毕业设计（论文）-基于单片机的交通灯控制系统设计.docx

毕业设计说明书基于单片机的交通灯控制系统设计专业自动化学生姓名班级b自动化091学号指导教师完成日期2013年6月5日盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2013)毕业设计说明书独创性声明本人声明所呈交的毕业设计说明书是本人在导师指导下进行的研究、设计工作后独立完成的。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，说明书中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究所做贡献集体和个人，均己在说明书中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。毕业设计说明书作者签名: 日期: 年 月 日指导教师签名:日期: 年 月 日基于单片机的交通灯控制系统设计摘 要: 对基于单片机的交通灯控制系统进行了设计。系统功能为：以mcs-51系列单片机作为控制核心，设计并制作交通灯控制系统，东西南北四个方向具有左拐、右拐、直行及行人4种通行指示灯，用计时器显示路口通行转换剩余时间，在特种车辆如119、120通过路口时，系统可手动转为特种车辆放行，其他车辆禁止通行状态。在对系统功能分析的基础上，提出了三种设计方案，经比较，选择性能较优的led动态循环显示方案进行了设计。设计包括硬件和软件两大部分。硬件部分包括单片机最小系统模块、时间显示模块、交通灯显示模块和电源模块四部分。选用atmel公司的at89s52单片机作为控制核心，东西南北四个方向设置了led时间显示和交通灯显示，时间显示采用三位led显示器，交通灯显示则采用红绿双色高亮发光二极管来模拟。软件采用了模块化的设计方法，主要分为主程序、定时器中断服务子程序、倒计时显示子程序和交通灯模拟显示子程序四部分。最后对软件进行仿真和调试，可圆满地完成毕业设计任务书所要求的功能。关键词：交通灯；倒计时；单片机ithe design of traffic light control system based on scm abstract: traffic light control system based on scm is designed in this paper. system requires that mcs-51 series scm is used as cpu. traffic light control system should be designed and made .there are four groups light which indicate to turn left, turn right, and go straight ahead and pedestrian access in east, west, north and south four directions. timer shows traffic conversion remainder time. when special vehicles, such as 119,120 go through, the system can automatically allow special vehicles running and other vehicles is prohibited.based on analysis of the system functions, three schemes are put forward. by comparison, led dynamic cycle display scheme has better functions and it is selected to be designed. the design includes hardware part and software part. hardware has three parts .they are scm system, led time display, traffic lights. at89s52 scm is selected as control cpu. led display and traffic lights are set in east, west, north and south four