毕业设计（论文）-城市路口交通灯单片机控制模型的设计.doc

辽宁科技大学本科生毕业设计第41页城市路口交通灯单片机控制模型的设计摘要新型多功能交通灯控制系统越来越多的被用于各大中小城市中，它的研究有效地改善了交通堵塞等现象。利用单片机可编程的特点，设计了城市路口交通灯控制系统。本系统由硬件和软件两个部分组成，以单片机AT89C52为核心，采用高亮发光二极管作为直行、左右拐弯和行人的指示灯，以LED数码管作为倒计时指示，以红外线接收器实现特种车辆检测，提出了系统的硬件实现方案，对各单元电路以及系统的整体硬件部分进行了设计，并结合软件，实现了方向指示、特殊车辆检测、自动控制手动控制转换等功能。在此基础上，还增设了盲人语音提示功能、120s与60s通行转换等功能。同时介绍了系统的存储单元分配，软件流程图，软件源程序及注释等内容。本设计的系统工作实用性能强，操作方便，整体性好，对优化城市交通具有一定的意义。关键字：单片机AT89C52；程序流程图；中断程序；城市路口交通灯控制系统Design of MCU model on city traffic light intersectionAbstractNew multi-function traffic light control system is used more and more cities and towns in all its research effectively improve the traffic congestion and so on. Programmable microchip features, design of urban traffic light control system. The system consists of hardware and software components to AT89C52 microcontroller as the core, the use of bright light-emitting diodes as a straight, left turn and pedestrian lights, LED digital tube as the countdown to directions to the infrared receiver to achieve special vehicle detection, proposed system hardware implementation, the circuit of each unit and part of the overall system design of hardware and software combination to achieve the directions, special vehicle detection, automatic control, manual control of conversion and other functions. On this basis, but also the addition of voice prompts for the blind, 120s and 60s pass conversion. Also introduced the system of allocation of storage units, software, flow charts, software source code and comments and so on. The design of the system work and practical performance, easy operation, good integrity, and on the optimization of urban traffic with a certain significance.Keyword：MCU AT89C52; program flow chart; interrupt program; urban intersection traffic light control system目录摘要IAbstractII1 引言11.1 单片机发展过程11.2 设计要求21.2.1 设计功能21.2.2 设计方案21.3 设计内容32 硬件电路设计52.1 主控制系统模块的设计52.1.1 AT89C52的简介52.1.2 主控制模块电路的设计82.2 时间模块的设计112.2.1 LED简介112.2.2 时间显示模块电路的设计142.3 通行灯输出控制的设计142.3.1 74LS573简介142.3.2 通行灯输出控制模块电路设计152.4 电源电路的设计162.4.1 LM7805的简介162.4.2 电源电路模块的电路设计172.5 盲人提示音电路的设计172.6 特种车辆自动通行控制模块的设计183 程序设计193.1 初始化程序193.2 主程序193.3 外中断1中断服务程序203.4 定时中断服务程序203.5 显示程序23总结24致谢25参考文献26附录A 控制程序清单27附录B 电路图421 引言1.1 单片机发展过程在微处理器问世不久，便出现了以一个大规模集成电路为主组成的微型计算机单片机微型计算机（Micro Computer Unit，简称MCU或单片机）。