交通灯设计及及

基于单片机的交通灯设计摘要交通信号仿真过程是一个对交叉口控制的模拟过程，交通信号仿真机可让人们直观的认识交通信号的参数。在交通工程教学中，能够用交通信号仿真机来展示给学生，更是能够收获到很好的效果。本文介绍了利用STC89C52单片机设计制作交通信号灯。包括硬件电路板的设计，控制主程序的编写与仿真。利用LED灯做为信号灯的仿真，利用数码管来进行倒计时显示。本文设计首先采使用KEIL对主程进行C语言编程，然后使用proteu与KEIL进行联机对信号灯主程序进行调试，最后使用protel99对电路原理图进行绘制。关键词：交通信号灯、单片机、proteus、protel99AbstractTrafficsignalsimulationprocessisanintersectioncontrolsimulationprocess,trafficsignalsimulatorallowspeoplehavethedirect-viewingunderstandingtrafficsignalparameters.Intrafficengineeringteaching,teacherusethetrafficsignalsimulatortoshowstudentsmaytakeagoodeffect.ThispaperdescribesthetechnologicalprocessofdesignatrafficsignalsimulatorbasedonSTC89C52single-chipdesign.Includehardwarecircuitboarddesign,writingthemainprogramandsimulation.Useledsaslight，usingdigitaltubeforcountdownshow.ThepaperpresentsthedesignofthemainprogrambasedontheCprogramminglanguageinsoftwareKEILatfirst,thenusetheproteussimulationanddebuggingthemainprogramofthelights.finallyusetheprotelDXPdrawforcircuitprinciplediagram,whilegeneratingPCB（PrintedCircuitBoard）figure.Keywords:trafficsignalsimulator,microcontroller,keil,proteus,protelDXP第一章绪论交通信号灯研究的背景及意义随着交通工程专业的发展，其在解决城市交通问题以及在城市发展规划中起着及其关键的作用，在城市交叉口口至方面，交通信号灯起着极为重要的作用。在交通工程的教学中应该用交通信号机进行实物的进行展示，这样让学生对信号控制也有个全面直观的认识。同时，交通信号灯也能够作为中小城市的单点交叉口控制机，来实现交通信号控制。本文对交通信号灯的设计整体过程做了详细的介绍，包括电路设计、元件选型、程序编写、仿真模拟四个模块。。交通信号灯介绍本设计为基于单片机的交通信号仿真机设计，所采用芯片为系列89C52芯片。在信号演示模块采用的是LED模拟信号灯，数码管模拟倒计时计数。本文所介绍交通信号仿真机分为四个模块，分别为单片机控制模块、USB数据传输模块、信号灯控制模块、倒计时模块，其关系如图所示。STC89C52单片机信号灯模块STC89C52单片机信号灯模块电源电源复位电路倒计时模块复位电路倒计时模块图交通信号放着级结构图示论文研究的目的和内容交通信号灯能够实现对信号灯相位变化的控制，同时能够实现倒计时技计数。交通信号仿真机的设计包括硬件设计和软件设计两个部分，其能够实现对中小城市交叉口的控制功能，同时可以作为交通工程教学中的演示模型。根据本论文的研究对象及特点确定论文的主要研究内容如下：(1）电路板设计。利用ptotel99软件画出交通信号机的电路原理图。并手工焊接电路板。交通信号灯采用芯片为STC89C52，共阴极数码管。(2）主程序设计。利用keiluVision3软件对交通信号仿真机内设程序进行编写。其既能够实现单点交叉口的控制，主要为其多时段多相位的控制又能够接收交通信息控制中心传送的数据，进而来优化相位配时。能够实现效果为可控制交通信号灯的亮灭变化同时具有倒计时功能。(3）仿真演示。利用proteus软件进行原理图绘制，并将写好的主程序导入进行仿真，以对程序进行调试。第二章硬件选型单片机知识单片机简介单片机是一种集成电路芯片。它采用超大规模技术将具有数据处理能力的微处理器(CPU)、存储器（含程序存储器ROM和数据存储器RAM）、输入、输出接口电路(I/O接口)集成在同一块芯片上，构成一个即小巧又很完善的计算机硬件系统，在单片机程序的控制下能准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。所以说，一片单片机芯片就具有了计算机的全部功能。由此来看，单片机有着一般微处理器（CPU）芯片所不具备的功能，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。