directions. three led monitors are used to show time. highlight and red-green two color traffic lights are used as traffic lights. software is designed by module. it is divided into main program, timer interrupting service subroutine, led display subroutine, traffic display subroutine.finally,simulation and debugging the softwore. the model of traffic lights control system can meet the requirement of design task book perfectly.key words: traffic light; countdowm ;scm1盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2013)目 录1 绪 论11.1 交通灯的发展历史与研究意义11.2 当前国内外的交通现状11.3 课题设计内容22 系统方案设计32.1 设计方案论证32.2 系统模块设计42.3 系统工作原理53 系统硬件设计63.1 控制模块63.2 时间显示电路模块73.3 指示灯控制电路模块83.4 电源电路模块94 系统软件设计124.1 主程序设计124.2 定时中断服务程序124.3 特种车中断服务程序144.4 算法分析155 系统仿真与调试165.1 系统仿真165.2 系统调试185.2.1 通行灯输出调试185.2.2 时间显示模块调试185.2.3 特种车中断程序调试195.2.4 实验结果196 结 束 语20参考文献21致 谢22附 录23附录1 程序清单23附录2 设计图纸33附录2.1 pcb图33附录2.2 仿真图34附录2.3 原理图35附录3 元器件目录表3639盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2013)基于单片机的交通灯控制系统设计1 绪 论 1.1 交通灯的发展历史与研究意义19世纪中叶，面对着当时出现的交通拥堵情况，在伦敦街头出现了以煤气灯为主的红绿双色手动交通灯，用以控制往来的马车与行人。因为交通灯的问世，大大减缓了交通混乱的情况。所以后来，英国科学家积极投入交通灯的研究。终于在1868年，设计出世界上第一套以煤气灯为主的自动控制交通系统。当然，所谓的“自动”其实是红灯和绿灯轮流旋转，以控制车辆与行人。这在当时引起了极大的轰动，至今这套煤气交通灯还保留在英国议会大厦的门口。而后，由于一次严重的交通灯爆炸事件，煤气交通灯的去留面临极大考验。终于在1914年，美国人发明了以电气为启动方式的交通控制灯。自此，煤气交通灯的时代宣告结束，人类开启了全新的安全的交通控制灯时代，也为以后交通灯的更替吹响了号角。随后人类进程大步向前迈进，汽车进入了千万家庭的生活中。计算机的出现也使得交通灯设计跨入了全新领域。交通灯的设计也日趋高效化和智能化。与此同时带来的环境问题也引起了全世界的关注。而我国自古以来中国便是一个人口众多的国家，这与社会的发展，城市数量增加密不可分。伴随着日益加快的城市化脚步，交通诱导需求快速增长，供应和需求的的矛盾不断加大，已经出现了严重的交通问题。随着经济的增长和人口的增加，生活方式的改变，增加的运输需求。在城市，交通拥堵问题日益严重，从而造成巨大的经济损失。在北京，每逢节假日或者上下班高峰期，每个交叉路口的拥堵现象就格外突出，有些路口甚至会排起1000米左右的长龙，有些司机会等超过半个小时，只为了从一个路口到另一个路口，损失了较多的时间成本。这一现象在全球亦然，日本东京方面，如果将每年因交通堵车损失的时间成本折合成经济损失的话，将达到惊人的20亿美元。每个交通路口，车辆通行有条不紊，行人熙熙攘攘，路面畅通无阻，这都是城市中交通灯控制系统的功劳。交通灯控制系统的出现和发展，对于控制交通事故发生，节约人、车时间成本等方面都起了至关重要的作用。由此可见，交通灯的合理设计关乎着大到一个城市，小到一个家庭的生活。哪怕科技高速发达的今天，对于交通控制系统的研究仍然不会落伍。只有设计出合理高效的交通控制系统，一个城市的正常运行才能得到最基本的保障。