为了使用方便，他把组成计算机的主要功能不见：中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM、EPTOM、EPROM或FLASH）、定时计数器和各种输入/输出接口电路等都集成在一块搬到体芯片上，构成了一个完整的计算机系统。因此，单片机只需要有适当的软件和外部设备，别可组成为一个单片机控制系统1。与通用的计算机不用，单片机的指令功能是按照工业控制的要求设计，因此它又被称为微控制器（Microcontroller）。单片机具有体积小、重量轻、耗能省、价格低、可靠性高和通用灵活等优点。近几年来，单片机的发展更为迅速，它已渗透到诸多学科的领域，以及人们生活的各个方面，如今单片机已广泛地应用在智能仪器仪表、机电设备过程控制、自动检测、家用电器和数据处理等各个方面。单片机出现的历史并不长，它的产生与发展与微处理器的产生与发展大体上同步，也经历了三个阶段：20世纪70年代为单片机的初级阶段：这个阶段以Inter公司的MCS-48系列单片机为典型代表。因受工艺和集成度限制，单片机中的CPU功能低、存贮器容量小、IO接口的种类和数量少，只能用在简单场合。20世纪80年代为单片机的成熟阶段：这个阶段以Inter的MCS-51、MCS-96系列单片机为典型代表。出现了性能较高的8位和16位单片机。提高了CPU的功能、扩大了存贮器的容量、增加了IO接口种类和数量，单片机内包含了异步串行口、A/D、多功能定时器等特殊IO电路。单片机应用也得到了推广。20世纪90年代至今为单片机高速发展阶段：世界上著名半导体厂商不断推出各种新型的8位、16位、32位单片机，单片机的性能不断完善，品种大量增加，在功能、功耗、体积、价格等方面能满足各种复杂的或简单的应用场合需求，单片机应用深入到各行业和消费类的电子产品中2。1.2 设计要求1.2.1 设计功能城市路口交通灯控制系统模型采用单片机作为主控制器，用于十字路口的车辆及行人的交通管理，每个方向具有左拐、右拐、直行及行人4中通行指示灯，计时牌显示路口通行转换剩余时间，在出现紧急情况时可由交警手动实现全路口车辆禁行而行人通行状态。另外，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，其其他车辆禁止通行的状态，15s后系统自动恢复正常管理。其他人还有盲人提示音、120s与160s通行管理转换等功能。1.2.2 设计方案方案1：采用标准AT89C52单片机作为控制器；显示倒计时采用3位LED数码管；左拐、右拐、直行及行人4中通行指示灯采用双色高亮发光二极管；LED显示采用动态扫描，以节省端口数。特种车辆通行采用实时中断完成，识别方法采用红外线发射及接收方案。按以上系统构架设计，单片机端口资源刚好满足要求。该系统具有电路简单，设计方便，显示亮度高，耗电较少，可靠性高等特点。整个电路组成框图如图1.1所示。 P1 P2AT89C52 P0INT1 P3南北通行灯（2组）东西通行灯（2组）3位LED显示器（4组）上位复电串口通信119、120车辆监测自动/手控键盘列扫描驱动图1.1 采用LED动态扫描的交通灯控制系统方案2：采用AT89C2051单片机作为控制器，通行倒计时显示采用1616点阵LED发光管，左拐、右拐、直行及行人4种通行指示也采用1616点阵双色LED发光管。该系统设计框架如图1.2所示。列驱动采用74LS595以实现串行端口扩展，行驱动采用4/16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。这种设计方案的图案显示逼真，单片机占用端口资源少；缺点是需要大量的硬件，电路复杂，耗电量大，在模型制作中较少采用。RXDTXD单片机I/O口列驱动器75KS595电源行驱动器双色LED显示点阵（每个路口7个）图1.2 采用1616点阵LED发光管设计的交通灯控制系统方案3：采用AT89C2051单片机作为控制器，通行倒计时及左拐、右拐、直行、行人通行指示采用单块LCD液晶点阵显示器。这种方案设计占用单片机的端口最少，硬件也少，耗电量也最小；虽然显示图案也很精美，但由于亮度太暗，晚上还得开背光灯，所以较少采用。通过以上综合分析可以看出，方案1具有综合设计优点，因此城市路口交通控制系统采用方案1设计3。1.3 设计内容本设计内容分为硬件系统和软件系统两部分。其中硬件系统总共分为6个模块，分别是主控制系统模块、时间显示模块、通行灯输出控制模块、电源电路模块、盲人提示音电路模块和特种车辆自动通行控制模块。主控制系统控制模块主要是对整个交通实现整体的控制；时间显示模块是保证交通正常运行的重要组成部分；通行灯输出控制模块主要是对左拐、直行、右拐及行人进行控制，是提醒行车和行人通过的标志；电源电路模块主要是为整个电路提供电源，保证电路正常运行；盲人提示音电路是和绿灯同步进行的模块，可以保证盲人准时过马路；特种车辆自动通行控制模块是保证119、120在马路上可以更快的到达需要救助的地方而设置的。