基于单片机的交通灯设计毕业论文讲解

1、毕业论文题 目：基于单片机的交通灯设计系 别：姓 名：指导教师：单片机交通灯设计摘要：近年来随着科技的飞速发展，一个以微电子技术、计算机技术和通信技术为先导的 信息革命正在蓬勃发展。计算机技术作为三者之一，怎样与实际应用更有效的结合并发挥 其作用。单片机作为计算机技术的一个分支， 正在不断的应用到实际生活中，同时带动传 统控制检测的更新。在实时检测和自动控制的应用系统中， 单片机往往是作为一个核心部 件使用，针对具体应用对象的特点，配以其它器件来加以完善。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现交通的井然秩序呢？靠的是交通信号灯的自动指挥系统，来实现交通的井然

2、有序。交通信号灯控制方式很多。本系统采用美国 ATME公司生产白单片机AT89S5t以及其它芯片 来设计交通灯控制。实现了通过 AT89S51芯片的P1 口设置红、绿灯点亮的功能，通过 AT89S51芯片的RXD TXD俞入、输出设置显示时间。交通灯的点亮采用发光二极管实现， 时间的显示采用七段数码管实现。 单片机系统采用的直流供电。为了系统稳定可靠，系统 内集成了 “看门狗”芯片，避免了系统因为死机而停止工作的情况发生。系统实用性强、 操作简单、扩展性好。1引言 12交通管理方案论证 22.1 设计任务 22.2 方案介绍 23交通灯系统硬件设计 43.1 单片机概述 43.2 系统构成 5

3、3.3 芯片选择与介绍 63.3.1 AT89S51 芯片 63.3.2 74HC164 芯片介绍 83.3.3 74LS04 输出信号与信号灯 93.3.4 交通灯控制线路图 104交通灯软件设计 114.1 程序设计流程图 114.2 延时的设定 134.2.1 计数器初值计算 134.2.2 相应程序代码 134.3 程序的主控制循环调用 144.4 对现有程序的扩充 155实验平台 165.1 实验平台 165.2 实验步骤 165.2.1 编写程序代码 165.2.2 按照系统硬件连线图连接好系统并调试 16结论 18致谢 18参考文献 19程序实现代码 20单片机交通灯设计1引言今

4、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 两块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， 安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止

5、”，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，当车辆接近时，红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司 机遇红灯时按一下喇叭，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，左转弯和右转弯，除非另一

6、 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。随着经济的发展，交通运输中出现了一些传统方法难以解决的问题。道路拥挤现象日 趋严重，造成的经济损失越来越大，并一直保持大比例的增长。现在交通系统已不能满足 经济发展的需求。由于生活水平的提高，人们对交通运输的安全性及服务水平提出了更高 的要求。在交通中管理引入单片机交通灯控制代替交管人员在交叉路口服务，有助于提高 交通运输的安全性、

7、提高交通管理的服务质量。并在一定程度上尽可能的降低由道路拥挤 造成的经济损失，同时也减小了工作人员的劳动强度。中国车辆数量不断增加，交通控制在未来的交通管理中起着越来越重要的作用。智能 交通灯的管理比重修一条马路无论在经济、交通运行速率上都有很好的效益、更加节约资 源。使交管人员有更多的精力投入到管理整个城市交通控制，带来更大的经济和社会效益，为创造美好的城市交通形象发挥更多的作用。-1 -运城学院计算机科学与技术系毕业论文2交通管理方案论证2.1 设计任务东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、左转绿、绿三个指 示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通

8、行。红灯的设计时间为 40秒，绿灯及左转绿灯各为20秒。设A道和B道的车流量相同。2.2 方案介绍把设计任务细化为四个状态，其对应状态：如图 1A道为40秒红灯，B道绿灯20秒A道为20秒红灯，B道左转20秒绿灯A道为20秒绿灯，B道为40秒红灯A道左转20秒绿灯，B道为20秒红灯图1状态转换图整个交通灯控制由四个状态组成， 可以用程序设计实现，也可用时序逻辑实现.以下 方案就是分别用了这两种方法。方案1设计思想:采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器，选择一个单片机，其内部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状 态的转换，由于每一个模块的计数多不

