基于单片机的交通灯管理系统设计.doc

毕 业 设 计题 目 基于单片机的交通灯管理系统设计 毕业设计（论文）原创性申明 本人郑重申明：所呈交的毕业设计（论文）是本人在导师指导下独立进行的研究工作所取得的研究成果。设计（论文）中引用他人的文献、数据、图件、资料，均已在设计（论文）中特别加以标注引用，除此之外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。毕业设计（论文）作者签名： 日期： 年 月 日毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交设计（论文）的复印件和电子版，允许设计（论文）被查阅和借阅。本人授权华东交通大学理工学院可以将本设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编毕业设计（论文）。（保密的毕业设计（论文）在解密后适用本授权书） 毕业设计（论文）作者签名： 指导教师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 摘 要我们所生活的这个社会是一个时时刻刻在不停发展的社会，然而由于我们的祖国拥有庞大的人口，在各个方面的资源都很紧张，在交通管理方面更是这样的。每天都会发生交通事故、好多地方都拥堵不堪，人们都希望有良好的交通。使用一些先进的技术，更加合理的来改善交通的现状。因为在一些十字路口是没有交通灯的，就算有红绿灯也是很不合理的，我通过仔细的观察记录并且和实际通行状况做了分析对比，结果得出那种交通灯是固定不变的。也就是说，无论在什么时候，红绿灯交替闪烁的时间是不会改变的。这是很不科学的，因为各个方向车俩通过的数量是由很大差别的。就是因为这个问题可能造成资源的浪费，使交通通行的效率不高。我做的这个课题就是运用8051单片机结合车流量检测电路能够很好的解决这个问题。本设计的核心是8051单片机来完成对整个工作工程的掌控。由8051单片机、内部时钟电路、按键手动复位电路构成最小系统，并外连车流量检测电路、调整电路等形成一个整体的电路。关键词：交通灯；8051；最小系统 Abstract We live in a society which is always in constant development, but because our country has a huge population, resources are very tight in all aspects, especially in traffic management. Accidents happen every day, a lot of places are too crowded,and people some want to have good traffic. Using some advanced technology to improve the situation of traffic more reasonably. In some intersections there are no traffic lights, even if there are, they are very unreasonable. Through careful observation and comparative analysis with actual traffic situation, I found the result that traffic lights are fixed. That is to say, regardless of the situation prevailing in all directions, the time between traffic lights will not change. This is very unscientific, because the number of vehicles in each direction is significantly different. This problem may cause a waste of resources, so that traffic transportation is not efficient. I am going to do this task to use the 8051 SCM combined with traffic