1.2 当前国内外的交通现状交通灯控制系统作为一个城市正常运行的保障，已经引起了全世界科研工作者的关注。而在西方发达国家，交通控制系统已经从传统的红绿固定转换逐步过渡到智能控制模式。在美国，很多路口都已经设置了红外线交通控制系统。通过红外线测控车流人流，合理分配各路段通行时间，减少了在流量低谷时段，人们在路口等待所花的时间成本。在德国，更已经开始试行使用gps定位系统配合交通控制系统工作的先例。这些表明，全世界都在关注交通灯，都希望通过对交通灯控制系统的升级来改善日益加剧的道路问题。而在我国，智能交通控制系统还处于起步阶段，这也是和我国特殊的国情有关的。我国土地辽阔，人口众多且分配不均，再加上我国处于经济告诉发展时期，汽车的拥有量已经位居世界前列，仅次于美国。所以在交通高峰时期，道路拥堵现象尤其明显。而且对于交通路段的信息收集还很缺乏，交通部门并不能把实时的数据监控转化为对于路面的远程控制。再加上在我国，行人车辆的交通意识远不及发达国家，所以，要想在我们国家全面实现智能化控制交通还有一定难度。因此，我国的交通灯智能化控制还有很长一段道路要走，任重而道远。目前，我国的交通控制基本属于传统的灯控车行的固定模式，所以存在了很多弊端，尤其表现在：第一，路段交通灯设置密度不合理，有些车流量不是很多的路段却设置了好几个红绿灯，引起人们极大不便；第二，通行时间固定，这样在一些特殊时段，在没有警察的时候，很多道路交通便会陷入混乱的局面；第三，交通灯设计存在着亮度不够，寿命不长，成本太高，能耗太多等诸多劣势。有时，对于夜间出行的车辆来说，时间显示经常模糊不清，再过红绿灯时容易出现误判。而在有些城市，交通灯故障更是成为家常便饭，这说明我们的交通灯质量还有待提高。而更严重的情况便是能耗资源浪费严重，经常发现其实某些路段的左拐指示灯是和直行指示灯同步，对于正常的交通指示而言，左拐指示灯是可以减少的，所以希望引起广大有关部门的注意。 尽管我国的道路交通控制还存在了不少问题，但有关部门也在积极的采取有效措施，科研工作者也在大力研究适合于我国城市交通的控制系统。相信在不久的将来，我们国家也会带来一次交通灯的革命，用更智能的控制代替低效的传统控制。我们国家居民的出行压力能得到有效缓解。让更多的人，不会因为交通控制系统的不足，在路上花费更多的时间成本。1.3 课题设计内容在本次的研究课题中，主要运用到的单片机是at89s51单片机，以此来设计出一个十字路口的交通控制系统。在此系统中，要求能实现对南北和东西两个干道的轮流控制，能实现车辆的有序左拐，直行，右拐，并且合理分配行人通行。根据对于多个路口的实地数据调研，确定将车辆左拐的通行时间设置为20s。直行时兼具右拐功能，通行时间设置为30s。在每次红绿灯切换时，黄灯都闪烁5s，用以提醒车辆通行。而考虑到会有特殊的时段，或者特殊的车辆，故设置紧急开关。紧急开关按下，各个路段的所有交通指示灯全部变为红灯，强制实现道路交通控制，一般车辆禁行。最后，进行软件的调试与仿真，达到设计要求。2 系统方案设计2.1 设计方案论证在此次设计中，主要是对系统的时间显示设计做出讨论。根据设计内容要求，提出了如下三种方案：方案一：以at89s52单片机作为控制核心。四组高亮度红绿二极管作为南北和东西主干道的指示灯;四个路口的倒计时显示采用4组3位led灯，led显示采用动态扫描。这样的框架设计，既能节省端口资源，还能达到设计的要求。方案一设计框图如图2-1所示。图2-1 方案一：采用led动态扫描的交通灯控制系统方案二：采用at89c2051单片机作为主控制器，在各路口的指示灯和倒计时显示中，都采用点阵式双色led灯。方案二设计框图如图2-2所示，led点阵的列驱动采用74ls595，用串行端口扩展实现，行驱动采用1/16译码器74ls154动态扫描，译码器74ls154生成16条行选通信号线，再经过驱动器驱动对应的行线。每条行线上需要较大的驱动电流，应选用大功率三极管作为驱动管。方案三：主控制器采用at89c2051单片机。各路口的指示灯控制以及倒计时显示，都采用单块lcd液晶点阵显示器。三个方案的优缺点比较如下： 方案一，电路的设计较其他两种方案是最简单的，而且在耗电低的情况下，确保了其较高的亮度，这样具有很好的可靠性，操作也比较简易，容易实现。方案二，由于采用了点阵led灯管，这样就能显示出更为形象的画面，而且其单片机的端口也占有了很少的资源。但是，在我们的模具设计中，由于其需要大量的硬件，同时电路的设计也比较复杂，所以不适合作为本次设计的方案。