毕业论文---基于单片机的交通灯控制系统设计.doc

扬州工业职业技术学院2012 2013学年第 一学期毕业设计课题名称： 基于单片机的交通灯控制系统设计 设计时间： 2012年12月2013年3月 系 部： 电子信息工程系 班 级： 1003机电技术 姓 名： 孙佐洪 指导教师： 樊明龙 总目录第一部分 任务书 第二部分 开题报告 第三部分 毕业设计正文 第 一 部 分任务书扬州工业职业技术学院毕业设计任务书系 部电子信息工程系指导老师樊明龙职称副教授学生姓名孙佐洪班级1003机电学号105210324设计题目基于单片机的交通灯控制系统设计设计内容目标和要求设计内容目标：1.分析目前交通路口的基本控制技术，提出自己的交通控制的初步方案。2.确定系统交通控制的总体设计，增加了倒计时显示提示。3.进行显示电路。4.进行软件系统的设计。设计要求： 1、提出选题的初步设想和研究目的 2、收集、整理与毕业设计有关领域的信息资料 3、完成本毕业设计电路原理图设计 4、完成软件和硬件系统的调试，功能指标达到技术要求 5、根据本毕业设计的设计、编程、工作过程，形成符合学校规定的毕业设计书面文档。教研室审核系部审核第 二 部 分开题报告扬州工业职业技术学院 电子信息工程 系13届毕业设计开题报告书学生姓名 孙佐洪专业机电一体化班级1003机电学号1005210324题 目基于单片机的交通灯控制系统设计指导教师樊明龙职称副教授学 位硕士题目类别 工程设计 基础研究 应用研究 其它【课题的内容与要求】本设计要求与交通信号实际控制一致，采用LED模拟信号灯，信号灯分东西、南北二组，分别有红、黄、绿三色。其工作状态由程序控制，启动、停止按钮分别控制信号灯的启动与停止。白天/黑夜转换开关可对信号进行控制转换。并且要求能用两位数码管（或者一位数码管）来显示红灯或者绿灯等待的时间，在黄灯的时候数码管不显示。【前言】 近年来，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，正在不断的应用到实际生活中，并且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MCS-51系列单片机STC89C51为中心器件来设计交通灯控制器，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。【方案的比较与评价】PLC方案：构造复杂，抗干扰能力弱，扩展困难，编写程序复杂。单片机方案：构造简单，易于扩展，但是造价昂贵。【预期的效果及指标】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3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40秒。东西方向车流大通行时间长。 【进度安排】2012 年12 月 10 日 - 2012 年12 月15 日 选题、调研、收集资料2012 年12 月20 日 - 2012 年12 月30 日 论证、开题2013 年1 月10 日 - 2013 年1 月20 日 设计（写作初稿）2013 年2 月15 日 - 2013 年3 月13 日 修改、定稿、打印【参考文献】1 胡花. 单片机原理及应用技术M .北京：交通大学出版社，20082 王效华,张咏梅. 单片机原理与应用M. 北京：交通大学出版社，20073 李江全，王卫兵，李玲 .计算机控制技术M.北京：机械工业出版社，2007 4 杨素行. 模拟电子技术基础简明教程（第三版）M.北京：高等教育出版社，2006【指导教师意见】（有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等）同意提交开题论证 修改后提交 不同意提交（请说明理由）指导教师签章： 年 月 日 【系部意见】同意指导教师意见 不同意指导教师意见（请说明理由） 其它（请说明）系（部）主任签章： 年 月 日第 三 部 分毕业设计正文基于单片机的交通灯控制系统设计孙佐洪1003机电一体化【摘要】近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AT89C51和可编程并行I/O接口芯片89C51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。【关键词】交通灯 单片机 MSC-51 Design of traffic light control system based on SCMSun ZuoHong 1003 electromechanical integrationABSTRACT:Years with the rapid development of science and technology, SCM applications are deepening at the same time promote more traditional control detection update. In real-time detection and control of the microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component, only the SCM knowledge is inadequate and should be based on specific hardware architecture hardware and software, to be improved. Crossroads shuttle vehicles, pedestrians bustling, car dealers Drive, people walkways, orderly. Then rely on to achieve the discipline of the order then? Rely on the automatic traffic light is the chain of command. Many ways to control traffic lights. In this system, MSC-51 Series MCU ATSC51 and programmable parallel