然而单片机又不同于单板机（一种将微处理器芯片、存储器芯片、输入输出接口芯片安装在同一块印制电路板上的微型计算机），单片机芯片在没有开发前，它只是具备功能极强的超大规模集成电路，如果对它进行应用开发，它便是一个小型的微型计算机控制系统，但它与单板机或个人电脑(PC机)又有着本质的区别。单片机的应用属于芯片级应用，需要用户了解单片机芯片的结构和指令系统以及其它集成电路应用技术和系统设计所需要的理论和技术，用这样特定的芯片设计应用程序，从而使该芯片具备特定的功能。不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征，即它们的技术特征均不尽相同，硬件特征取决于单片机芯片的内部结构，要使用某种单片机，必须了解该型产品是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。这里的技术特征包括功能特性、控制特性和电气特性等，这些信息需要从生产厂商的技术手册中得到。软件特征是指指令系统特性和开发支持环境，指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方式，数据处理和逻辑处理方式，输入输出特性及对电源的要求等。开发支持的环境包括指令的兼容及可移植性，支持软件(包含可支持开发应用程序的软件资源)及硬件资源要利用某型号单片机开发自己的应用系统，掌握其结构特征和技术特征是必须的。单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以以软件控制来实现，并能够实现智能化，现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品、家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛。诚然，单片机的应用意义远不限于它的应用范畴或由此带来的经济效益，更重要的是它已从根本上改变了传统的控制方法和设计思想。是控制技术的一次革命，是一座重要里程碑。单片机发展概述1946年第一台电子计算机诞生至今，依靠微电子技术和半导体技术的进步，从电子管—晶体管—集成电路—大规模集成电路，使得计算机体积更小，功能更强。特别是近20年时间里，计算机技术获得飞速的发展，计算机在工农业，科研，教育，国防和航空航天领域获得了广泛的应用，计算机技术已经是一个国家现代科技水平的重要标志。单片机诞生于20世纪70年代，像Fairchild公司研制的F8单片微型计算机。所谓单片机是利用大规模集成电路技术把中央处理单元(CenterProcessingUnit,也即常称的CPU)和数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM)及其他I/O通信口集成在一块芯片上，构成一个最小的计算机系统，而现代的单片机则加上了中断单元，定时单元及A/D转换等更复杂、更完善的电路，使得单片机的功能越来越强大，应用更广泛。20世纪70年代，微电子技术正处于发展阶段，集成电路属于中规模发展时期，各种新材料新工艺尚未成熟，单片机仍处在初级的发展阶段，元件集成规模还比较小，功能比较简单，一般均把CPU、RAM有的还包括了一些简单的I/O口集成到芯片上。1976年INTEL公司推出了MCS-48单片机，早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。这个时期的单片机才是真正的8位单片微型计算机，并推向市场。它以体积小，功能全，价格低赢得了广泛的应用，为单片机的发展奠定了基础，成为单片机发展史上的重要里程碑。在MCS-48的带领下，其后，各大半导体公司相继研制和发展了自己的单片机，像Zilog公司的Z8系列。到了80年代初，单片机已发展到了高性能阶段，像INTEL公司的MCS-51系列，Motorola公司的6801和6802系列，Rokwell公司的6501及6502系列等等。80年代，世界各大公司均竞相研制出品种多功能强的单片机，约有几十个系列，300多个品种，此时的单片机均属于真正的单片化，大多集成了CPU、RAM、ROM、数目繁多的I/O接口、多种中断系统，甚至还有一些带A/D转换器的单片机，功能越来越强大，RAM和ROM的容量也越来越大，寻址空间甚至可达64kB，可以说，单片机的发展到了一个新的平台。单片机的应用事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的每件电子和机械产品中几乎都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作。单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。单片机是通过程序实现的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是一些特殊、独特的功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板。但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别。只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性。由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸。对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。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（亦称微控制器）。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，整个装置就会瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、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—“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，可能原因就在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：1.在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。2.在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。3.在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材，再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。4.在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。5.单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。单片机最小系统单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括单片机、晶振电路和复位电路。图为一个51单片机的最小系统的电路图。下面对其进行简单的介绍。=1\*GB3①复位电路：由电容串联电阻构成，由图可以知道,当系统一上电，RST脚将会出现高电平，并且，这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位，所以，适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平。至于如何具体定量计算,可以参考电路分析相关书籍。=2\*GB3②晶振电路：典型的晶振取(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的us级时间,方便定时操作)。=3\*GB3③单片机：一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机。=4\*GB3④特别注意：对于31脚(EA/VPP),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行；当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行。这一点是容易被忽略的。因此可以看出,其实要熟悉51单片机的40个引脚功能也很容易：总共40个脚,其功能是:P0端口共8个通用I/O口；P1端口共8个通用I/O口；P2端口共8个通用I/O口；P3端口共8个通用I/O口；VCC：电源端，一般接5V；GND：电源地；XTAL1，XTAL2：外接晶体振荡器，不能超过24M；需加微调电容，一般 为30pF；RST/VPD：复位端，平时为低电平；ALE/PROG：地址锁存允许信号端；EA/Vpp：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端；LED数码显示器数码管简介常用的显示器件有：CRT显示器、LCD显示器、LED显示器；常用的LED显示器有LED发光二极管、LED七段显示器（俗称数码管）和LED十六段显示器。发光二极管可显示两种状态，用于系统状态显示；数码管用于数字显示；LED十六段显示器用于字符显示。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等数码管，以下重点介绍LED七段显示器。LED显示器是由发光二极管作为为显示字段的数码显示器件，图为一位LED显示器的外形和引脚图，其中七只发光二极管(a～g七段)构成字型“8”，另外还有一只发光二极管dp作为小数点。

当显示器的某一段发光二极管通电时，该段发光，例如，使b、c、f、g这4段发光二极管通电，则显示字符“4”。图数码管外形引脚LED数码管的主要特点如下：能在低电压、小电流条件下驱动发光，能与CMOS、ITL电路兼容。发光响应时间极短(<0．1µs)，高频特性好，单色性好，亮度高。体积小，重量轻，抗冲击性能好。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。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。LED显示器有共阴极和共阳极两种结构，按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。反之，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。相应接法如图所示。图共阴极和共阳极接法共阴极字段码举例：对于共阴极的数码管，当某一段发光二极管为高电平时，则该段发光。LED显示0～9某个字符时，则要求在a～dp送固定的字段码，如要使LED显示“0”,则要求a、b、c、d、f各引脚为高电平，g和dp为低电平，见表。表显示0的共阴极段码dpgfedcba