detection circuit to solve this problem.The core of this design is to use 8051 SCM to complete the entire control of the work project.8051 SCM, the internal clock circuit, and button manual reset circuit constitute the minimum system. Besides, external traffic flow detection circuit, adjustment circuit and other circuits form a whole.关键词：交通控制，传感检测，8051单片机，异常状况判别及处理Key words: tTraffic lights ；8051；minimum system目 录摘 要1Abstract2目 录3第一章 绪 论11.1 单片机交通控制系统形成背景11.2 交通信号灯的作用11.3 我国与先进国家的差距11.4 交通控制存在的问题21.5 系统设计的主要工作2第二章 交通灯管理方案32.1 通行方案确定32.2 系统的优点42.2.1 倒计时显示42.2.2 应急电路52.3 单片机交通控制系统的基本构成及原理5第三章 硬件电路的设计73.1 硬件总电路构成及原理73.1.1 电路结构73.1.2 工作方式83.2 单片机的确定83.2.1 机型的特点83.2.2 8051单片机的基本特征93.2.3 8051外部引脚93.2.4 8051单片机基本的工作结构103.3 其他重要的电路123.3.1 车流量的检测123.3.2 违规电路133.3.3 输出器件13第四章 软件设计164.1 绘制程序流程图164.2 子程序的设计184.2.1 软件延时原理184.2.2 中断方式184.2.3 红绿灯显示与类别184.2.4 车流量检测指令194.2.5 紧停及违规指令194.2.6 调整红绿灯20结 论22参考文献23第一章 绪 论1.1 单片机交通控制系统形成背景通过30多年的发展，咱们的已经很有钱了，常常有句话说的好：要致富，先修路。交通工具也是多种多样的，在各个城市每条道路是都装有红绿灯。其实在10世纪初就有这一技术了。至今200多年的约克城，它位于英国的中部，女性穿红、绿颜色的衣服有不同的身份。身穿红衣服的女人是已婚的，身穿绿色衣服就是未婚的女人。那时，在英国会议大厦的前面总是有马车撞人的事故，受红绿衣服的构想，在19世纪中期，英国机械工程师德哈特设计安设的灯塔，上面挂着红色和绿色提灯-煤气信号灯，这信号灯就是第一盏城市交通信号灯。在灯塔下面，警察拿着长杆可以任性的转换提灯的颜色。可惜的是煤气灯在23天的时候发生了爆炸自灭，并且当时在上班的警察也为此献出可贵的生命。从那以后，信号灯在城市就被取缔了。直到1914年，第一个还原红绿灯的是美国一个叫克利夫兰都市，可是此时利用的是“电气信号灯”。此后在美国各大城市都出现了交通信号灯。现在，交通管理也是老百姓生活中非常重要的一部分，时刻影响着人们的生活和工作。由于我国人口众多，交通管理也是异常的复杂。为了使人们能够拥有高效稳点的通行，不仅要有交通规则，还要有科技的手段有效的管理。1.2 交通信号灯的作用现在的生活方式与从前相比是翻天覆地，从前的交通状况无法满足现在的交通需求，新事物的发明发现是因为人们对现状的不满才不断产生的，由于对交通的安全高效的要求，所以出现了对交通控制的发展。1850年初，城市交叉口的交通增长带来了安全和拥挤问题，出世为世界上最早的拉上窗帘的自动交通信号灯。在1868个城市交通控制中，英国工程师NAIT安装了红色和绿色的煤气灯在西敏寺街交叉口，用来控制车厢通行。但瓦斯爆炸引发的交通信号灯几近隐没了快要五十来年。1914，克利夫兰，芝加哥，纽约和美国的交通灯，让我们看到了新的希望，这是由电力驱动的，现今该信号灯已经没有太大的意义。在1926英国第一次安置了自动化管理交通信号灯控制器，是全世界城市交通自动化统制的首站。 “定时”的方法来主动的控制初期利用的交通信号灯，如此的控制在初期的交通流程中能够起到了必能的功效。但跟着汽车产业的成长，车辆的增添，路况不定性变化的提高，单一的“定时”模式已经不能满足客观需求模式，这么多的信号控制器，取代了传统的控制器只有一个模板的控制器。 早在30世纪第20年，美国启动控制器，车辆同时驱动信号的专研，为气动橡胶管探测器在英国车辆检测器。