本设计的软件系统主要采用汇编语言进行编程，同时利用Protel99SE进行电路图的绘制。本设计主要分为4部分，分别是初始化程序、主程序、外中断1中断服务程序、定时中断服务程序和显示程序。初始化程序主要完成内存规划，定时器的工作模式、中断方式等的设定；主程序主要负责总体程序管理功能，实现人机交互设定；外中断1中断服务程序主要是应对有特种车辆经过的特殊情况；定时中断服务程序主要用于行车及行人的通行指示；显示程序是用来告诉通行车辆和行人通行的剩余时间。2 硬件电路设计本设计的整套电路系统由控制系统模块、时间显示模块、通行灯输出控制显示模块和自动特种车辆控制模块等组成。设计的交通灯控制系统总电路原理图见附录B。2.1 主控制系统模块的设计2.1.1 AT89C52的简介AT89C52是ATMEL公司产生的一款性能稳定的8位单片机，它属于AT89C51单片机的增强型，与Inter公司的80C52在引脚排列、硬件组成、工作特性和指令系统等方面完全兼容。AT89C52具有1KB的Flash程序存储器，1个512字节的RAM，4个8位的双向可位寻址I/O端口，3个16位的定时/计数器及1个串行口和6个向量二级中断结构。1AT89C52的工作特性片内程序存储器内含8KB的Flash程序存储器，可擦写寿命为1000次；片内数据存储器内含256字节的RAM；具有32根可编程I/O口线；具有3个可编程定时器；中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2级优先权的中断结构；串行口是具有一个全双工的可编程串行通信口；具有一个数据指针DPTR；低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式；具有可编程的3级程序锁定位；AT89C52工作电源电压为5（10.2）V，且典型值为5V，AT89C52工作电源电压为2.76V，是低电压单片机；AT89C52最高工作频率为24MHz。与AT89C51相比，AT89C52主要增加了以下功能：程序存储器由4KB增加到8KB；片内RAM由128字节增加到256字节；定时器由2个增加到3个；P1.0和P1.1口增加了替代功能；中断系统由6个中断源增加到8个，中断矢量由5个增加到6个4。2AT89C52引脚图及引脚功能AT89C52的引脚排列如图2.1所示。AT89C52的引脚功能介绍如下。（1）VCC：电源。（2）GND：地。（3）P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高电阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8为地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。（4）P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚有一内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。P1.0的。第二功能是代替T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出；P1.1的第二功能是代替T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/冲在触发信号和方向控制）；P1.5的第二功能是代替MOSI（在系统编程用）；P1.6的第二功能是代替MISO（在系统编程用）；P1.7的第二功能是代替SCK（在系统编程）。（5）P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入口使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。（6）P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89C52特殊功能（第二功能）使用，在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。P3.0可代替RXD（串行输入）；P3.1可代替TXD(串行输出)；P3.2可替代（外部中断0）；P3.3可代替（外部中断0）；P3.4可代替T0（定时器0外部输入）；P3.5可代替T1（定时器1外部输入）；P3.6可代替 (外部数据存储器写选通)；P3.7可代替（外部数据存储器写选通）。（7）RST：复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。（8）ALE/：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存底8位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部 定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。：外部程序存储器选通信号（）是外部程序存储器选通信号。