9、是相同，这里的各模块是以预置数和计数器计-2 -单片机交通灯设计数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输 入要产生相应状态的下一个状态的预置数，如图中A道和B道，分别为次干道的置数选择和主干道的置数选择。以主干道为例，简述其设计思想。如前分析，已经确定该系统 有四个状态，而置数子模块可定要将下一状态的预置数准备好，所以很容易得到主干道的置数表如：表1状态主干道预置数次干道预置数00P 4020012020 （左转）10P 20401120 （左转）20表1 置数表由该表，就可以通过程序循环的方法设计该模块，主要思想是通过数据判断指令、 跳转指令实现，由主控制

10、器计时和中断产生的四个状态去译码，从而得到不同的输出, 即预置数，由上分析可用一个计数器和跳转指令去完成的预置数。而红绿灯的显示也是一样，由状态分析可以得出红绿灯的变化表如：表 2状态主干道灯显示次干道灯显示00红灯绿灯01红灯左转绿灯10绿灯红灯11左转绿灯红灯表2红绿灯变化表通过这张表就可以用组合电路实现该功能了，可以用数据选择器的思想，在本系统 中，直接通过门电路的译码，接下来就是计数模块了，其主要的功能细分为，要从预置 数开始递减计数，一个状态结束，通过判断，通知主控制模块，使之进入下一模块。还 有一个必须考虑到的就是，预置数必须在下一个状态来之前准备好， 而红绿灯的状态变 化，必须和

11、计数状态同步，于是引起预置数变化的程序要超前于系统本身的状态变化， 所以，系统中的两个状态转换时，在上一状态结束时设置预置数，而控制红绿灯的是随 着系统本身状态的变化而变化，体现在本子电路中就是有两组电路去判断符合的状态。方案2设计思想:状态转换表如：表3状态主干道灯显示次干道灯显示00(15S)红灯绿灯01(05S)红灯黄灯10(15S)绿灯红灯11(05S)黄灯红灯-3 -运城学院计算机科学与技术系毕业论文表3状态转换表本方案分三步：(1)要建立三路信号灯的控制系统，本设计采用7408芯片通过组合逻辑控制三路灯的显示关系。(2)建立显示控制系统，本设计采用 74190芯片倒计时控制，每个方

12、向用两片相连实 现，另外用74153芯片，因为分析中设置的时间末位均为 5,所以只要用一片74153对 高位置位，将低位的初值预置锁定为 5,而高位则根据需要由反馈部分提供预置值。(3)建立反馈和细节连接部分，本部分主要解决显示和灯控的同步问题本系统采用倒 计时系统减为0,如当系统减为0时通过两个D触发器得到两个变量，即为开头分析中 的状态，通过它的变化得到不同的逻辑关系，驱动 74153控制哪组灯亮(对应关系如 表所示)，另外他还要同步反馈到显示系统的置数环节。注意：本实验中若采用更复杂的四片 74190控制主干道的两组灯，再用八片 74153 分别对74190置数可实现任意数值的交通灯系统

13、。另外对 7408片子的控制红灯的端口 用一个与门将一端再接一个频率一定的方波，使一边为黄灯时，另一边的红灯在闪烁。方案比较：方案1 (以下称1)用了模块设计，而方案2 (以下称2)采用的是一般设计，相比 之下1有较强的可读性和较强的可修改性，而 2则在设计上显得较简单，设计纯朴，便 于测试，它的优势则在于提供了一条较为便捷的解决方案。 2首先将许多逻辑关系简化 到极点，而后将其一起集成用较少的芯片去完成所需功能。我们从中可以得出的是，我们最终的设计应该尽量使用模块化设计。对工程设计人 员来说，将来的产品无论从修改还是升级考虑对有好处，但另外我们又需将设计简单化，因此我觉得在设计初期尽可能的简

14、单化设计，而一旦设计的各项测试通过了，在有可能 的条件下将设计模块化，所以本设计以第一方案为主进行。3交通灯系统硬件设计3.1 单片机概述单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。单片机是把包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入输出口电路、用行口电路、 中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。通常，单片机由单个集成电路芯片构成，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

15、，它们 的CPltt能在增强，内部资源在增多，引脚的多功能化，以及低电压、低功耗。可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称 PC机。它由主机、键盘、显示器 等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械 的单片机。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和 控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人 类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广-# -单片机交通灯设计泛，如智能仪表、实时