车流量启动控制器的特征是能够依据车流量电路来管理绿灯时段的长度调整绿灯亮的期间，获得更高效的效率，削减车流量在交叉口的耽搁，有强大的灵活性相比按时管理。车辆的特性控制促进了车辆检测技术的发展。如充气橡胶管探测器，光学，雷达，超声波，微波，红外线和环形线圈检测器等。自动管理，都邑门路交通监控和交通数据收集体系，使用中最广泛的是线圈车辆检测器。 计算机技术已成为一种新的动态交通控制技术的发展，这是由一个城市或地区来实现的，而不是简单的整体交通控制系统接线。20世纪60年代，多伦多，加拿大在1964实现了一个适用的计算机控制信号，这一组交通信号是由和谐控制系统IBM650型计算机管理的，实现了世界上初次电子数字计算机的交通控制系统。 可以说，现今100年的成长过程中，门路交通信号控制系统阅历了从手动到主动，从牢固到轻巧的工作时段，从没有感应管理，到有感应管理，从一个控制点的躯干控制，到通过长期网络来控制程序。 运输的快速增长是有限的道路施工和车辆增多的原因，道路资源的高效率的利用，能够减少的阻塞性和抢劫银行没有得到有限的控制。此外，为整个运输车辆的许多实际调整传输路线并联也是很有必要的。 城市交通管理汇集是动脉，个别市级产业文化的意味。人们对房地产相关的交通，安全和时间的要求都是有要求的。交通控制技术具有良好的科学技术来保证，它能带来很有价值的物流资源和人们的出行的便捷，确保交通安全线的畅通，以确保旅行的时间和地点的合适，缓解物流，甚至通道使用时间也会延长。1.3 我国与先进国家的差距TRANSYT与SCOOTS控制系统属于英国、SCATS控制系统是属于澳大利亚的，在这个时代这几种非常经典的城市道路交通信号控制系统得到广泛的发展与运用。自适应理论在信号机的不断升级过程中始终是各大实验室使用的方法，其中就有SCOOTS系统。美国的利桑那大学开发的RHODES的系统就是国外利用自适应理论在交通控制系统中研究的成果。中国在交通层面来说相对是落后的，直到1949年建国后才有所进步，因为社会主义需要发展与各种准备比较完善，所以打造快捷完善的交通系统。城市交通是一庞大及繁杂并不单一的问题，需要从很多方面一起着手解决，使我们的生活更加美好。因为国家良好的政策和我们祖国老百姓辛苦的劳动，我们国家是越来越有钱了，同时买的人越来越多了，所以对交通提出了严峻的挑战。所以学习外国先进经验，运用在中国城市的交通规划、建设和使用，使我们的城市交通系统更加完善。1.4 交通控制存在的问题由于我们国家的人民努力工作，现在赚的钱越来越多，吃的好用的好，好多人买车能力大幅提高，使以前的公路不足以通行。以往道路上只有稀稀拉拉的汽车，现在已经是拥堵成患，节假日更是在公路上排着长长的，甚至寸步难行。由于现在车流量很大，交通灯的控制还在持续的发展过程。交通信号灯控制和人工智能技术在城市道路中使用与发达国家还有一些差距。正是如此才导致我们在马路上总是看见发生车祸，有的还好严重当场就去世了，甚至四肢不齐。发生车祸更是造成巨大的损失，小的造成堵车使城市的通行量下降，这使得交通运输率严重下降。1.5 系统设计的主要工作 基于单片机交通灯管理，可以控制信号灯处于何种状态，从而现实交通状态的控制。另外，还可以通过安装LED数码管更直接向行人展示倒计时，让人可以做好准备。 1 利用单片机为核心设计一个具有特定功能的十字路口交通灯。 2 要求单片机直接控制信号灯的状态变化，符合一般交通通行的具体要求，能用发光 二极管的闪烁状态给出提示信息，更具人性化。 3 叙述本设计的工作原理和设计要点。 4 讲述本设计方案设计，控制电路基本构成，给出硬件原理图。 5 论述控制电路软件设计思路及相关源代码，要求能够利用汇编语言编写程序。 6 系统软件流程的设计的环节：完成任务的分析和落实算法、经过算法画出程序流程图、通过程序流程图编写汇编语言源程序、在计算机里调试、程序的下载【5。 第2章 交通灯管理方案2.1 通行方案确定东西方向、南北方向俩通道相交于十字路口，在每一时刻有且仅有一个方向通过，另一个方向是不能通过，通过一些时间后，通过方向和不通过方向切换。详细的形态见下所示：黑代表灯亮，白代表不亮。状态1一直切换到状态6，这样就是一个周期，然后一直循环。具体见图2.1：图2-1通过情况当东西信号灯红灭、信号灯绿亮，南北信号灯黄灭、信号灯红灯亮，倒数20秒。此时，正常通过的道路是东西向，不能通过的道路是南北向。当东西信号灯绿灭、信号灯黄亮，南北信号灯红亮，倒数2秒。此时，所有车都要等待切换除非正在通行。 当南北信号灯红灭、信号灯绿亮，东西信号灯黄灭、信号灯红亮，倒数20秒。