR150047UFinout+_图5.1 电源电路220V 市电经过降压后得到12V 交流电,经二极管整流成脉动直流电,经过电容滤波后再又经过LM7805稳压得到5V 的直流电供系统工作,后面的发光二极管是起一个电源指示的作用,470UF 的电容是起一个再次滤波的作用。5.2. 单片机最小系统XTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST917AT89C51X1CRYSTALC130pFC230pFR210kC3复位单片机最小系统以89c51为核心,外加时钟和复位电路,电路结构简单,抗干扰能力强,成本相对较低,非

16、常符合本设计的所有要求.89c51单片机系列是在MCS-51系列的基础上发展起来的,是当前8位单片机的典型代表,采用CHMOS 工艺,即互补金属氧化物的HMOS 工艺, CHMOS 是CMOS 和HMOS 的结合,具有HMOS 高速度和高密度的特点,还具有CMOS 低功耗的特点.时钟电路在单片机的外部通过XTAL1,XTAL2这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容,构成稳定的自激振荡器.本系统采用的为12MHz 的晶振,一个机器周期为1us,C1,C2为30pF 。复位电路分为上电自动复位和按键手动复位,RST 引脚是复位信号的输入端,复位信号是高电平有效.上电自动复位通过电容C3和电阻R2来实现

17、,按键手动复位是图中复位键来实现的。5.3 显示部分因为系统要求南北和东西方向的信号灯时间不一样,所以就利用单片机的p0和p3口来做数码管的段码驱动,东西方向和南北方向的位线可以公共来使用,可以节约单片机的口线。XTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST917AT89C51234567891RP1RESPACK-85.4 信号灯部分本设计利用单片机的p2口来驱动和控制各种信号灯的燃亮和燃亮时间,在实际中,交通灯的信号灯需要用高电压控制,在这里我们只是模拟一下它的控制信号,所以我们就只用单片机的信号引脚直接来控制发光二极管,电路图见图5.4。XTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST917AT89C51本系统就是充分利用了AT89S52芯片的I/O 引角。系统统采用MSC-51系列单片机为中心器件来设计交通灯控制器,实现了能根据实际车流量通过单片机芯开始系统初始化设置时间初值初值送缓冲单元初值减到“0”? 返回图6.1 主程序流程调用显示子程序初值自减拆分程序YN片的P2口设置红、绿灯燃亮时间的功能;p2口和p3口外接数码管来显示各个信号灯的时间。系统设计简便、实