当AT89C52从外部程序存储器执行外部代码时，在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，将不被激活。（9）/VPP：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，必须接GND。为了执行内部程序指令，应该接VCC。在flash编程期间，也接收12伏VPP电压。（10）XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。（11）XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。图2.1 AT89C52的芯片引脚2.1.2 主控制模块电路的设计主要有晶振电路、复位电路、红外接收器的采集电路三部分组成。电路图如图2.2所示。其中，单片机的P1口及P2口分别用于控制南北及东西的通行灯，P0口及P3.0P3.2用于4组3位LED计时器的控制，特种车辆通过时使用外中断1口（P3.3），手动自动转换采用P3.7口按键。1晶振电路在电气上晶振电路可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波震荡电路，也就是晶振电路。晶振电路图如图2.3所示。图2.2 主控制模块电路图图2.3 晶振电路图2复位电路（1）上电自动复位电路89C52等CMOS型51单片机，只要在RST端接一个电容至Vcc，便可实现上电自动复位，在加电瞬间，电容通过内部电阻充电，在RST端出现充电正脉冲，只要正脉冲宽度足够宽，就能使89C52有效复位。RST在加电时应保护的高电平时间包括Vcc上升时间和振荡器起振时间，震荡器起振时间和频率有关，若Vcc的上升时间为10ms，振荡器的频率取12MHz，则复位电容C的典型值为1F。上电自动复位电路图如图2.4所示。图2.4 上电自动复位电路图（2）人工开关复位有些应用系统除上电自动复位以外，还需人工复位，将一个按钮开关并联上电自动复位电路，在系统运动时，按一下开关，就在RST端出现一段时间高电平，使器件复位。本实验主要用这种复位电路。上电复位和人工开关复位电路图如图2.5所示2。3红外线接收器的采集电路红外线接收器的采集电路主要用于接收特种车进过的信号，红外线接收器一般采用电视机上的一体化红外线接收器，具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。红外线接收器采集电路图如图2.6所示。图2.5 上电复位和人工开关复位电路图2.6 红外线接收器采集电路图2.2 时间模块的设计2.2.1 LED简介 本设计中的LED数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需要引出他们的各个笔划，公共电极。LED数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等。LED主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。当在电极上加正向偏置电压之后，电子和空穴分别注入P区和N区。当非平衡少数载流子与多数载流子复合时，就会以辐射的形式将多余的能量转化为光能5。LED数码管引脚图如图2.7所示。图2.7 LED数码管引脚图1LED的基本特性LED是一种电光转换器件，它本身并不发光，只有在施加适当电压和通以适当电流才能发光。为使LED正常工作，必须了解其基本特性。LED具有多发面的特性，其中最主要的特性有以下几点6。（1）能在低电压、小电流条件下驱动发光，能与CMOS、ITL电路兼容。（2）发光响应时间极短（0.1S），高频特性好，单色性好，亮度高。（3）体积小，重量轻，抗冲击性能好。（4）寿命长，使用寿命在10万小时以上，甚至可达100万小时。成本低。（5）LED像普通二极管一样，是一个含有PN结的半导体器件，具有单向导电性。（6）LED有一个门限电压，只有加在LED两端的电压高于这个门限电压时，LED才会导通。普通硅二极管的导通门限为0.50.7V，而LED的门限电压通常为1.53.5V。LED的门限电压和正常工作时的正向电压降与LED的光色有关，红光、绿光、黄光等LED的正向电压降（VF）通常为1.42.6V，而白光LED的正向电压降通常为34.2V。（7）LED具有非线性的伏安特性曲线，通过LED的电流与加在它两端的电压不成正比关系。（8）LED的光通量输出随流过LED电流的增大而增加，但不成正比。当光通量增加到一定程度后，其随电流的增大而增加的量很少，呈明显变缓之趋势。（9）LED是一种对温度比较敏感的器件，当器结温升高时，光输出将减少，正向电压也会降低。（10）即使是同一型号甚至是同一批次生产的LED器件，其参数离散型也较大。因此它被广泛用作数字仪器仪表、数控装置、计算机的数显器件。2LED连接方式LED数码管分为共阳极连接和共阴极连接，共阳极是将8个发光二极管的正极连在一起，共阴极是将8个发光二极管的负极连在一起7。共阴极与共阳极7段LED显示数字0F、“”符号及“灭”的编码（a段为最低，dp点为最高位）8。