此时，正常通过道路的是南北向，不能通过的道路是东西向。当南北信号灯绿灭、信号灯黄亮，东西信号灯红亮，倒数2秒。此时，所有车都要等待切换除非正在通行。用图来表达我们它的联系如下：表2-1交通状况和交通状态四个方向都有红灯、绿/黄灯和LED灯2个，每一个路口，看到红灯不能通过，绿灯的通过，然后黄灯亮警示将切换。状态及状况如表2.1所示。特别提醒：灯不亮是0，灯亮是1。2.2 系统的优点实际的交通情况和这种设计很相似，而且还有倒计时显示，流量检测和调整，交通违法处理和应急处理等功能。2.2.1 倒计时显示驾驶员和行人可以通过倒计时显示，结合信号灯不断的变化做出是“等待”还是“通行”合理的判断。有倒计时的显示让人在等待的时候可以看到希望，不会让人产生不好的情绪，也可以合理的选择车速。通过倒计时的显示人们可以做出正确的判断，使通过路口的效率更高。2.2.2 应急电路马路是总是会发生交通事故，假设警车，游行队伍和其他紧急车俩通过等，我们都应该保障其尽快的通过，毕竟我们是文明、和谐的社会爱护每一个人的生命安全及公共财产安全。即在控制系统中增加这一个按键，就可以实现这个目标。2.3 单片机交通控制系统的基本构成及原理单片机是中心能对LED灯有效的控制，在所有的时间段监控、调整一切的线路。由于能通过车流量电路与违规检测电路的收集路面的具体情况，再通过CPU分析处理得到的数据，然后可以对此有对应的控制调整。因为其中连有蜂鸣器，可以通过它来输出信号，人们就可以得到信号后做出相应的动作。复位电路、时钟电路、I/O口等组成8051单片机的最小系统。除外，还连有违规电路、车流量检测电路、LED灯的显示等。构成图如图2.2所示。 图2.2 构成图 这个系统是非常灵活的，可以手动调整来达到对交通灯的及时的管理。如果在工作过程中收集违规的车俩和应急的有效信号时，可以马上中断工作，避免造成交通事故。在一些不太繁忙的路口上，可以选择自动工作模式。此时也会对车流量完成统计并分析，当需要调整时，也可以通过按键来调整，使其具有良好的通行效率。第三章 硬件电路的设计3.1 硬件总电路构成及原理 用8051单片机外接时钟电路和复位电路构成最小系统，这个最小系统就能够完成这个设计的全部管理效力。另外12个单向导通的二极管形成4组红绿黄3种颜色的信号灯。车流量检测电路主要的作用是搜集数据的，光耦传感器是检测违章的车俩。一些按键可以完成设定时间、选择工作方式、应急状况的处理是由一些按键调理的，报警装置是蜂鸣器。 3.1.1 电路结构 这个系统的中心是8051单片机，主要结构包括各种输入、输出信号的电路图。其中电路图包括手动操作就可以恢复到原始状态的电路、违规电路、计算有多少车通过的电路、内部时钟电路、LED等组成的。 8051单片机有40个引脚，可分为：电源、时钟、控制与I/O口。内部时钟电路是连在XTAL1(18脚）与引脚XTAL2（19脚）上的，手动复位电路是连在引脚RST（9脚）上的。红黄绿的颜色的控制线是连接在P2口的，车流量检测电路是连在INT1/P3.3（13脚）上的，违规电路是连在INT0/P3.2（12脚）上的。原理图3.1所示。图3.1电路原理图3.1.2 工作方式 第一，在刚开始就可以通过按键选择工作方式，分为红绿黄系统自动的时间和通过调整红绿黄的时间。要想系统处于自动工作方式只需要按下S3键；要想系统处于自己设置的工作方式按下S4键，然后再通过按下S2键S3键来调整好红绿灯的具体是多少时间。时间寄存器就可以通过这个方式进行调整的，和是否有必要来确定车流量的检测和调整。第二，本方案要先表达是红绿黄灯亮的情况和倒计时的情况，然后刷新P2口的状态码值，P0口是控制倒计时各位的数值，P1口是控制倒计时十位的数值，这个的周期是50ms，用程序的方法计时1s，有一个周期就将显示的数值减1s，同时更新LED灯的数值。 满足某一个情况的时间的全部要求，就要跳到下个状态，还要填好次情况的时间值和状态码值。从一开始就有外部的2个中断是启动的，分别是车流量检测信号的接收和违规信号的接收。如果有车俩违规就开始计算，当车俩超过设定的数值中断开始，并且禁止车俩通过和开启蜂鸣器。只有按S2键时中断完成返回。 在经过一个周期，假设是系统工作方式，就会整理分析车流量的具体数量，比较各个方向的通过状况，通过调整来达到良好的工作方式。3.2 单片机的确定3.2.1 机型的特点单片机现在已经应用很广泛了，在很场合都有用到并还很小所以也叫为“微控制器”。单片机具有集成度高、功能强、结构简单、易于掌握、应用灵活、可靠性高、价格低廉等特点，广泛应于工业控制、智能仪器仪表、机电一体化产品、家用电器等各个领域【5】。