图2-2 方案二：采用点阵led发光管设计的交通灯控制系统方案三，电路设计比较简单，也不需要太多的硬件，因为也没有浪费太多的端口资源，所以能耗也比较低，同样也能形成逼真的图像。但是，亮度低却是其很多的缺点，在夜间行驶时，图像模糊，容易出现交通事故。综上所述，最终选择方案一led动态扫描的方案进行设计。2.2 系统模块设计图2-3 系统模块框图本设计主要有四个模块组成，分别为控制模块、通行灯显示模块、时间显示模块和电源模块。系统模块框图如图2-3所示。单片机最小系统电路以及控制选择电路构成了此次设计的控制模块。它一般由单片机、复位电路和时钟电路组成。本次设计中，选用的单片机是at89s52单片机。复位电路的作用是当系统运行时，出现程序运行混乱或者是出现错误时，使单片机重新开始运行程序。按键电路主要负责对系统倒计时显示进行控制和紧急情况进行控制。倒计时显示电路模块的作用就是用来显示十字路口各个方向的时间的。显示电路中，是用led数码管来进行时间的显示的。数码管是由单片机p0口进行控制。指示灯控制电路模块中，采用发光二级管完成。在此设计中共用到40个发光二级管。其中，车辆指示灯分为4组，共24个，分为红黄绿三色；行人指示灯分为4组，共8个，也是分为红黄绿三色；为了显示区别倒计时显示的颜色，在时间显示旁设置4组，共8个发光二极管。以此共同完成指示灯控制。在系统的设计中，只要有稳压的直流电源给系统供电就可以了。但是考虑到交通灯的工作，为了保证整个电路能持续方便的得到需要的电源电压，所以整个系统的电源取自最常见的交流电。2.3 系统工作原理系统上电后，或者是在系统复位之后，按下系统的设置键，可对红绿灯运行时间进行设置。如此时按下sw1键，则进入时间设置模式，可以通过sw2和sw4键进行设置；如此时按下sw4键，则进入自动模式。整个过程就是将存储时间的寄存器进行设置。接下来，系统必须先显示指示灯，以及led数码管，随后p1口接受到状态码值，p0口接受显示的时间值，p2口则用来选通led数码管的显示。在此同时，若周期是50ms，将用软件方法计时1s，到达1s就要将时间值减1，刷新led数码管。时间到达一个状态所要的时间，则要进入下一个状态判断和衔接，并装入次状态的响应状态码值以及时间值。当然，还要开启外部中断。当一旦紧急情况输入信号有效时，便进入中断服务子程序。所有红灯亮起，按下复位键，中断结束返回。3 系统硬件设计采用led动态扫描的交通灯控制系统电路原理图见附录3。系统由控制模块、通行灯显示模块、时间显示模块、电源模块四部分组成。3.1 控制模块 控制模块电路如图3-1所示。控制模块的设计是整个系统设计的核心，它对于整个系统的运行起到了至关重要的作用。单片机最小系统电路以及控制选择电路构成了此次设计的控制模块。单片机最小系统是指能使单片机完成工作的最简单的电路。它一般由单片机、复位电路和时钟电路组成。系统选用的单片机是at89s52单片机。单片机是产自atmel公司的一款8位单片机，与mcs-51系列产品兼容。它有40个引脚，在使用此单片机时，应注意的是其p0口，在作为输入输出口使用时，因为他是8位漏极开路的电路组成，所以必须外接上拉电阻。p3口除了作为输入输出口使用，还有第二功能，设计中主要用到的第二功能是p3.0和p3.1，它的作用是进行串行通信。设计主要是用来进行程序的烧入。单片机在+5v的电压下就能正常工作，由于没有用的外部存储器的扩展，所以引脚31要接高电压。时钟电路的连接是靠引脚18和引脚19完成。完成时钟电路的设计其实就是要完成两样工作:外部时钟电路的设计和内部时钟电路的设计。这两个电路的设计为单片机提供时钟信号。时钟电路中的电容一般没有什么严格的要求，但是为了单片机工作是有更好的性能，所以选择时不能过于随意，设计中选用30pf的电容。这样就可以保证单片机工作时一些参数的稳定性。晶振的选择一般有6mhz和12mhz，从编程和整个系统的设计方面考虑，选用的晶振频率为12mhz。复位电路的作用是当系统运行时，出现程序运行混乱或者是出现错误时，使单片机重新开始运行程序。一般情况下，只要复位引脚上，出现10ms以上的高电平，单片机的复位功能就能实现。复位方式有手动复位和自动复位，该处设计中采用的是自动上电复位。按键组成的电路的作用有四个，分别是设置、+1、-1和运行。它们对应的按键是sw1、sw2、sw3和sw4。实际生活中，对应不同十字路口，红绿灯所需要的时间是不相同的，比如，在行人和车辆很少的情况下，时间可以设置的短一点，但是人流量和车流量很大的地方，要设置的长一点，这样有利用交通的通畅。