找公共共阴和公共共阳的方法如下：首先我们找个电源（35V）和不同规格的电阻，VCC串接个电阻后和GND接在任意2个脚上，组合有很多，但总有一个LED会发光的找到一个就够了，然后用GND不动，VCC（串电阻）逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那它就是共阴的了。相反用VCC不动，GND逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那它就是共阳的。也可以直接用数位万用表，红表笔是电源的正极，黑表笔是电源的负极。3LED驱动方式LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个断码，从而显示出我们要的数位，因此根据LED数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。（1）静态显示驱动静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个断码都由一个单片机的I/O埠进行驱动，或者使用如BCD码二十进位解码器解码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O埠多，如驱动你给个数码管静态显示则需要58=40根I/O埠来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O埠才32个。故实际应用时必须增加解码驱动器进行驱动，增加了硬体电路的复杂性。（2）动态显示驱动数码管动态显示界面是单片机中应用最为广泛地一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划“a，b，c，d，e，f，g，dp”的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的I/O线控制，当当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是哪个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。透过分时轮流控制各个LED数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位元数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二级体的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示资料，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O埠，而且功耗更低。2.2.2 时间显示模块电路的设计本设计中的路口通行剩余时间采用高亮红色7段LED发光数码管显示，采用共阳极数码管，如用单片机吸收电流驱动，列扫描驱动使用三级管，按每段6mA电流算，全显示字形“8”时，每个数码管需6mA8=48mA。由于时间显示每个路口相同，4组需192mA，因此设计中采用中功率三极管9012。由于单片机每个段码输出口需吸收24mA电流，因此在电路设计中也使用了驱动集成块74LS573。其显示驱动电路如图2.8所示。图2.8时间显示驱动电路2.3 通行灯输出控制的设计2.3.1 74LS573简介74LS573芯片是八位三态输出触发器。可用于三态总线驱动输出、置数全并行存取和缓冲控制输入，使能输入有改善抗扰度的滞后作用。174LS573芯片的原理74LS573的八个锁存器都是透明的D型锁存器，当使能（G）为高时，Q输出将随数据（D）输入而变。当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，新的数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需要接口。特别适用于缓冲寄存器，I/O通道，双向总线驱动器和工作寄存器。74LS573芯片的引脚排列如图2.9所示。图2.9 74LS573芯片的引脚274LS573芯片的工作条件电源电压4.75-5.25V，一般为5V；输入最高电平电压最小值为2V；输入最低电平电压最大值为0.8V；输出高电平电流最大值为-2.6mA；输出低电平电流最大值为24mA；使能脉冲宽度高最小值为15ns，使能脉冲宽度低最小值为15ns；数据建立时间最小值为5ns；数据保持时间最小值为20；工作环境温度-40-85。2.3.2 通行灯输出控制模块电路设计路口交通灯指示采用高亮度红绿双色发光二极管，左拐、直行、右拐及行人各一个。当发光电流为6mA时，按公式R=（51.8）0.006计算，限流电阻应为533。由于南北通行是双向指示牌相同，因此每个端口应具有12mA 的吸收电流能力。另外，人行路口按4个灯算需24mA的吸收电流。这样在单片机的输出口需要接驱动电路74HC244，以保护单片机得输出端口。图2.10所示为路口指示灯电路图。