我把单片机的发展瓜分成四个不同的时段：第一个时段，单片机刚刚出来是非常的简单的，是双片形式功能很少。第二个时段，单片机在这个时候性能还是很低的，虽然是一个完整的计算机，不过其内部的东西很少。第三个时段，单片机的功能已经很完整了，有8位的CPU、定时器计数器是16位的、I/O口等功能已经很不错了。第四个时段，处理器不断升级，功能是越来越强大。正在向高性能、大容量、微型不断的发展。单片机特点：1) 总线的结构可以减少引线，使成本很低2) 单片机的芯片内是有很多外围功能的电路，体积很较小。 3) 控制能力是很准确的。4)工作电流很小充分发挥低功耗的优点。 3.2.2 8051单片机的基本特征8051单片机的基本特征如下：1.4K字节的只读存储器ROM；2.随机存储器RAM：128字节的低RAM与21个特殊功能寄存器SFR高128字节；3.其中有2个优先级，5个中断源；4.32个I/O线P0低地址还有数据总线、P1没有第二功能、P2高地址与P3第二功能；5.单片机复位后堆栈的栈低是内部RAM07H单元；6.程序状态字PSW既可以按字节操作又可以按位操作；7.可以按位进行逻辑计算，即位寻址；8.最大可以扩展成64k的数据存储器与64k的程序存储器；9.PC是16位的计数器，它不属于特别功能寄存器，寻址范围是64KB；10.CPU时序最小的是时钟周期；11.1字节的指令有49个，2字节指令有46个，3字节指令有16个；12.可以通过汇编语言指令与机器指令一一对应。3.2.3 8051外部引脚典型的芯片8051单片机是40个引脚的，双列值插式DIP方式封装，40个引脚有不同的类型：电源、时钟、控制与I/O引脚。电源一般来说是提供+5V的，还有要接地。时钟XTAL1余XTAL2一边接一个。RST/Vpd是复位端，单片机的时钟周期工作时，这个引脚出现2个机器周期就可以复位啦。I/O线有P0、P1、P2、P3口，其中P0口和P3口既可以按字节操作，也可以按位操作，他们都有第二功能。 图3.2 8051单片机引脚及功能 3.2.4 8051单片机基本的工作结构 手动复位电路、内部时钟电路、I/O口等构成8051单片机的最小系统。（1） 时钟电路 单片机的时钟电路能够提供时钟信号，而这个时钟信号是单片机工作必须要有的，因为时序是每个动作在时间上都有关系的。单片机是在时钟电路产生的时序的唯一的指导下完成工作。8051单片机芯片内部有一个高增益反相放大器，XTAL1为输入端，XTAL2为输出端，在XTAL1和XTAL2之间连好时钟电路，即是个稳定的自激的时钟器。单片机的时钟信号是时钟电路发出时钟脉冲经二分频后形成的。能够起到稳定频率，微调作用的是电容，它们值的范围在5-30pf，我在这里取30pf。8051单片机往往选择晶振的频率为1.2-12MHz，我在这里选择12MHz。见3.3所示图3.3 内部时钟电路方式（2） 手动复位电路单片机刚开始的操作是复位，还有就是在单片机出现异常时，也可以复位，比如程序运行出错、系统死机或者是在死循环的情况想。见3.4所示图3.4 手动复位电路上电复位、手动复位是俩种复位的形式。按键手动复位是经过人完成的，这个过程也就是在上电的时候使8051单片机一直处于复位的状况，直到完成。（3） EA引脚怎么样设定 到底是进入内部ROM还是外边ROM是通过EA引脚的高低电频确定的。假如EA引脚为1时，8051单片机进入片里面的ROM；如果EA引脚为0时，则直接进入片外ROM。这个方案需要的单片机片内的够用，直接从内部选用，只需要给EA引脚接1（高电频）就行。3.3 其他重要的电路3.3.1 车流量的检测因为我们需要对路口的交通情况有详细的了解，于是就有了我们的车流量的检测电路。打个比方，在一路口上，东西方向每小时有500俩车通过，而南北方向每小时只有100俩车通过。如果两个方向的通行时间一样的话，那是这种分配是不科学的。有了车流量检测就可以使单片机做出处理，调整各个方向的通行时间。车流量检测电路如图3.5。 图3.5车流量检测电路这个电路的核心是光电耦合器，是通过光来传输信息的，输入装置与输出装置是没有任何关系的，完全分开的。是因为电位有高低区别，在不同电路之间的耦合。光电耦合器优点：不需要接触的、适应的场合很广、能用很长时间、反应速度也很快等。光耦TLP550是东芝生产出来，是进口的质量还不错。工作原理：若1.2引脚之间的电压为正，使发光二极管正常导通，控制的发光二极管变亮，同时使得输出端的光敏二极管也导通。