所以这四个按键的控制意义重大，它们分别与p1.0、p1.1、p1.2和p1.3相连接。而考虑到可能会遇到的特殊情况，例如重要领导视察，紧急车辆通过，大型活动封路等，还设置了紧急按钮，按下此按钮，所有路段的交通灯均显示红灯，所有车辆禁止通行。图3-1 控制模块原理图3.2 时间显示电路模块基于单片机的交通灯控制系统中，时间显示的质量是整个系统好坏的一个重要指标，而显示电路的作用就是用来显示十字路口各个方向的时间的。正常情况下，各个方向的显示时间是不一样的，它是由单片机进行控制的。显示电路中，是用led数码管来进行时间的显示的。led数码管可以在很小的电流下发光的。8段led数码管是有7个发光二极管和1个小数点组成的，如图3-2所示。图中显示的数字“8”，就是由a、b、c、d、e、f、g七段数码管组成的。不同的通电方式就会显示不同的数字。图3-2 led数码管led数码管一般分为共阳极和共阴极，设计中采用的是共阴极led数码管，所谓共阴极就是数码管的公共端接低电压，当其他引脚端有高电压输入时，对应的发光二极管就会发光，显示中采用的是动态显示。在显示的过程中，一般情况下，对于时间的设置不会超过100秒的，所以每个方向有两位数码管就可以了，他们的显示范围是0099，符合设计要求。四个方向就需要8位数码管。数码管是由单片机p0口进行控制的，但是单片机p0口的输出信号不足以驱动led数码管，所以要用到mc74hc573芯片进行驱动。mc74hc573芯片用来对单片机发出的信号进行放大然后驱动led数码管，设计中用到两片mc74hc573芯片，他们都是与单片机p0口相连接的，一片是用来进行led数码管的段选，还有一片是用来进行led数码管的位选。而两片mc74hc573芯片是否工作则由74hc02选择的，74hc02 相关参数见下一节。综合以上，设计电路如图3-3所示。图3-3 通行灯输出显示模块3.3 指示灯控制电路模块所谓“红灯停绿灯行”，所以在交通灯控制系统中，指示灯是必不可少的。指示灯有红、黄、蓝三种颜色，在现实生活中，灯的颜色和显示是在一起的，例如当路口是直行时，倒计时显示就应该为绿色。而设计中，由于各种因素的限制，所以显示值都是红色的，而其区别就是用发光二极管来进行区别。在此设计中共用到40个发光二级管。图3-4 74hc02引脚图和内部结构图指示灯电路是有p2口部分引脚控制的，具体的是由p2.2、p2.3和p2.4控制。中间通过2输入四或非门74hc02进行选择。2输入四或非门74hc02引脚图如图3-4所示。从引脚图中可以看出，74hc02有四个输出端和8个输入端，从内部结构图看，它有四个或非门。工作电压是+5v。它的输入与输出规则如表2-1所示。表2-1 74hc02的输入与输出规则aby001010100110因为在此设计中，所要用到的或非门个数是5个。在这5个当中，有2个是实现倒计时显示控制功能，有3个是实现指示灯显示控制功能。而因为一片74hc02只有4个输出端，所以必须用到两片，电路设计如图3-5所示。图3-5 通行灯输出显示模块3.4 电源电路模块一个系统能够正常的运行，也离不开电源电路的设计。电源电路的作用，就是为整个交通灯系统的运行，提供稳定持续的电源电压。在模型的设计中，只要有稳压的直流电源给系统供电就可以了。但是考虑到交通灯的工作，为了保证整个电路能持续方便的得到需要的电源电压，所以整个系统的电源取自最常见的交流电。系统中，需要用到的电源电压只有+5v。这个+5v电源电压主要是为芯片提供电源的，所以交流电转换而来的直流电源必须经过相关的处理才可以转变为所需要的电源。而在众多的稳压芯片中，lm78系列的稳压芯片是比较通用的，因图3-6 7805芯片引脚图此设计中选用lm78系列的稳压芯片进行电源电压的稳压。根据使用手册相关信息，可以确定符合设计要求的芯片是7805。7805芯片稳压输出值是+5v，其外形如图3-6所示。lm78系列芯片是三端正电源稳压芯片。用很少的外围元件就可以组成稳压电源电路。内部电路如图3-7所示。图3-7 lm78系列内部电路图芯片的内部主要的原理是负反馈。根据使用手册，7805稳压芯片的输入端只要输入的电压在10v，就可以输出5v的稳压值。但是要将交流电转变为10v的变压器不常见，所以将输入电压调整为12v。实践证明，12v的输入电压可以输出5v的稳定电压。这个12v的电压和7812的输出稳压值相同，所以要用到7812稳压芯片。对于lm78系列的芯片，它们输入的电压都是直流电源。