I / O interface chip 80C51-centered design of traffic signal controller device to realize the actual traffic volume by 8051 according to the P1 port chip set of red, green time kindle function; traffic light cycle of light, yellow light flashes when the countdown seconds left warning. The system practical, simple, powerful extensionsKeywords: Traffic Light SCM MSC-51 目 录第一章 概述11.1单片机的概述11.2单片机的常用选型及其特点21.3单片机的应用31.4 AT89C51单片机的介绍41.5市场需求71.6交通灯的由来与发展81.7交通灯的功能与作用8第二章 总体设计方案102.1设计目的及思路102.2 实际交通灯显示时序及状态转换的理论分析102.3方案要求112.4方案分析12第三章 系统硬件电路的设计133.1单片机最小系统133.1.1时钟电路133.1.2复位电路133.1.3显示电路14第四章 软件系统的设计154.1交通灯的设计程序154.2交通灯的仿真原理图18第五章 Proteus软件仿真185.1交通灯控制系统东西运行时仿真图195.2交通灯控制系统南北运行时仿真图205.3 交通灯黄灯闪烁时仿真图21心得体会22致谢23参考文献24扬州工业职业技术学院毕业设计第一章 概述1.1单片机的概述单片机又称单片微控器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、重量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。8051是MCS-51系列单片机的典型产品，以这一代表性的机型进行系统的讲解。 8051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，如图1-1为8051内部结构图。现在我们分别加以说明：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(RAM)：图1-1 8051内部结构图8051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。全双工串行口：8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。中断系统：8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。时钟电路：8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿(Princeton)结构。INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。1.2单片机的常用选型及其特点1、MCS-51及其兼容系列Intel、ATMEL、LG、SIEMENS、PHILIPS等公司的产品。其中英特尔公司的MCS-51系列单片机是目前应用最广泛的8位单片机之一，并且ATMEL、LG、SIEMENS、PHILIPS等公司都有其兼容型号的芯片。这个系列的单片机具有运算与寻址能力强，存储空间大，片内集成外设丰富，功耗低等优点，其中大部分兼容芯片都含有片内FLASH程序存储器，价格便宜。适合应用于仪器仪表、测控系统、嵌入系统等开发。 2、Intel公司251系列，96系列 英特尔公司的251系列单片机是增强型8位单片机，具有比51更强的寻址能力，没有累加器的瓶颈限制，有32位元的加减法指令，并且有更大的存储空间。96系列单片机是16位单片机。这两个系列都适合复杂的控制系统、嵌入系统的开发。 3、Microchip公司PIC系列，义隆公司EM78系列 Microchip公司PIC系列单片机和义隆公司EM78系列单片机都是CMOS工艺的RISC结构8位单片机，这类单片机具有低功耗、体积小、OTP、内含看门狗和电源监测、抗干扰能力强、价格低廉等特点，特别适合应用于家电、消费电子产品、仪表、玩具、计算机外设等领域。 4、ATMEL公司AVR系列 ATMEL公司AVR90系列单片机是基于RISC结构的FLASH单片机，其最大的特点是能够在线编程。 5、华邦、义隆4位LCD驱动及语音系列 华邦、义隆4位LCD驱动及语音系列单片机特别适用于玩具、游戏机等电池供电、液晶显示的消费电子产品。 6、TI公司MSP430系列超低功耗系列 TI公司MSP430系列超低功耗系列单片机是一种超低功耗的16位单片机，内置A/D转换器、串行通信接口、硬件乘法器、LCD驱动电路，具有极高的抗干扰能力。特别适合应用于智能仪表、防盗系统、智能化家用电器、电池供电便携式设备等产品。 7、USB控制器系列 Intel、SIEMENS、Cypress、ATMEL，常用的USB控制器有Intel公司的i8x930系列、SIEMENS、Cypress、ATMEL等公司也有USB控制器产品，尤其是Cypress公司的产品，价格低廉，特别适用于消费类计算机外设。1.3单片机的应用单片机应用系统各种各样，按使用单片机芯片数量的多少可分为单机应用和多机应用。1、单机应用在一个应用系统中，只是用一片单片机，这是目前应用最多的方式。（1）在智能仪表中的应用 用单片机改造原有的测量、控制仪表，提高其测量速度和精度，加强控制功能，简化仪器仪表的硬件结构，便于使用、维修和改进。由单片机构成的智能仪表集测量、处理、控制功能于一体，赋予测量仪表以新的面貌。（2）在机电一体化中的应用 机电一体化是机械工业中发展的方向。机电一体化产品是指集机械技术、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品。单片机作为机电产品中的控制器，由于它具有体积小、质量轻、可靠性高、功能强、安装方便等优点，大大优化了机电产品的功能，提高了产品的自动化、智能化程度。