这样输出端的基极相当于与4引脚连接，其电平为高，使得三极管导通，及6.7两个引脚导通。由于7引脚接地，这样输出端6叫就为低电平。在现实中，4、6引脚通常会连接一个电阻。这就有当1、2引脚的电压不足使发光二级管导通时，输出端三极管就不导通，就相当于输出端6引脚通过一个电阻接到了4引脚上。相对于后面的连接电路来说，其为高电平。这可以通过控制1.2引脚之间的电压达到的水平，以控制输出引脚6，隔离电压耦合效应。当开关连接方式如图，LED灯导通，单片机捕获一低电平。当开关断开时LED不导通，单片机捕获一高电平，单片机可以通过捕获是否高电平做出相应的调整以达到目的。3.3.2 违规电路这个电路主要是用了超声波的传感器，当有车俩违法驾驶或者停车的话，就会被记录。 图3.6违规检测电路但在另外的光敏二极管的使用，还需要使用晶体管，三极管模型是9013。由于环境的因素要在电路中添加三极管作为其开关。该设计的工作原理为，连接到电源的光敏二极管，三极管还有隔离功效。当光敏二极管不导通是，三极管的基极是低电平，发射基于基极之间的电压差为零，三极管不导通，检测口的电压是高电平。同样，当光敏二极管，三极管的基极电压高，基极和发射极之间的电平差高，三极管，电压检测端口低。所以我们可以根据其原理来判断是否有车违规。3.3.3 输出器件（1） 倒计时显示8个LED灯数码管分别在4个方位的上方，也就是每个方位有2个显示器。分别用P0口连接十位的数字，P1口连接个位的数字。每个路口的通行情况不一样，可是显示的倒计时的数字是一样的。并且这个LED数码管是共阳极的。如图图3.7 LED灯的连线方法（2）蜂鸣器电路如果车俩违规就开始计算，当车俩超过设定的数值中断开始，并且禁止车俩通过和开启蜂鸣器。只有按S2键时中断完成返回。P3.4接晶体管基极输入端，当P3.4输出低电平时，晶体管正常导通，蜂鸣器两端获得约+5V电压而产生蜂鸣音（报警）；当P3.4输出高电平时，三极管截止，蜂鸣器停止发声。图3.8三极管驱动蜂鸣器电路 （3） 按键设计图3.9按键设计 在刚开始就可以通过按键选择工作方式，分为红绿黄系统自动的时间和通过调整红绿黄的时间。要想系统处于自动工作方式只需要按下S3键；要想系统处于自己设置的工作方式按下S4键，然后再通过按下S2键S3键来调整好红绿灯的具体是多少时间。时间寄存器就可以通过这个方式进行调整的，和是否有必要来确定车流量的检测和调整。第四章 软件设计我们的程序设计是通过汇编语言来完成的，其实汇编语言就不难学的。可是要简单的程序编程运行速度高，并不是简单的。汇编的形式我们有2种一个是人工编程还一个就是电脑编程,。人工编程就是我们用自己的大脑翻译成机器能够读懂的指令的方法。手动编程是很慢的，还总是发生错误，那些复杂繁多的源程序我们无法吃的消。于是就机器汇编，就是让机器代替我们人的脑袋编写程序。4.1 绘制程序流程图图4.1中断流程流程图如下图: 图4.2总流程 控制程序能够分割成很多小的部分，他们都是系统不能少一部分。就像我们自己的器官与四肢及表情，对我们都是很重要的。人体的胃就像是定时器模块，大肠就像软件延时、嘴巴就像是中断原理、微笑就像状态灯显示，眼睛就像是车流量监控，紧急停止及违规处理中断子服务。我们的脂肪就像加上消除抖动程序，还有控制红绿灯的时间合理分配程序。4.2 子程序的设计4.2.1 软件延时原理 8051单片机运行的时候是很快的，所以工作频率是12MHZ。当CPU核心实现一个基本动作花费的时间称作机器周期，机器周期是时钟周期的12倍，所以一个机器周期为1us。咱们能晓得随便一个指令周期的到底有几个，那完全能做到第二次周期的指令数的确定。因为它处理程序速度特别迅速，所以别的指令完成时间基本能够忽略。4.2.2 中断方式 8051单片机体系最重要的是行使了外部中断，并且外部中断信号有专门的引脚作为输入，同样必须在低电平情况才有效。咱们可以改变TCON里面的IT0与IT1的位就可以传送暂停的要求信号，因为单片机容许外部中断使用电平或者负边沿两种方法。用IT1做例子，如果IT1=0，则是电平触发，如果IT1=1，则是负边沿触发，其意思与INT1是一样的。咱们选用的是电平触发，其中IE0是单片机的中断标志位，如果接收到中断信号后则立即置位，直到中断服务子程序呼应后，IE0就会立刻自动清零。如表4.1表4.1TCON里面中断标志4.2.3 红绿灯显示与类别 虽然咱们用了12个控制灯，可是相对的方向是一样的，也就相当于6个。在这里南北道路口掌控通行的是红绿黄颜色的灯，东西道路口也是同意的。是I/O来控制12个灯灭亮，每个灯一根接口，但有相同的所有就6个接口就可以了。