图2.10 城市路口交通指示灯电路2.4 电源电路的设计2.4.1 LM7805的简介 LM7805系列是三端电源稳压电路，它的封装形式为T0-220。它有一系列固定的电压输出，应用非常的广泛。每种类型由于内部电流的限制，以及过热保护和安全工作区得保护，使它基本上不会损坏。如果能够提供足够的散热片，他们就能够提供大于1.5A的输出电流。虽然是按照固定电压值来设计的，但是当接入适当的外部器件后，就能获得各种不同的电压和电流。引脚Vin是电源输入；Vout是电源输出；GND是接地引脚图如图2.11所示。图2.11 LM7805芯片管脚2.4.2 电源电路模块的电路设计由于整个系统采用的电源电压只需+5V电压，所以采用不可调的3端稳压器件，用常用的LM7805就可以满足系统电源的要求。LM7805三端集成稳压电源内部由基准电压回路，恒流源、过流保护、过压保护和短路保护等8部分组成，具有低功耗，高效率，纹波系数小，输出电压稳定等优点。电源电路图如图2.12所示。图2.12 电源电路2.5 盲人提示音电路的设计路口控制系统设计中也考虑到了方便盲人过人行道的声音提示电路，声音控制电路与人行道通行控制灯绿灯相同步，当绿灯亮时响一下，在行人结束通行前，绿灯闪烁10s时会间隔响5响（每次1s）。盲人提示音采用柔和的低音，声音悦耳。盲人提示音电路如图2.13所示。图2.13 盲人提示音电路2.6 特种车辆自动通行控制模块的设计自动路口灯在特种车辆到来时能自动关闭所有绿灯，让特种车通过。设计中采用红外线发生器作为特种车的发信器，使用实时中断来响应特种车的通行要求。红外线接收器一般采用电视机上用的一体化红外线接收器，具有很高的灵敏度和较高的抗干扰能力。将红外线接到AT89C52的13引脚，即外部中断1，通过中断程序实现该模块的功能。3 程序设计程序采用汇编语言，路口交通控制系统控制程序主要分为以下几个模块：初始化程序、主程序、定时中断程序和特种车实时响应程序等。3.1 初始化程序初始化程序主要完成内存规划，定时器的工作模式、中断方式等的设定。由于子程序调用较多，因此初始化时堆栈指针设于80H处。定时器T0、T1设为16位定时器模式，定时时间为50ms，T0为秒计时用，T1为通行结束闪烁用。3.2 主程序主程序主要负责总体程序管理功能，实现人机交互设定。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3.1所示。开始初始化显示程序键功能程序P3.7=0?图3.1 主程序流程图3.3 外中断1中断服务程序当有特种车经过时，车中发射红外线信号，其信号被路口控制板上的接收器接收，并输出一个低电平触发外中断1。中断处理程序流程图如图3.2所示。外中断程序现场保护关外中断开定时器T1送全红灯，数据缓存红灯显示现场恢复，中断返回关定时器T1，开外中断115s倒计时结束？NY图3.2 外中断1中断服务程序流程图3.4 定时中断服务程序定时中断服务程序主要用于行车及行人的通行指示，按照通行规则，红绿灯控制转换逻辑表如表3.1所列。通行规则如下。（1）车辆南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行时间为1min，各路右拐比直行滞后10s开放。（2）车辆南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行时间为1min。（3）车辆东西向直行、各路右拐，东西向行人通行。东西向通行时间为1min，各路右拐比直行滞后10s开放。（4）车辆东西向左拐、各路右拐，行人禁行。通行时间为1min。表3.1 路口通行方式控制码数据表南北方向 端口控制功能120110s 11070s7060s 6010s 100sP1.7左拐红 0 0 0 1 1 P1.6左拐绿 1 1 1 0 0/1 P1.5直行红 1 1 1 0 0 P1.4 直行绿 0 0 0/1 1 1 P1.3 右拐红 0 1 1 1 1 P1.2 右拐绿 1 0 0 0 0/1 P1.1行人红 1 1 1 0 0 P1.0 行人绿 0 0 0/1 1 1路口控制字66H 6AH6AH/7BH 99H99H/DDH东西方向 P2.7左拐红0 0 0 0 0 P2.6左拐绿 1 1 1 1 1 P2.5直行红 0 0 0 0 0 P2.4 直行绿 1 1 1 1 1 P2.3 右拐红 0 1 1 1 1 P2.2 右拐绿 1 0 0 0 0/1 P2.1行人绿 0 0 0 0 0 P2.0 行人红 1 1 1 11 路口控制字 55H 59H 59H 59H 59H/5DH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，将按不同规则通行时的各路口的红绿灯亮灭情况转换为单片机端口控制码。其指示灯功能通过T0定时中断服务程序实现。定时器T0定时溢出中断周期设为50ms，中断累计20次（即1s）时对120s倒计时单元减1操作。设计中将4种通行规则分成几种不同的亮灯方式，通过查询秒倒计时单元的数据，实现在不同的时间段给控制端口送不同的控制数据码。控制码分为5个时间段：120110s、11070s、7060s、6010s、100s。交通管理定时功能程序流程图如图3.3所示。