16、工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单 片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词一一“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不 是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机 或其它可编程逻辑器件上。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。 导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过 程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控

17、玩具、电子宠物等等，这些都离不开单 片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。它主要是作为控制部分 的核心部件。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科 学家、工程师。3.2 系统构成电路板一块，AT89S51单片机一片，74HC1645片八片，七段数码管八个。74LS04反向 器一片，发光二极管13个(8个绿的，4个红的用于交通控制，1个用于标识电源)，7805 三端稳压电源一个，一个按键，一条数据下载线。系统结构框图如：图2系统各部分工作：(1)程序设置初始时间，通过AT89S51单片机内部相应寄存器来实现。(2)由AT89S51单片机的定时器每秒

18、钟通过 P3.0 口向74HC164I勺数据端口送信息，由 74HC164勺输出口显示红、绿、黄及T的点亮时间情况；由 AT89S51的P1.0、P1.1、P1.2、 P1.3 口显示每个灯的点亮情况。(3) AT89S51通过程序设置各个信号灯的点亮时间，通过程序设置左转绿、绿、红时间 依次为20秒、20秒、40秒循环，由AT89S51的P3 口向74HC164勺数据口输出。(4)通过AT89S51单片机的P3 口来控制系统是工作。74HC164的A B 口用于串行输出时间位，经过串并转换送到七段数码管的八的引脚。而P1 口用于输出控制信号.而通过 74LS04反向器实现控制各个灯的情况.它

19、采用 5V的 直流电来驱动二极管。（6） AT89S51本身集成了看门狗指令，当系统出现异常看门狗将发出溢出中断。通过专 用端口输出，引起RESET复位信号复位系统。3.3芯片选择与介绍3.3.1 AT89S51 芯片 选用的AT89S51与同系歹的AT89C51在功能上有明显的提高，最突出是的可以实现在线的编程。用于实现系统的总的控制。其主要功能列举如下：1、为一般控制应用的8位单片机2、晶片内部具有时钟振荡器（传统最高工作频率可至33MHz）3、内部程式存储器（ROM为4KB4、内部数据存储器（RAM为128B5、外部程序存储器可扩充至64KB6、外部数据存储器可扩充至64KB7、32条双

20、向输入输出线，且每条均可以单独做I/O 的控制8、5个中断向量源9、2组独立的16位定时器10、1个全双工串行通信端口11、8751及8752单芯片具有数据保密的功能12、单芯片提供位逻辑运算指令AT89S51各引脚功能介绍：如图3(T2) P1.0 匚 P1 1 匚 pi.2 d P1.3EP1.4C pi.sdPL6匚P1.7 匚RST匚 (RXD j F3O 匚 tTXD)P3J 匚 ilNTO P3.2D I.INT11 F33 H (TO) P3.4 匚 qnF3sq tWR P3.6 C (RDj P3.7 匚XTAL2匚KTAL1 口GND匚1402393384375366357

21、3483393210311130122913281427152616251724182319222021 vcc PO,OtADO：i P0,1 iADI j P0.2(AD2) P0.3 沾口31 P0.4 ：AD4：i P0.5t.AD5i P0.i.AD6i P0.7tAD7i EA /JFP ALE PROG PSEN PZ7(A15 P2.(A14i P25(A13) FN4 tAi2 P2.3(A11) P2.2(A10) F2.1 (AS) P2.0(A明图 3 AT89S51VCC ATAT89S51电源正端输入，接+5V。VSS电源地端。XTAL1单芯片系统时钟的反向放大器输

22、入端。XTAL2系统时钟的反向放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1和XTAL2上接上 一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两个引脚与地之间加入一个20PF的小电容，可以使系统更稳定， 避免噪声干扰而死机。RESET AT89S51的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提 升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。EA/Vpp： EA为英文External Access的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平 动作，也就是说当

23、此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPRO流）来执行程序。因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空 问。如果是使用8751内部程序空间时，此引脚要接成高电平。止匕外，在将程序代码烧录 至8751内部EPRO删，可以利用此引脚来输入 21V的烧录高压（Vpp）。ALE/PROG ALE是英文Address Latch Enable 的缩写，表示地址锁存器启用信号。ATAT89S5何以禾I用这个弓唧来触发外部的 8位锁存器（如74LS373）,将端口 0的地址总 线（A0A7）锁进锁存器中，因为ATAT89S5健以多工的方式送出地址及数据。平时在