咱们用的是P2口的P2.2到P2.7。 咱们发光二极管是用来显示状态的，但是这4个状态是互相切换的。咱们的目的是得出现在的状态是对的，即我们要做出全面的分析来说明。程序见下面： 4.2.4 车流量检测指令车流量检测电路在这里是应用的中断的模式，用到的是外部中断1输入线INT1。当I/O的P3.3接收到低电频的时候，就能够中断运行。南北方向车流量是通过R5统计的，东西方向车流量是通过R6来统计的，判别汽车往哪里走的，01H是其标志位。大致指令见下：4.2.5 紧停及违规指令单片机P3.2口是控制应急停止按键和违反规则信号传感器，如果INT0取得低电平，则立刻开始该中断服务，它首先让蜂鸣器P3.4端口处于0状态，蜂鸣器启动。等待恢复按钮S4按钮被按下，最后关掉蜂鸣器返回。详细见下4.2.6 调整红绿灯 本系统能够根据车流量的多少，自动调整红绿灯亮的时间。因此在经过一个状态周期后，CPU都会取数来分析、如果有必要会做出调整的。统计车流量数据的是R5和R6，经过一个周期后，R5、R6会把数据传输到R0、R1。然后根据R0与R1的比值，判断哪个方向流量大（主要是比值和1比较），再把比值输入A中，分析并实现时间的调整。因为特殊原因，我们规定好调整时间划成几个段。假设第一个时间段就是0至T1，第二个时间段就是T2至T3，第三个时间段就是超过T3的。仔细分析就会发现，第一时间段东西方向的车流量很多，我们就应该有更多的时间来通过；第二个时间段我们就可以让他们通过时间一样；第三个时间段南北方向的车流量很大，我们必须让其一直通行，时间可以长点。具体设置如图4.3 图4.3按规定来调时间这种固定的做法是很呆板的，有的时候是不能完全达到我们的意愿，所以在现实生活中很少这样应用。在日常生活中我们还有调整的方式的，下面的程序就可以 帮我们达到这个想法，具体的程序在下面： 只要在程序做一些技术处理，我们就可以达到这个目标，程序如源程序：见附录 结 论本次设计主要是采用8051单片机对信号灯进行强有力的管理，实现了对状态灯的控制，另外还有倒计时的显示使人们清晰明目，通过车违规车流量反馈使设计更加完善。这个设计最基本的是交通状态信号灯，通过状态信号灯就可以决定车俩能不能通过。在这个基础上我还加上了倒计时LED灯，倒计时本来就有在重要的时候提醒的意思。它能够简单、直接突显出我们通行所需的时间。此外，本课题还通过传感器得到车流量数据，从而分析、处理使我的设计更加合理。就是通过我们的车流量检测电路，当路面上的车流量发生了变化，经过单片机的处理让我们通行能力更加快速。通过应急按键我们可以对系统进行实时的掌控，有了应急按键我可以在万一的时候进行强行控制。因为在路上会发生很事情，比如，发生了交通事故无法通行、有救援车俩、警察的车俩等，就可以通过应急按键来控制让我们的社会更加和谐美好。因为这个设计的成本很低，性能也很稳定，在现实生活中很有使用价值。参考文献1基于单片的交通灯控制系统的设计与模拟-百度文库，2012.2单片机完成交通灯控制系统的设计与实现-百度文库，2011.3蔡星林.基于单片机的智能交通系统的设计，蔡星林，大学生论文联合比对库.4王宏、唐炜、熊瑞平. 单片微型计算机原理及应用M.武汉：华中科技大学出版社， 2009.5王宏. 单片微型计算机机原理及应用M.华中科技大学出版社，2012.6于海生、潘松峰等. 微型计算机控制技术.M北京：清华大学出版社，1999.7谢剑英. 微型计算机控制技术.用M.北京：华中科技大学出版社2004.8王英剑、常敏慧等. 新型开关电源M北京：国防工业出版社，1991. 致 谢本次论文我是年前就开始准备的，是我的指导老师陈紫微在不同时期不厌其烦的教导下顺利完成了这个课题的设计。特别是在课题的后期老师放弃休假的时间，仍然细心的指导着我们解决一个个难题，时时不忘督促着我们赶进度，抓质量。老师每次修改我们的论文往往是很小的细节她都能够发现，是那么的认真，那么的仔细，这是我以后在生活学习的目标。再次感谢老师对我们的付出。我还要感谢在做毕业设计的时候对我帮助的每一个人，如果没有他们那在毕业设计的几个月是无助与孤独的，有了他们这条道路上充满着关爱和笑语。即使这次毕业设计时间不是很长，但在过程中的种种我将会牢记一辈子。最后再次感谢辛苦付出的紫微老师和勤奋好学的同学们！ 