00111111而00111111变成16进制即0x3f，即共阴极是0的字段码为“0xfh”。

共阴极和共阳极字符0～9的段码如下表：表共阴极和共阳极7段LED显示字形十六进制编码表字符0123456789共阴极字段码0xfh0x060x5b0x4f0x660x6d0x7d0x070x7f0x6f共阳极字段码0xc00xf90xa40xb00x990x920x820xf80x800x90数码管显示方式数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。在静态显示方式下，每一位显示器的字段控制线是独立的。当显示某一字时，该位的各字段线和字位线的电平不变，也就是各字段的亮灭状态不变。静态显示方式下LED显示器的电路连接方法是：每位LED的字位控制线门共阴极点或共阳极点连在一起，接地或接＋5V；其字段控制线（a～dp）分别接到一个8位口。静态显示的优点是占用CPU时间少，编程简单，显示便于监测和控制且亮度高，缺点是占用I/O端口多，硬件电路比较复杂且成本较高，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40根I/O端口来驱动，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。而动态显示则是利用人眼的视觉暂留效应。分时显示不同的数码管。动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。其方法就是把所有数码管的8个笔画段a～dp同名端连在一起，而每一个显示器的公共极COM是各自独立地受I/O线控制。CPU向字段输出口送出字形码时，所有显示器接收到相同的字形码，由公共极COM段来控制这8位哪一位工作。数码管与单片机的连接数码管的控制分为两个部分进行，分别是数码管的位控制和数码管的段控制。本设计的数码管位选控制功能引脚为P2^0-P2^3，数码管段选控制功能引脚为P0。第三章使用软件介绍keil软件单片机开发除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码。随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，keil软件是目前最流行开发8051系列单片机的软件。keil提供了包括C编译器，宏汇编，连接器，库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。keilC51是keil公司针对80C51系列单芯片，在Windows平台上开发出的一套工具软件，通过keiluVision2的IDE(整合发展环境)，提供80C51汇编语言与C51语言的编译/连结、除错/模拟测试，并具备完善的项目管理系统(Project)，以及系统文件说明等功能。keil工程的建立首先启动keil软件的集成开发环境，可以从桌面上直接双击uVision的图标以启动该软件。uVision启动后，程序窗口的左边有一个工程管理窗口，该窗口有3个标签，分别是分别是Files、Regs、和Books，这三个标签页分别显示当前项目的文件结构、CPU的寄存器及部份特殊功能寄存器的值（调试时才出现）和所选CPU的附加说明文件，如果是第一次启动Keil，那么这三个标签页全是空的。使用菜单“File->New”或者点击工具栏的新建文件按钮，即可在项目窗口的右侧打开一个新的文本编缉窗口，在该窗口中输入汇编语言源程序。输入完成后，保存该文件，注意必须加上扩展名（C语言源程序一般用C为扩展名），这里假定将文件保存为。需要说明的是，源文件就是一般的文本文件，不一定使用Keil软件编写。在项目开发中，并不是仅有一个源程序就行了，还要为这个项目选择CPU（Keil支持数百种CPU，而这些CPU的特性并不完全相同），确定编译、汇编、连接的参数，指定调试的方式，有一些项目还会有多个文件组成等，为管理和使用方便，Keil使用工程（Project）这一概念，将这些参数设置和所需的所有文件都加在一个工程中，只能对工程而不能对单一的源程序进行编译（汇编）和连接等操作，下面我们就一步一步地来建立工程。点击“Project->NewProject…”菜单，出现一个对话框，要求给将要建立的工程起一个名字，你可以在编辑框中输入一个名字（假设为prog），不需要扩展名。点击“保存”按钮，出现第二个对话框，所示，这个对话框要求选择目标CPU（即你所用芯片的型号），Keil支持的CPU很多，我们选择Atmel公司的89C51芯片，如图。图选择目标CPU点击ATMEL前面的“+”号，展开该层，点击其中的89C51，然后再点击“确定”按钮，回到主界面，此时，在工程窗口的文件页中，出现了“Target1”，前面有“+”号，点击“+”号展开，可以看到下一层的“SourceGroup1”，这时的工程还是一个空的工程，里面什么文件也没有，需要手动把刚才编写好的源程序加入。