24、程 序执行时ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6,因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。此外在烧录8751程序代码时，此引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用。PSEN此为Program Store Enable的缩写，其意为程序储存启用，当 8051被设成为 读取外部程序代码工作模式时（EA=。，会送出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是 接至ij EPROMU OE却。ATAT89S5可以禾用PSENR RDSI脚分另启用存在外部的 RAMf EPROM 使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址范围。PORT0P0.0P0.7）：端口 0是一个8位宽的开路电极（O

25、pen Drain）双向输出入端 口，共有8个位，P0.0表示位0, P0.1表示位1,依此类推。其他三个I/O端口（P1、P2、 P3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，P0在当作I/O用时可以推动8个LS的TTL负载。如果当EA引脚为低电平时（即取用外部程序代码或数据存储器），P0就以多 工方式提供地址总线（A0A7）及数据总线（DO- D7）o设计者必须外加一个锁存器将端 口 0送出的地址锁住成为 A0A7,再配合端口 2所送出的A8A15合成一组完整的16位 地址总线，而定位地址到64K的外部存储器空间。PORT 2（P2.0P2.7）:端口 2是具有内部提升电路的双向I/O端

26、口，每一个引脚可以 推动4个LS的TTL负载，若将端口 2的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来 使用。P2除了当作一般I/O端口使用外，若是在ATAT89S5扩充外接程序存储器或数据存 储器时，也提供地址总线的高字节 A8A15,这个时候P2便不能当作I/O来使用了。PORT1（P1.0P1.7）:端口 1也是具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器 可以推动4个LS TTL负载，同样地，若将端口 1的输出设为高电平，便是由此端口来输 入数据。如果是使用8052或是8032的话，P1.0又当作定时器2的外部脉冲输入脚，而 P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中断输入的触发引脚。

27、PORT 3P3.0P3.7）:端口 3也具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可 以推动4个TTL负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括串行通信、外部中断控 制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能。 其引脚分配如下：P3.0: RXD串行通信输入。P3.1 : TXD串行通信输出。P3.2: INT0,外部中断0输入。P3.3: INT1,外部中断1输入。P3.4: T0,计时计数器0输入。P3.5: T1,计时计数器1输入。P3.6: WR外部数据存储器的写入信号。P3.7: RD外部数据存储器的读取信号。3.3.2 74HC164芯片介绍74HC16的串

28、行输入、并行/U出移位寄存器，74HC164为单向总线驱动器。在用行口为方式0状态，即工作在移位寄存器方式，波特率为振荡频率的十二分之一。器件执行任何一条将SBUF乍为目的寄存器的命令时，数据便开始从RXD端发送。在写信号有效时，相隔 一个机器周期后发送控制端 SENDT效，即允许RXD发送数据，同时，允 许从TXD端输出移位脉冲。第一帧（8位）数据发送完毕时，各控制信号均恢复原状态， 只有TI保持高电平，呈中断申请状态。第一个 74HC164m第一帧数据并行输出，LED1显 示该数据。然后，用软件将 TI清0,发送第二帧数据。第二帧数据发送完毕，LED1显示第二帧数据，第一帧数据串行输入给第

29、二个 74HC164 LED2显示第一帧数据。依此类推， 直到把数据区内所有数据发送出去。应该注意，数据全部发送完后，第一帧数据在最后一 个LED显示。由于TXD端最多可以驱动8个TTL门。注意：当LED显示器超过8个时，我们采用74HC244片驱动。每个74HC244t 8路 驱动，每一路可驱动8个LER即每增加一个74HC244可增加64个LED驱动。七段数码管，用于显示09的数字。3.3.3 74LS04 输出信号与信号灯要使行人能看见信号灯的情况，必须把P1 口输出的信号进行放大，这里我们用74LS04 反向器，当极性为高电平时晶闸管导通，该支路指示灯亮；当极性为低电平时关断，该支 路