（3）在实时控制中的应用 单片机广泛应用于各种实时控制系统中，例如工业过程控制、过程监测、航空航天、尖端武器、机器人系统等各种实时控制系统，它们都是用单片机作为控制器。用单片机实时进行数据处理和控制，使系统保持最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品质量。（4）在家用电器中的应用 目前国内外各种家用电器已普遍采用单片机代替传统的控制电器。如洗衣机、电冰箱、空调器、微波炉、音响设备、电风扇及许多高级电子玩具都配上了单片机，廉价的单片机在家用电器中的应用前景十分广阔。2、多机应用（1）功能集散系统 多功能集散系统是为了满足工程系统多种外围功能要求而设置的多机系统。例如一个加工中心的计算机系统除了完成机床加工运行控制外，还要控制对刀系统、坐标系统指示、刀库管理、状态监视、伺服驱动等机构。（2）并行多机控制系统 为解决工程应用系统的快速性问题，常使用多单片机构成大型实时工程应用系统。这些系统有快速并行数据采集、处理系统以及实时图象处理系统等。（3）局部网络系统 单片机网络系统的出现，使单片机应用进入了一个新的水平。目前单片机构成的网络系统主要是分布式测控系统。1.4 AT89C51单片机的介绍 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。 该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。图1-2是常用的一种单片机，型号为AT89C51，它将计算机的功能都集成到这个芯片内部去了，就这么一个小小的芯片就能构成一台小型的电脑，因此叫做单片机。图1-2 AT89C51芯片 它有40个管脚，分成两排，每一排各有20个脚，其中左下角标有箭头的为第1脚，然后按逆时针方向依次为第2脚、第3脚第40脚。图1-3 AT89C51的管脚分布图在40个管脚中，其中有32个脚可用于各种控制，比如控制小灯的亮与灭、控制电机的正转与反转、控制电梯的升与降等，这32个脚叫做单片机的“端口”，在单片机技术中，每个端口都有一个特定的名字，比如第一脚的那个端口叫做“P1.0”。MCS-51系列单片机的40个引脚中有2个专用于主电源的引脚，2个外接晶体的引脚，4个控制或与其它电源复用的引脚，以及32个输入输出I/O引脚。如图1-3是AT89C51的管脚分布图。下面按引脚功能分为4部分叙述各引脚的功能1）电源引脚VCC和GND VCC（40脚）：单片机工作电源的输入端，+5V；VSS（20脚）：电源的接地端。 2）外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1（19脚）：接外部石英晶体的一端。在单片机内部，它是反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器；XTAL2（18脚）：接外部晶体的另一端。在单片机内部，接至片内振荡器的反相放大器的输出端。3）控制信号或与其它电源复用引脚 控制信号或与其它电源复用引脚有RST、ALE、PSEN/和EA/等4种形式。 RST（9脚）：RST即为RESET，所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机回复到初始状态；ALE（30脚）：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效；PSEN（29脚）：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现；EA（31脚）：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。4）输入/输出（I/O）引脚P0口、P1口、P2口及P3口 P0口（39脚-32脚）：P0.0P0.7统称为P0口。当不接外部存储器与不扩展I/O接口时，它可作为准双向8位输入/输出接口。P0口包含1个数据输出锁存器，2个三态数据输入缓冲器，1个输出驱动电路和一个输出控制电路。在 FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高； P1口（1脚-8脚）：P1.0P1.7统称为P1口，可作为准双向I/O接口使用。对于MCS-51系列单片机，P1.0与P1.1还有第2功能：P1.0可用作定时器/计数器2的计数脉冲输入端T2；P1.1用作定时器/计数器2的外部控制端T2EX。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收； P2口（21脚-28脚）：P2.0P2.7统称为P2口，一般可作为准双向I/O接口。当接有外部存储器或扩展I/O接口且寻址范围超过256个字节时，P2口用于高8位地址总线送出高8位地址；表1-1 P3口第二功能引脚第2功能P3.0RXD （串行口输入端）P3.1TXD （串行口输出端）P3.2INT0 （外部中断0请求输入端，低 电平有效）P3.3INT1 （外部中断1请求输入端，低电平有效）P3.4T0 （定时器/计数器0计数脉冲输入端）P3.5T1 （定时器/计数器1计数脉冲输入端）P3.6WR （外部数据存储器写选通信号输出端，低电平有效）P3.7RD （外部数据存储器读选通信号输出端，低电平有效） P3口（10脚-17脚）：P3.0P3.7统称为P3口。它为双功能口，可以作为一般的准双向I/O接口，也可以将每1位用于第2功能，而且P3口的每一个引脚均可独立定义为第1功能的输入输出或第2功能。P3口的第2功能见表1-1 1.5市场需求 近年来，随着单片机档次的不断提高，功能的不断完善，其应用日趋成熟、应用领域日趋扩大，特别是工业测控、尖端武器和日用家电等领域更是因为有了单片机而生辉增色。单片机应用技术已成为一项新的工程应用技术。当今，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。1.6交通灯的由来与发展 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。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，1914年始安装于纽约市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。