在设计中，首先要将交流电的电压转换成符合输入要求的电压，此时要用到的器件是变压器。220v转18v的变压器所转换而来的电压符合设计的要求。但是转换而来的电压是交流电，所以要用整流桥堆进行整流。整流桥堆一般由两个或四个二极管组成。其中由两个二极管所组成的桥堆称为半桥，由四个二极管组成的桥堆称为全桥。经整流桥堆整流之后的电源还要进行滤波，选用较大容值的电容进行滤波效果较好，此处的电解电容的容值一般选用2800f。经电解电容滤波之后，就可以得到温度的18v电源电压。然后将这个稳定的电源电压输入给7812，经过7812稳压之后就能得到12v的稳压电源。将这个12v的电源电压输入给7805，就可以得到5v的稳压电源，整个系统的电压就来自此处的5v电源电压。设计的电源电压电路如图3-8所示。图3-8 电源模块电路图4 系统软件设计4.1 主程序设计主程序是整个软件设计的核心，作用是负责管理总体程序，其中包括初始化部分与人机交互设定部分。由于采用动态扫描方式显示时间，因此主程序大部分时间要调用扫描显示程序。主程序流程图如图4-1所示。图4-1主程序流程图4.2 定时中断服务程序定时中断服务程序主要用于指示车辆与行人通行的设计，按照通行规则，中断服务程序流程图如图4-2所示。数码管通过单片机定时器以一定时间间隔刷屏，当时间间隔小于人眼所能分辨的最小时间间隔时，所观察的数码管显示稳定，从而使时间正常显示。图4-2 中断程序流程图 通行规则如下： a.车辆南北方向左拐、东西方向禁行，所有行人禁行。南北方向左拐通行时间为20s。直行比左拐滞后5s开放。 b.车辆南北方向直行、各路右拐，东西方向禁行，南北方向行人通行。通行时间为30s。东西方向比南北方向滞后5s开放。 c.车辆东西方向左拐、南北方向禁行，所有行人禁行。东西方向左拐通行时间为20s。直行比左拐滞后5s开放。d.车辆东西方向直行、各路右拐，南北方向禁行，东西方向行人通行。通行时间为30s。南北方向比东西方向滞后5s开放。 交通灯的4种通行规则，是以给控制红绿灯端口送控制码的方式实现的。它的原理是，将不同情况控制的交通情况信息，转换成为能够识别的控制码。红绿灯指示功能通过t0定时中断服务程序实现。红绿灯控制转换逻辑表如表4-1所示。定时器t0定时溢出中断周期设为60ms，中断达到20次的时候，就会对整个调用程序实行一次减一操作。设计中总共有4中交通规则，因而被编译成4种不同位断的控制码。控制码分为5个时间段：6050s、5030s、3020s、2010s、100s。交通管理定时功能流程图如图4-3所示。图4-3 交通管理定时功能程序4.3 特种车中断服务程序将按钮sos按下，给int1引脚输入低电平信号来模拟特种车通过信号，此时外部中断1被触发，中断处理流程如图4-4所示。图4-4 特种车中断服务程序流程图4.4 算法分析a.定时器/计数器本设计涉及到6050s、5030s、3020s、2010s、100s五段计时，首先须将它们转为16进制代码。 60=316+12=3ch 50=316+2=32h 30=116+14=1eh 20=116+4=14h 10=016+10=0ahb.定时时间初值与tmod的设置t0、t1为16位定时器，由于定时时间大于8192s，应选用工作方式一。由于晶振频率为12mhz，tcy=1s，故有 t=（65536-x）tcy=（65536-x）1s =50ms计算初值 x=15536=3cb0h。即th0=3ch ，tl0=0b0h。tmod的格式如表4-1所示。表4-1 tmod的格式d7d6d5d4d3d2d1d0gatec/m1m0gatec/m1m0tmod各位的内容确定如下：由于定时器/计数器0设为定时器，选用工作方式一，所以c/(tmod.2)=0，m1(tmod.1)=0，m0 (tmod.0)=1，gate(tmod.3)=0；定时器/计数器1没有使用，相应的d7d4为随意状态“x”。若取“x”为0，则（tmod）=00000001b=01h。c.中断系统ie的取值ie的格式如表4-2所示。表4-2ie的格式d7d6d5d4d3d2d1d0ea-et2eset1ex1et0ex0ie每一位都由软件置1或清零。本设计中cpu允许中断即ea=1，定时器/计数器0中断允许位et0及外部中断0中断允许位ex0可申请中断，即et0=1，ex0=1，其余不允许中断，均设为0，所以ie=10000011h=83h。5 系统仿真与调试单片机系统设计好之后，需要对 系统进行调试，调试分为软 件、硬件以及系统调试。