点击“SourceGroup1”使其反白显示，然后，点击鼠标右键，出现一个下拉菜单，如图。图加入文件选中其中“AddfiletoGroup‘SourceGroup1’”，出现一个对话框，要求寻找源文件。注意，该对话框下面的“文件类型”默认为Csourcefile(*.c)，也就是以C为扩展名的文件，双击文件，将文件加入项目，然后点击“Close”即可返回主界面，返回后，点击“SourceGroup1”前的加号，会发现文件已在其中。双击文件名，即可打开源程序了。工程的详细设置工程建立好以后，还要对工程进行进一步的设置，以满足所需要求。首先点击左边Project窗口的Target1，然后使用菜单“Project->Optionfortarget‘target1’”即出现对工程设置的对话框，设置对话框中的Target页面，如图所示，Xtal后面的数值是晶振频率值。图对目标进行设置设置对话框中的OutPut页面，如图所示，这里面也有多个选择项，其中CreatHexfile用于生成可执行代码文件（可以用编程器写入单片机芯片的HEX格式文件，文件的扩展名为.HEX），默认情况下该项未被选中，如果要写片做硬件实验，就必须选中该项。选中Debuginformation将会产生调试信息，这些信息用于调试，如果需要对程序进行调试，应当选中该项。Browseinformation是产生浏览信息，该信息可以用菜单view->Browse来查看，这里取默认值。按钮“SelectFolderforobjects”是用来选择最终的目标文件所在的文件夹，默认是与工程文件在同一个文件夹中。NameofExecutable用于指定最终生成的目标文件的名字，默认与工程的名字相同，这两项一般不需要更改。工程设置对话框中的其它各页面与C51编译选项、A51的汇编选项、BL51连接器的连接选项等用法有关，这里均取默认值，不作任何修改。图对输出进行控制编译、连接在设置好工程后，即可进行编译、连接。选择菜单Project->Buildtarget，对当前工程进行连接，如果当前文件已修改，软件会先对该文件进行编译，然后再连接以产生目标代码；如果选择RebuildAlltargetfiles将会对当前工程中的所有文件重新进行编译然后再连接，确保最终生产的目标代码是最新的，而Translate…项则仅对该文件进行编译，不进行连接。以上操作也可以通过工具栏按钮直接进行。图是有关编译、设置的工具栏按钮，从左到右分别是：编译、编译连接、全部重建、停止编译和对工程进行设置。编译过程中的信息将出现在输出窗口中的Build页中，如果源程序中有语法错误，会有错误报告出现，双击该行，可以定位到出错的位置，对源程序反复修改之后，最终会得到如图所示的结果，提示获得了名为的文件，该文件即可被编程器读入并写到芯片中，同时还产生了一些其它相关的文件，可被用于Keil的仿真与调试，这时可以进入下一步调试的工作。图有关编译、连接、项目设置的工具条图正确编译、连接之后的结果 程序调试运行编译成功后，选择Debug下面的Start/StopDebugSession（或者使用快捷键Ctrl+F5），如图，这个选项可以打开调试也可以关闭调试。在下拉菜单中单“Go”选项（或者使用快捷键F5），则开始运行，然后再单击“Debug”菜单，在下拉菜单中单击“StopRunning”选项（或者使用快捷键Esc）则停止运行。图打开、关闭调试下面介绍一些常用的调试按钮，如图图常用调试按钮图中的第一个就是Reset，相当于单片机最简系统的复位按钮，按下后，所有的系统状态将变成初始状态。第二个是全速运行，相当于单片机的通电执行。第三个是停止全速运行的按钮。第四个stepinto逐语句，进入单步执行，单步执行。第五个stepover逐过程。第六个stepout跳出。第七个执行到断点处。proteus软件Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。本设计主要利用proteus软件对主程序进行仿真。protel99软件PROTEL是PORTEL公司在20世纪80年代末推出的电路行业的CAD软件，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电路设计者的首选软件。较早在国内使用，普及率也最高。几乎所有的电路公司都要用到它。早期的PROTEL主要作为印刷板自动布线工具使用，运行在DOS环境，对硬件的要求很低，在无硬盘286机的1M内存下就能运行。它的功能较少，只有电原理图绘制与印刷板设计功能，印刷板自动布线的布通率也低。Protel99是Protel公司近10年来致力于Windows平台开发的最新结晶，能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。因而今天的Protel最新产品已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是一个系统工具，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。最新版本的Protel软件可以毫无障碍地读Orcad、Pads、Accel(PCAD)等知名EDA公司设计文件，以便用户顺利过渡到新的EDA平台。