1.7交通灯的功能与作用 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，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。 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。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I/O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。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I/O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。第二章 总体设计方案2.1设计目的及思路设计目的： 了解交通灯管理的基本工作原理，熟练掌握STC89C51的工作原理和应用编程，熟悉STC89C51单片机并行接口的各种工作方式和应用，并了解计数器/定时器的工作方式和应用编程外部中断的方法，掌握多位LED显示问题的解决。设计思路：图2-1 红绿灯状态切换图（1）分析目前交通路口的基本控制技术，提出自己的交通控制的初步方案。（2）确定系统交通控制的总体设计，增加了倒计时显示提示。（3）进行显示电路。（4）进行软件系统的设计。2.2 实际交通灯显示时序及状态转换的理论分析如图2-1所示为红绿灯转换的状态图：表2-1十字路口指示灯燃亮方案状态S1S2S3S4时间20s3s40s3s东西道红灯亮红灯亮绿灯亮黄灯亮南北道绿灯亮黄灯亮红灯亮红灯亮表2-1为十字路口指示灯燃亮方案。（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3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40秒。东西方向车流大通行时间长。 （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。 （5）此表可根据车流量动态设定红绿灯初始值。图2-2 交通灯状态循环图 共四种状态，分别设定为S1、S2、S3、S4，交通灯以这四种状态为一个周期，循环执行如图2-2所示：程序就是在上述四种状态下循环转化的。2.3方案要求本设计要求与交通信号实际控制一致，采用LED模拟信号灯，信号灯分东西、南北二组，分别有红、黄、绿三色。其工作状态由程序控制，启动、停止按钮分别控制信号灯的启动与停止。白天/黑夜转换开关可对信号进行控制转换。并且要求能用两位数码管（或者一位数码管）来显示红灯或者绿灯等待的时间，在黄灯的时候数码管不显示。信号灯的控制要求如下：假设东西方向交通繁忙为主干道，车流量为南北交通的两倍。因此东西方向的绿灯通行时间为是南北方向上的两倍。图2-3 交通灯布置图开始时东西方向绿灯先亮，南北为红灯。按下启动按钮开始工作，按下停止按钮，停止工作。工作状态要求：东西方向绿灯亮40s，然后黄灯闪三下（1下/秒，共3秒），然后红灯亮20s，而南北方向为红灯亮40s然后绿灯亮20s，然后黄灯也闪三下；如此周期循环下去。如图2-3所示：2.4方案分析图2-4 系统设计结构图根据十字路口交通灯的要求，可将本系统分为三个模块，第一模块是控制模块，主要负责整个系统的控制和运算，从而使各模块正常工作，第二个模块式显示模块包括LED灯和数码管；第三是电源模块，给各模块提供电源，让各模块工作。其系统设计结构如图2-4所示：第三章 系统硬件电路的设计3.1单片机最小系统3.1.1时钟电路图3-1时钟电路图XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。电容取30PF左右。系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为22F。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。时钟电路图如图3-1所示： 3.1.2复位电路图3-2 复位电路图 在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。复位后P0P3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式，此电路系统采用的是上电与按钮复位电路。当时钟频率选用6MHz时，C取22F，Rs约为200，Rk约为1K。复位操作不会对内部RAM有所影响。常用的复位电路如下图3-2所示： 3.1.3显示电路图3-3 7段数码管图显示器普遍地用于直观地显示数字系统的运行状态和工作数据，按照材料及产品工艺，单片机应用系统中常用的显示器有： 发光二极管LED显示器、液晶LCD显示器、CRT显示器等。LED数码管是现在最常用的显示器之一。发光二极管（LED）由特殊的半导体材料砷化镓、磷砷化镓等制成，可以单独使用，也可以组装成分段式或点阵式LED显示器件（半导体显示器）。分段式显示器（LED数码管）由7条线段围成8字型，每一段包含一个发光二极管。外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光。只要按规律控制各发光段亮、灭，就可以显示各种字形或号。LED数码管有共阳、共阴之分。本系统采用的是两位共阴极数码管如图3-3所示：第四章 软件系统的设计4.1交通灯的设计程序#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned intuint num,shi,ge;sbit red=P10;sbit yel=P11;sbit gre=P12; void delay() uint a;for(a=500;a0;a-);uchar code arry_duan=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;void initial()EA=1;ET0=1;TMOD=0x01;TH0=0x4c;TL0=0xd0;void display(int Y)shi=Y/10;ge=Y%10;TR0=1;while(shi|ge!=0)P2=0x