TIME110?TIME70?TIME0?TIME10?TIME60?T0中断程序现场保护关中断T0T0初值重装MOV SN , # 66HMOV EW , # 55H中断返回南北/东西标志位取反MOV SN , # 6AHMOV EW , # 59HMOV SN , # 6AHMOV EW , # 59HMOV SN , # 99HMOV EW , # 59HMOV SN , # 99HMOV EW , # 59HNNNNNY如图3.3 T0定时中断服务程序流程图3.5 显示程序显示程序主要是用3位共阳数码管显示通行的剩余时间，对行车和行人起到一个指示作用。显示程序流程图如3.4所示。初始化扫描字放入SCAN口断码放入LEDOUT口延时1msLEDOUT、SCAN端口复位，子程序返回断码放入口ACC.2=0?YA中数据左移后放入R5LEDOUT口复位N图3.4 显示程序流程图总结本系统以AT89C52单片机为核心，开发程序调试阶段采用W78E516B进行在线编程及修改，可大大加快调试速度。设计的交通灯可用于十字路口的车辆及行人的交通管理，显示采用3位7段数码管，可以很直观地显示红绿灯的开放和关闭的时间；设计中应用了两种倒计时显示方式，120s倒计时适用于车流量较大的大城市，60s倒计时可用于中小型城市；功能完整，不仅有普通交通灯的指示功能，还增加了特种车辆自动通行和盲人语音提示功能。通过这次毕业设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧（特别是汇编语言）的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。致谢在本次论文设计过程中，赫健老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导，使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中，老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及诲人不倦的师者风范是我终身学习的楷模，导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这四年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！最后，我要向百忙之中抽出时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。参考文献1戴胜华,蒋大明,杨世武,赵俊慧.单片机原理与应用M.北京:清华大学出版社;北京交通大学出版社,2005:1-2.2张友得,赵志英,涂时亮.单片微型机原理、应用与实验M.上海:复旦大学出版社，2006：1-33楼然苗,李光飞.单片机课程设计指导M.北京:北京航空航天大学出版社.2007:115-130.4王幸之,钟爱琴,王雷,王闪.AT89系列单片机原理与接口技术M.北京:北京航空航天大学出版社,2003:20-26.5李春茂.LED结构原理与应用技术M.北京:机械工业出版社,2010:42-47.6毛兴武,张艳雯,周建军,祝大卫.新一代绿色光源LED及其应用技术M.北京:人民邮电出版社,2008:228-236.7马长林,陈怡,程利民.单片机实践应用与技术M.北京:清华大学出版社,2008:211-222.8李朝青.单片机原理及串行外设接口技术M.北京:北京航空航天大学出版社,2007:170-176.附录A 控制程序清单以下是城市路口交通灯控制系统模型控制用汇编程序：；*； 交通灯汇编程序 ；*；TIME EQU 50H ;秒计数用TIMESFR EQU 51H ;临时寄存器CONR5 EQU 52H ;T1秒定时计数用TIMED0 EQU 55H ;单向最大定时时间，直行开始，人行开始（120s）TIMED1 EQU 56H ;各路右拐开始时间（110s）TIMED2 EQU 57H ;前行结束提醒（70s）TIMED3 EQU 58H ;前行结束，行人结束，左转开始（60s）TIMED4 EQU 59H ;左转结束提醒TIMED5 EQU 5AH ;左转结束TIMED6 EQU 5BH ;TIMED7 EQU 5CH ;SN EQU P1 ;南北口EW EQU P2 ;东西口SCAN EQU P3 ;扫描口LEDOUT EQU P0 ;断码口SNEWFLAG BIT 09H ;东西口与南北口转换标志；按键在扫描口的最高位，按一下，全红灯，再按一下，恢复原状态；定时器T0、T1溢出周期为50ms，T0为秒计数用；*中断入口程序* ORG 0000H ;程序执行开始地址LJMP START ;跳到标号START执行ORG 0003H ;外中断0中断程序入口RETI ;外中断0中断返回ORG 000BH ;定时器T0中断程序入口LJMP INTT0 ;跳至INTT0执行ORG 0013H ;外中断1中断程序入口LJMP INT11 ;外中断1中断返回，119、120中断ORG 001BH ;定时器T1中断程序入口LJMP INTT1ORG 0023H ;串行中断程序入