软件调 试可以在电脑上很容易的实现，但硬 件及系统调试必须在实物的基础上，即元器 件焊接在电路板上之后才可以调试，因此系统采用仿真软件来代替硬件调试。5.1 系统仿真 采用单片机系统仿真软件proteus，不需要实物也可在电脑上进行硬件及系统调试。proteus是世界上著名 的仿真软件，其最大的特色是能够对单片机进行系统仿真，并且能将软件仿真、pcb设计和模型虚拟仿真软件相结合的目前唯一一款软件。 proteus中提供了丰富的元器件，硬件系统设计好之后，利用proteus画出原理图，将keil软件编译好的.hex文件加载到原理图的单片机中，这样就可以利用keil生成的文件进行原理图仿真。在没有实物的基础上可以模拟系统的运行，为以后做实物作为参考依据。设计的仿真图如图5-1所示。图5-1 系统仿真图交通控制系统运行如图5-2所示，此时，车辆东西方向左拐、南北方向禁行，所有行人禁行。东西方向左拐通行时间为20s。图5-2 交通控制系统仿真运行图一交通控制系统运行如图5-2所示，此时，车辆东西方向禁行，南北方向直行，南北方向行人通行。黄灯闪烁时间为5s。图5-2 交通控制系统仿真运行图二5.2 系统调试5.2.1 通行灯输出调试对于通行灯输出程序的调试，首先看左拐灯、直行灯、右拐灯、行人灯是否能正常工作。编制了以下测试灯亮灭的程序： org 0000h start: mov a,#0aah;让东西南北四个路口的四个红灯全亮 mov p1,a mov p2,a acall delay ;延时一段时间 mov a,#55h ;让东西南北四个路口的绿灯全亮 mov p1,a mov p2,a acall delay ;延时一段时间 sjmp start; 到start处循环以上操作 delay: mov r7,#01h ;延时子程序 mov r6,#81h dl1: nop nop nop djnz r6,dl1 djnz r7,dl1 ret将上述程序输入电脑，经仿真器传输到系统运行后，发现有一红灯不亮，而其他指示灯都按指令运行出现正确的结果。经修改，每个指示灯均能正确的显示了，至此，说明通行灯的接线完全正确。对于整个电路的通行控制，编制了相应的程序（程序段见附录1中的t0中断服务程序）多次、反复调试，直到逻辑关系正确。调试时南北方向、东西方向指示灯同时进行。5.2.2 时间显示模块调试对于时间模块，首先看显示的数字是否正常，显示的亮度是否合适。对于图2-3所示的电路，尽管led数码管为共阳极，但是各位的位选为p3.0，p3.1，p3.2经pnp型晶体管9012后提供，p3.i(i=0，1，2)必须提供低电平才能点亮相应的显示器，须输出clr p3.i指令(i=0，1，2)。先编制了led静态显示的程序，测试p3.i引脚上的led是否可以正常显示，相应程序如下：org 0000h start: mov a,#01h mov dptr,#tab ;取段码表地址 movc a,a+dptr ;查显示数据对应段码 mov p0,a clr p3.0 ; 开启p3.0口 setb p3.1 ; 关闭p3.1口 setb p3.2 ; 关闭p3.2口 sjmp start tab: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h， end5.2.3 特种车中断程序调试将附录1中的119、120特种车程序进行调试，所有绿灯自动关闭，红灯全亮。5.2.4 实验结果对实验板通电后，显示器从60s开始倒计时，每秒钟自动减一，四个路口的红绿灯按通行规则正确显示。显示图片如图3-1所示。将s1开关打在合上的位置，显示器从60s开始倒计时，每秒钟自动减1，四个路口的红绿灯按通行规则正确显示。按下s3按钮，所有绿灯全部关闭，红灯全亮，呈现特种车辆放行状态。实验结果表明，本次设计并制作的交通灯可以很好地满足设计任务书的要求。6 结 束 语本论文在深入探讨分析交通控制原理的基础上设计出了一套基于单片机的交通控制系统，通过阅读大量相关文献，对当前交通控制技术有了比较深入的了解，并在此基础上进行了硬件选型和软件系统的设计，经过在实验室调试，分析并验证了设计方案的可行性。在开发过程中，运用了proteus开发软件，在编程方面使用了汇编语言。课题完成的主要工作与结论如下：a. 阅读了大量资料，对交通控制系统进行了综合分析，明确了论文的方向，确定了基于at89s52单片机的研究与设计的总体设计方案；b. 分析了具体要求，题注硬件总体设计方案，对硬件进行了选型。