它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计（包含印刷电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电路表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客户/服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。使用多层印制线路板的自动布线，可实现高密度PCB的100％布通率。Protel99共分5个模块，分别是原理图设计、PCB设计（包含信号完整性分析）、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。第四章电路设计原理系统概要该系统采用51单片机作为主控制芯片,口作为东西向和南北向的LED红灯、绿灯、黄灯的控制，P0口作为数码管显示段选的控制，口作为数码管的位选控制。此交通信号仿真机设置系统内部为两相位信号配时，能够实现单点信号交叉口的信号控制控制。设计流程在设计交通信号仿真机过程中，首先要讨论哪类单片机能够实现此功能，其次要对C语言程序可行性进行验证，然后再对整个电路进行设计。下面为设计交通信号仿真机的总体流程：=1\*GB3①选中单片机类型及确定引脚控制功能=2\*GB3②对程序进行基于C语言的编写并调试=3\*GB3③在PROTEUS中对电路仿真图进行绘制=4\*GB3④将PROTEUS与KEIL进行联机调试=5\*GB3⑤将设计好的电路原理图图在protel99中进行绘制单片机引脚连接对象单片机的每个引脚的与元器件的连接关系到电路的复杂性。对引脚对应元件的关系进行精心的设计，将引脚尽可能的设计的合理一些，能够降低印刷板电路图的成本，同时也简化了电路。具体简化思路为将位置相邻的元器件用相邻的单片机引脚来进行控制，这样能够形成并排的导线布设。控制要求数码管控制使用了共阴极的数码管，公共端接低电平。考虑到系统简化后I/O口完全够用，所以使两个两位数码作为显示，并使用动态显示方案，利用循环程序来实现数码管的持续点亮。信号灯控制东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，指挥车辆和行人安全通行。交通灯系统开始工作，按下停止按钮系统复位且重新工作。系统工作时，交通灯的亮灭规律为：初始信号灯为东西向红灯亮（禁止通行）南北向绿灯亮（通行），并计为S1状态，时间20秒；20秒后，绿灯转换为黄灯显示，同时红灯保持不变，持续5秒，此为S2状态。进而信号灯转换为东西向绿灯亮（通行）南北向红灯亮（禁止通行），计为状态S3,时间30秒；30秒而后绿灯转换为黄灯显示，同时红灯保持不变，持续5秒，此为状态S4。继续重复上述的过程。硬件系统根据设计流程，首先对电路仿真图进行了绘制并调试好C语言程序；其次进行了基于protelDXP的原理图设计，并对原理图中的元器件进行了封装进而生成了印刷板电路图；最后列清元件清单。信号仿真机硬件设计原理图（见附图1）信号仿真机印刷板电路图（见附图2）信号仿真机程序仿真图（见附图3）第五章实现设计的程序程序流程图初始化初始化初始东西红灯亮南北绿灯亮初始东西红灯亮南北绿灯亮开始倒计时开始倒计时计数值计够1S否计数值计够1S否NNYY个位计够10s否个位计够10s否NNYYN倒计时时间计够否N倒计时时间计够否YY重新赋值，继续计时重新赋值，继续计时黄灯点亮绿灯灭并延时黄灯点亮绿灯灭并延时黄灯是否够3s黄灯是否够3sNNYY黄灯灭灯色转换黄灯灭灯色转换图主程序循环流程图时间设定延时方案比较延时方法可以有两种一中是利用MCS-51内部定时器才生溢出中断来确定时间，另一种是采用软延时的方法。表比较了软件与硬件定时的性能，通过比较，最终决定采用软件定时的方案，这样可以不使用中断，而时间要求不是很高，对于程序，经过仔细调整即可使时间更精确。表软件与硬件定时的性能比较性能比较软件定时硬件定时硬件电路复杂度无需多余硬件，电路简单需要用计数器产生中断，电路比较复杂软件复杂度设定循环参数，用L00P语句实现定时，编写简单要对计数器初始化，还要编写中断服务程序，较复杂可靠性受CPU处理速度、状态等多因索影响，可靠性较差完全由计数器单独控制，可靠性高实时性循环程序占用CPU，效率低、实时性较差采用中断方式，效率低、实时性好定时精确度各参数粗略计算得到，精确度较差通过控制输入脉冲，能精确控制使用场合对时间精度要求不高、在专用微机上使用的情况下常常使用该方式对时间精度要求高、程序要求通用的情况下，应使用硬件定时软件延时延时定义函数voiddelay(intms){ uintj,k; for(j=0;j<ms;j++) for(k=0;k<124;k++);}对其延时函数进行多次循环既可以达到延时效果，通常能为其循环120次即可视为1s。程序设计系统初始化设置编写程序初始要对单片机的引脚进行一次定义，所编程序如下：sbitk1=P1^6;sbitk2=P1^7;sbitk3=P2^7;sbitk4=P3^0;sbitk5=P3^4; 基于单片机的交通灯控制系统设计[J].现代企业教育.2009年9月下期.[2]杨剑礼.基于单片机交通灯智能控制系统研究[J].煤炭技术．2010年第29卷第10期.[3]安晓莉.AT89S51单片机开发板的设计[J].电子设计工程.2009年.第17卷第9期.[4]