30、指示灯灭。LED灯的显示原理：通过同名管脚上所加电平的高低来控制发光二极管是否点亮。七段数码管的显示及与74HC164勺连接显示不同的数字如SP, g,f,e,d,c,b,a 管角上加上0FEH所以 SP上为0伏，不亮其余为TTL高电平，全亮则显示为8。数字0-9与16进制的转换驱动代码表：如表 5显示数值a b c d e f g dop驱动代码（16进制）01 1 1 1 1 1 1 10FCH10 0 0 0 0 1 1 060H21 1 0 1 1 0 1 00DAH31 1 1 1 0 0 1 00F2H40 1 1 0 0 1 1 066H51 0 1 1 0 1 1 00B6H6

31、1 0 1 1 1 1 1 00BEH71 1 1 0 0 0 0 00E0H81 1 1 1 1 1 1 00FEH91 1 1 1 0 1 1 00F6H表5驱动代码表74LS04 （6反向器）主要对信号起了反向作用 其它器件的功能如：7805的功能，既提供稳定的+5V电压。-9 -运城学院计算机科学与技术系毕业论文3.3.4 交通灯控制线路图3-I EJ二 L-io -单片机交通灯设计4交通灯软件设计4.1 程序设计流程图(1)程序设计总框图：如图4图4程序设计框图程序详细流程图：如图5图5程序详细流程图流程图说明：图中定时器在每50ms中断一下，设置为循环20次（此时为1秒），每1秒以

32、后，R0, R1自动减1。程序中的判断在相等情况下从右边出，不相同的情况往下走4.2 延时的设定延时方法可以有两种一种是利用 AT89S51内部定时器的溢出中断来确定 1秒的时间, 另一种是采用软件延时的方法。4.2.1 计数器初值计算定时器工作时必须给计数器送计数器初值，这个值是送到TH和TL中的。他是以加法记数的，并能从全1到全0时自动产生溢出中断请求。因此，我们可以把计数器记满为零 所需的计数值设定为C和计数初值设定为TC可得到如下计算通式：TC=M C式中，M为计数器模值，该值和计数器工作方式有关。在方式 0时M为213 ;在方式1时M 的值为216;在方式2和3为28 ;算法公式：T

33、= (M-TC) T 计数 或 TC=MT/T 计数T计数是单片机时钟周期T CLK的12倍；TC为定时初值如单片机的主脉冲频率为T CLK 12MHz ,经过1 2分频方式0TMAX =213 X 1微秒=8.192毫秒方式1TMAX =216 XI微秒=65.536毫秒显然1秒钟已经超过了计数器的最大定时间，所以我们只有采用定时器和软件相结合 的办法才能解决这个问题.实现1秒的方法：我们采用在主程序中设定一个初值为 20的软件计数器和使T1定时50毫秒。这样每当 T1到50毫秒时CPUM响应它的溢出中断请求，进入他的中断服务子程序。在中断服务子 程序中，CPU先使软件计数器减1 ,然后判断

34、它是否为零。为 0表示1秒已到可以返回到 输出时间显示程序。4.2.2 相应程序代码(1 )定时器的设置定时器需定时5 0毫秒，故T 1工作于方式1 o初值计算：TC=MT/T 计数=216 50ms/1us=15536=3CBOH;令TO为定时器方式1;装入定时器初值;打开总中断;开T 1中断;启动T1计数器;软件计数器赋初值START: MOV TMOD, #10HMOV TH0, #3CHMOV TL0, #0BOHSETB EASETB ET1SETB ERCLR FLAG1CLR FLAG2CLR FLAG3MOV R3,#20H(2)相应中断服务子程序ORG 001BHLJMP D

35、SDORG 0030HDSD: INC R3MOV TH0, #3CH;重装入定时器初值MOV TL0, #BOHCJNE R3 , #20, FHDEC R0DEC R1MOV R3 #00HFH RETI程序的软件延时：AT89S51的工作频率为033MHZ我们选用的AT89S51片机的工作频率为12MHz机 器周期与主频有关，机器周期是主频的 12倍，所以一个机器周期的时间为12* (1/12M) =1uso我们可以知道具体每条指令的周期数，这样我们就可以通过指令的执行条数来确定 1秒的时间。具体的延时程序分析：DELAY: MOV R4,#08H 延时1秒主程序DE2: LCALL D