附 录附 录A主程序 步 骤 程 序 说 明1ORG 0000H设置程序入口地址2LJMP MAIN跳转到MAIN主程序3ORG 0003H设置中断入口地址为规定的0003H4LJMP INT0无条件长跳转到标号为INT0的中断服务程序人口5ORG 0030H设置地址的伪指令6MAIN：MOV R3，#20给工作寄存器R3赋值30H7MOV R0，#20转移立即数20H到工作寄存器R0中8MOV R1，#20 同上的转移语句9CLR ET0给中断源ET0允许位清零10K1：MOV C，P3.7检测进位标志位CY，表示等待检测何种模式按键按下11ANL C，P3.2将CY位和P3.2位进行与操作12JB C，K1当C位为1，则跳转到标号为K1的地方继续执行13JNB P3,7，S4与上一句相反功能，表示S4键按下为自动模式，进入扫描14K2： JNB P3.2，S2同上，表示S2键按下并等待计数次数15SJMP K2无条件转移到标号为K2的地方继续执行16F：LCALL DELAY无条件长转移到标号为DELAY的语句继续执行17MOV R0,#30数据转移指令18MOV R1,#30同上19SETB 00H位地址00H进行置120SETB EA中断总允许位置1，表示打开中断21SETB ET1中断源允许位ET1进行置1，表示允许中断源22SJMP START无条件转到标号为START的语句继续执行23S: LCALL DELAY无条件长跳转到标号为DELAY执行24CJNZ R0, #40,V1将R0和立即数40进行比较，如果不相等则跳转到标号为V1的语句继续执行25MOV R0, #20数据转移指令26V1: INC R0自加一操作，表示R0里的数据自动加以27JNB P0.1, $位为零跳转28JNB P3.6, S3作用同上，表示按下S3键并等待计数次数29SJMP K2无条件转移到K230J：LCALL DELAY子程序调用，转到标号为DELAY的子程序执行，完成后返回继续执行下去31CJNZ R1，#40 ，V2将R1和立即数40比较，比较不相等转移到V232MOV R1，#20数据转移33V2： INC R1工作寄存器R1自加一指令34JNB P3.6，$位不为1跳转35JNB P3.7 START作用同上，用来设置完毕为设定时间模式，则进入扫描状态36JNB P3.6，S3同上37MOV P2，#0DDH数据转移，用途是预设信号灯的状况、时间和车向38MOV R4，R0数据转移39SETB 01H位地址01H置140SETB ET0 作用同上，表示允许中断41START： MOV TMOD, #01H定时计数器的控制位设置42MOV TH0, #3CH 定时初始值高八位设置43MOV TL0, #0B0H低八位的同上操作44CLR TF0清零45SETB TR0置位46DJNZ R3, YES自减1不为零跳转47MOV R3, #20数据转移48DJNZ R4, YES自减一49MOV A, P2同上50CJNZ A, #0DDH, D1比较不相等跳转51MOV P2, #BDH转移52MOV R4, #5转移53D1: CJNZ A, 3BDH, D2比较不相等转移54MOV P2, #EDH转移55MOV R4, R1转移56CLR 01H位清零57D2; CJNZ A, #EDH， D3比较不相等跳转58MOV P2， #E7H转移59MOV R4，#5转移60JNB 00H， D3位不为1跳转61LCALL DATA子程序调用62D3: CJNZ A, #E7H, YES比较63MOV R2, #DDH转移64MOV R4， R0转移65SETB 01H置位66JNB 00H， WAIT位判断67JB P3.3， WAIT位判断68WAIT：JNB TF0， WAIT位判断69SJMP START无条件跳转70INT1： JNB 01H , U位判断71INC R5自加一72U: INC R6自加一73RETI中断返回74DATA: MOV A, R6转移数据75MOV B, R0同上76MUL A, B累加器A和B的数据进行乘法操作，结果的高八位存入B中，低八位存入中77MOV R6, A转移78MOV A ，R5转移79MOV B，R1转移80MUL A， B再次做乘法81MOV B， #10转移82MUL A，B做乘法83MOV B， R6转移84DIV A，B做除法操作，A为被除数B为除数，结果的商存入A中，余数放到B中85CJNZ A， #t1, M1比较86M2: MOV R2, #20转移87MOV R1 ,#40转移88SJMP OUT 短转移89M1: JB C, N2位比较90CJNZ A, #t3,N1比较不相等转移91N2: MOV R0, #30H数据转移92MOV R1 ,#