c. 深入分析、总结了系统软件部分的原理，基于protues进行了软件系统的设计。d. 经过实验验证，本系统准确达到了本次设计的要求，进而验证了系统的可行性。通过本次设计，本人的知识领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步提高，同时提高了分析和解决实际问题的综合能力。另外，也培养了自己严肃认真的科学态度和严谨求实的作风。让我对交通控制系统有了更深入的认识，也了解到现有交通控制系统存在的不足。希望通过努力，最终能将本系统修改为可以指挥交通的应用型系统，弥补现有交通控制系统的不足，为交通系统的发展贡献一份力量。由于本人水平有限，本次设计还存在一些不足之处，请评阅与答辩的各位老师批评指正。参考文献1 王幸之. at89系列单片机原理与接口技术m.北京: 清华大学出版社，2010. 2 孙承志，徐智，张家海，吉顺平.单片机应用技能实训m.北京: 机械工业出版社，2009.3 肖宝兴.单片机程序设计实例m.北京: 机械工业出版社，2011.4 王时军.单片机原理及接口技术（修订版）m.北京: 机械工业出版社，2011.5 武红军.世界流行单片机技术手册美国系列m.北京: 中国电力出版社，2010.6 廖常初.单片机基础m.北京:机械工业出版社，2007.7 岳庆来.单片机原理及接口技术m.北京: 机械工业出版社，2009. 8 贾德胜.电子线路cad实用教程m.北京：人民邮电出版社，2006. 9 朱渔.单片机应用技术大全m.上海：华东师范大学，2010.10 姜义初.单片机课程设计指导d.四川：电子科技大学，2005.11 王凤杰.基于at89c51单片机的交通灯系统设计d.青岛：青岛大学，2007.12 连志勇.单片机课程设计d.西安：西安建筑科技大学，2005.13 张宏滔.基于51单片机的智能交通信号灯控制系统d.浙江：浙江工业大学，2002. 14 郑新志，樊育，郑兆生.基于at89s51单片机的交通灯控制器仿真及实现j.山东轻工业学院学报，2007,21.(3）：37-39.15 宗群，王朝阳，岳有军，雷小锋.基于单片机的交通信号灯控制系统设计j.中国期刊网，2000,22.(7）：23-25.16 孙亮波，桂慧，李志杰，卢崇.创新出奇红绿灯j.工业控制计算机，2009，22.(7）：39-42.17 罗锋华，房驰.具有倒计时功能的单片机交通灯模拟控制系统设计j.电机与控制应用，2010，37.(11）：42-49.18 赖捷.红绿灯的发展史j.看历史，2010.1219 刘学军.城市交通存在的问题及对策分析j.今日中国，2009.20 雷丽文.微机原理与接口技术m.电子工业出版社，2007.2. 21 张毅钢.单片机原理及应用m.高等教育出版社，2008.11. 22 张毅坤.单片微型计算机原理及应用m.西安电子科技大学出版社，2008.23 李朝青.单片机原理及接口技术（第三版）m.北京航空航天大学出版社.2005. 24 何立民.单片机技术的现状与未来j.中国计算机报，1995.no.30.25 童诗白.华成英.模拟电子技术基础m.高等教育出版，2006.26 谭浩强.c程序设计教程m.清华大学出版社，2004.27 刘娟.单片机c语言与protues仿真技能实训m.中国电力出版社，2007.致 谢本设计是在林老师的亲切关怀和悉心指导下完成。在设计的整个过程中，林老师不断给我指明方向，指导我抓住问题的关键。林老师对我言传身教、关心备至，正是她孜孜不倦的教诲与细致入微的关怀激励着我完成了本次毕业设计，学生无限感激，将会永远铭记在心，在此，谨向林老师表示衷心的感谢。导师敏锐的思维、开阔的视野、严谨的治学态度、丰富的科学经验、渊博的理论知识、一丝不苟的学术作风、正直宽厚的为人品格都给我留下了深刻的印象，使我终生受益。在完成设计期间，还有许多老师给予了我极大的帮助，pcb设计方面，老师给予了热情的指导，在此向他们表示衷心的感谢!特别感谢张汝超、朱佳泽、李露、张雷和周希望同学给予我在学习上的大力支持与无私帮助。十分荣幸我们有一个融洽的集体，感谢电气学院b自动化091的全体同学的帮助和勉励，同窗之谊和手足之情，我将终生难忘！最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，正是他们在物质和精神上的支持和帮助，我得以顺利完成学业。谢谢你们!附 录附录1 程序清单；*；交通灯控制程序；*；;=; cnotral system of