36、ELAY1DJNZ R4, DE2RETDELAY 1 MOV R4 #00H;延时 125us 子程序D1 : MOV R5, #00HD2: DJNE R5 , DL2DJNE R4 , D1RETDELAY伪一个双重循坏 循环次数为256*256=65536所以延时时间=65536*2=131072us 约为125usDELAY R4设置的初值为8 主延时程序循环8次，所以125us*8= 1秒由于单片机的运行速度很快其他的指令执行时间可以忽略不计。4.3 程序的主控制循环调用用来实现四个状态之间的转换，代码如下:;循环控制子程序;判断不相等刚跳转;FLAG伪1则跳转;跳转到SECDIA

37、OY:CJNE R2, #01H, AAJB FLAG1, AA LJMP SECAA: CJNE R2, #02H, AAA JB FLAG2, AAASETB F0LJMP THRAAA: CJNE R2, #03H, BB JB FLAG3, BB LJMP FOU;判断不相等则跳转;F0位清0BB: CJNE R2, #04H, BBB CLR F0CLR FLAG1CLR FLAG2CLR FLAG3LJMP FIRBBB: CJNE R0, #00H, SGLINC R2; R2加 1LJMP DIAOY4.4 对现有程序的扩充当由于紧急需要对道路进行长时间通行时，就要保持该道路更

38、长时间的通行。下面以 东西方向为例进行紧急通行为例。紧急通行是平常通行的特例，只要将相应的代码去掉就可以实现延长本车道的通行时 问。设置通行时间为20秒。核心代码如下：FIR: MOV P1, #00HSETB P1.0CLR P1.1CLR P1.2CLR P1.3MOV R0, #20MOV R1, #20SGL:;与原程序类同CJNE R0, #00H, SGL LJMP FIR要实现东西方向的左转通行时，只需要修改 FIR中的代码就可以了。时间显示只要修 改R0和R1就可以了。要实现南北方及左转，只要把SGL成SGL1把FIR中代码进行相应的修改就可以了。 由于时间紧张，程序有不完善的

39、地方。原程序见程序实现代码。5实验平台5.1 实验平台我们采用的是Keil Software 生产的Cx51编译器。运行在 Windows XP操作平台下 开启计算机进入Keil C51编译器介面。如图6图6 Keil C51编译器介面5.2 实验步骤5.2.1 编写程序代码程序代码分为3个模块：中断模块，循环模块，算法模块。（见程序实现代码）5.2.2 按照系统硬件连线图连接好系统并调试1 .调试程序打开Keil软件，新建工程；选择芯片；新建文档，把编写好代码写入文档并保存了 ASMR件；把保存的文档加载到Source Group ;编译程序；设置转换成16进制；运行程序的结果；2 .把编译

40、好的16进制文件(jtd.hex)输入单片机AT89S51仿真器和对其进行初始化.3 .给实验板进行通电，观察运行结果，不一致则跳到第一步进行反复调试，直到与预定 目的一致。以下是在程序调试过程中出现在情况：通电以后，把程序装好，数码管是的数字不变, 按复位键后重新开始还是如此。经过和同组人的共同分析后，发现是中断系统在计时到了 1秒以后，赋的初值RQ R1没有减1,修改如下：DSD: INC R3MOV TH1, #3CHMOV TL1, #0B0H;判断是否够1秒CJNE R3, #20, FHDEC R0DEC R1MOV R3, #00H; R3清 0FH:RETI;中断返回通电以后，

41、东西、南北方向的时间均递减，20秒以后，东西方向的20秒用完，变成东 西左转、南北各20秒，此后，时间显示和红绿灯不再变化，一直保持这一状态。经过老师和同组人的共同努力，终于找到原因，问题出在循环控制过程中，当经过第一次20秒判断后，寄存器R2加1,当再次运行到循环控制处时，判断 R2与#01H相同，程序跳到SECM执行，此后一直如此。解决方法如下：设置3个标记位：FLAG1 BIT 00H;标记 00H位FLAG2 BIT 01HFLAG3 BIT 02H在循环控制中加入判断如:;判断不相等刚跳转;FLAG伪1则跳转;跳到SECJB FLAG1, AA LJMP SECDIAOY: CJNE

42、 R2, #01H, AA在跳到SEC后，在运行到Ig程序后加给 FLAG1 置数，程序如下:SEC: CLR P1.0SETB P1.1CLR P1.2CLR P1.3MOV R0, #20MOV R1, #20 SETB FLAG1 LJMP SGL其它几部分与之相同的处理结论本系统就是利用了 AT89S51芯片的I/O引脚。系统采用美国ATME公司生产的单片机 AT89S51,以及其它芯片（如：74HC164 74LS04六位反向器、L7805三端稳压电源）来设 计交通灯控制器，实现了红灯亮40秒,绿灯和左转绿灯各亮20秒。并通过AT89S5俅控制 74LS04芯片的输出口设置红、绿灯燃

43、亮的功能和控制74HC16俅实现在七段数码管上的时 间显示；为了系统稳定可靠系统内集成了 “看门狗”芯片，避免了系统因为死机而停止工 作的情况发生。系统设计简便、实用性强、操作简单、程序设计简便。系统不足：时间设定中没有黄灯的等待闪烁时间，以及自动根据车流改变红绿灯时间， 此外，还没有充分考虑的把现代管理、人工智能运用到交通的控制中，来计算交通控制点 之间的距离，来更合理的安排红、绿灯的持续时间，使城市的交通管理更加人性化。使人 们远离目前的交通拥塞的现象。致谢通过本次毕业设计，我在指导老师赵润林副教授的精心指导和严格要求下，获得了丰 富的理论知识，极大地提高了实践能力，并对当前电子领域的研究

44、状况和发展方向有了一 定的了解，单片机领域这对我今后进一步学习计算机方面的知识有极大的帮助。另外 ，此 次毕业设计还获得了计科系各位领导和老师的大力支持。在此，我忠心感谢单片机组的其 它同学以及计科系各位老师的指导和支持。在未来的工作和学习中，我将以更好的成绩来 回报各位领导、老师和同学。-23 -参考文献1胡汉才 单片机原理及其接口技术M清华大学出版，19962蔡美琴MCS-51系列单片机系统及其应用高等教育出版社2004.23付家才单片机控制工程实践技术M化学工业出版社，2004.54潘新民 微型计算机控制技术M人民邮电出版社，1999.95余锡存 单片机原理及接口技术M西安电子科技大学出

45、版社，2000.76雷丽文 等.微机原理与接口技术M电子工业出版社，1997.2蒋万君在论循环时序电路的简便设计J机电一体化，2005第5期8周立功 增强型80C51单片机速成与实战北京航空航天大学出版社2004.59何立民单片机应用技术选编北京航空航天大学出版社 2004.310何立民单片机应用技术选编北京航空航天大学出版社 2004.311何立民MCS-51系列单片机应用系统设计12131415李华MCS -51系列单片机实用接口技术 周航慈单片机应用程序设计技术M 张志良等单片机原理与控制技术M北京航空航天大学出版社,1995.M北京航空航天大学出版社,1993北京航空航天大学出版社，1

46、991.机械工业出版社，2001年7月第1版陆坤电子设计技术1电子科技大学出版社，199716梁文海 单片机AT89C205构成的智能型频率计J现代电子技术,200217谢自美电子线路设计实验测试M华中理工大学出版社，200118吴金戎，沈庆阳8051单片机实践与应用M清华大学出版社，2003.程序实现代码;此程序分为四个部分，循环运行。东西方向通行20S （南北方向、东西南北左拐弯停） 一部分 SETB P1.0;东西左拐弯20S（东西南北方向、南北左拐弯停）一部分SETB P1.1;南北通行20S（东西方向、东西南北左拐弯停）一部分11111;南北左转弯20S（东西南北方向、东西左拐弯停）

47、一部分SETB P1.3。;共设计12个发光二极管，4个红的，8个绿的。;P1.0控制东西方向的2个红灯和2个绿灯；;P1.2控制南北方向的2个红灯和2个绿灯；;P1.1和P1.3控制东西南北左拐弯的4个绿灯。FLAG1 BIT 00H;标记 00H位FLAG2 BIT 01HFLAG3 BIT 02H ORG 0000H LJMP START ORG 001BH LJMP DSD ORG 0030HSTART: MOV TMOD, #10H MOV TH1, #3CH MOV TL1, #0B0H SETB EA SETB ET1SETB TR1 CLR FLAG1 CLR FLAG2 CLR FLAG3