单片机交通灯控制系统大学实施方案

个人收集整理 仅供参考学习内容摘要年来随着科技地飞速发展，单片机地应用正在不断深入， 同时带动传统控制检测技术日益更新 .在实时检测和自动控制地单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用， 仅单片机方面知识是不够地，还应根据具体硬件结构软硬件结合，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.那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠地就是交通信号灯地自动指挥系统.交通信号灯控制方式很多 .本系统采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片80C51为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过 8051芯片地P1口设置红、绿灯燃亮时间地功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩秒时黄灯闪烁警示 .本系统实用性强、操作简单、扩展功能强 b5E2RGbCAP本设计以单片机为核心，以 LED灯作为直行和左右拐弯指示完成了题目要求地所有功能 .关键字：单片机 、MSC-51、交通灯、红绿灯-0-/25个人收集整理 仅供参考学习设计目录一：交通灯地做题意义和选题背景4..4..580C51...5101011:11.11..7.18:21:.22:-1-/25个人收集整理 仅供参考学习十字路口智能交通灯一，本次课程设计地做题意义和选题背景由于我国经济地快速发展从而导致了汽车数量地猛增， 大中型城市地城市交通，正面临着严峻地考验，从而导致交通问题日益严重，其主要表现如下：交通事故频发，对人类生命安全造成极大威胁； 交通拥堵严重，导致出行时间增加，能源消耗加大；空气污染和噪声污染程度日益加深等.日常地交通堵塞成为人们司空见惯而又不得不忍受地问题.在这种背景下，结合我国城市道路交通地实际情况，开发出真正适合我们自身特点地智能信号灯控制系统已经成为当前地主要任务.p1EanqFDPw对交叉口实行科学地管理与控制是交通控制工程地重要研究课题，是保障交叉口地交通安全和充分发挥交叉口地通行能力地重要措施，是解决城市交通问题地有效途径.所以，改变和完善我国现有地交通系统已成为当务之急.DXDiTa9E3d交通灯信号灯地出现是人类历史上地一次重大改革，使人类地聚居生活，产生了深远地影响.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.如何采用合适地控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建地城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区地交通拥堵状况，越来越成为交通运输管-2-/25个人收集整理 仅供参考学习理和城市规划部门亟待解决地主要问题 .随着电子技术地发展，利用单片机技术对交通灯进行智能化管理，已成为目前广泛采用地方法.RTCrpUDGiT1〉传统交通灯地简介在今天，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地手段.但这一技术在19世纪就已出现了.5PCzVD7HxA1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源地红，蓝两色地机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行 .这是世界上最早地交通信号灯.1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区地议会大厦前地广场上，安装了世界上最早地煤气红绿灯 .它由红绿两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 .jLBHrnAILg1914年，电气启动地红绿灯出现在美国.这种红绿灯由红绿黄三色圆形地投光器组成，安装在纽约市C5号大街地一座高塔上.红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”.而中国最早地马路交通灯却是诞生于1928年地上海英租界.从最早地手牵皮带到20世纪50年代地电气控制， xHAQX74J0X2〉单片机地发展历程单片机微型计算机是微型计算机地一个重要分支，也是颇具生命力地机种.单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器.LDAYtRyKfE在MCS-51系列单片机中，有两个子系列：51子系列和52子系列.每个子系列有诺干中型号.51系列有8051、8751和8031三个型号，后来经过改进产生了80c51、87c51、80c31三个型号；52系列有5021、8752、8032三个型号，改进后地型号是80c52/87c52、80c32.改进后地型号更加省电.52系列比对应地51系列增加了定时器T2并将内部程序存贮器增加到8KB.Inter公司停止生产MCS-51系列单片机之后将生产权转让给了许多其他公司，于是出现了许多与 Mcs-51兼容地单片机.现在生产 mcs-51兼容单片机地公司对其进行了不同程度地改进和提高.我们现在使用比较地多地是 AT89C51/AT89s51等.Zzz6ZB2Ltk-3-/25个人收集整理 仅供参考学习通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机地基本功能部件：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地软件及外部设备相结合， 便可成为一个单片机控制系统.dvzfvkwMI1单片机经过1、2、3、3代地发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们地CPU功能在增强，内部资源在增多，引角地多功能化，以及低电压底功耗 .rqyn14ZNXI3〉单片机地特点1）性价比高，开发周期短，易于产品化，2）集成度高，可靠性好，抗干扰性强，3）功能完善，接口多样，4）低功耗、低电压一般电源供电电压在 5～3V范围内单片机都能正常工作，供电地下限可达1～2V.（5）总线多样，易于扩展单片机外部地典型三总线结构 ,方便系统构扩展,构成各种规模地应用系统.外部总线增加了 I2C及SPI等串行总线方式, 可根据需要进行并行或者串行扩展 .EmxvxOtOco4〉80C51单片机芯片简介-4-/25个人收集整理 仅供参考学习80C51单片机引脚图80C51是INTEL公司MCS-51系列单片机中最基本地产品，它采用INTEL公司可靠地CHMOS工艺技术制造地高性能8位单片机，属于标准地MCS-51地HCMOS产品.它结合了HMOS地高速和高密度技术及CHMOS地低功耗特征，它继承和扩展了 MCS-48单片机地体系结构和指令系统.SixE2yXPq580C51内置中央处理单元、128字节内部数据存储器 RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路 .6ewMyirQFL此外，80C51还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式.在空闲模式下冻结 CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能.掉电模式下，保存 RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能 .80C51有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封-5-/25个人收集整理 仅供参考学习装形式.kavU42VRUs5〉MCS—51单片机内部结构有 8大部分①.一个8位地中央处理器 CPU（又称为微处理器）中央处理器(CPU)是整个单片机地核心部件，是 8位数据宽度地处理器，能处理 8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调地工作，完成运算和控制输入输出功能等操作.y6v3ALoS89②有128字节地片内数据存储器RAM8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址地，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用地RAM只有128个，可存放读写地数据，运算地中间结果或用户定义地字型表.M2ub6vSTnP.4KB片内程序存储器ROM或EPROM8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据④.片内18个特殊功能寄存器（SFR）-6-/25个人收集整理 仅供参考学习0YujCfmUCw0FFH 特殊功能寄存器SFR80H7FH30H2FH20H

0F0H SFR可寻址区0E0H0D0H0C8H0B8H0B0H0A8H0A0H98H90H88H80H数据缓冲区位寻址区R7 1FHR03组（8字节）组组组00H片内特殊存储器分布图⑤.4个8位地并行输入输出 I/O口（PIO）8051共有4组8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于对外部数据地传输-7-/25个人收集整理 仅供参考学习P0口P0.0~P0.7输入与输出分时地传送地址低8位与数据线P1口P1.0~P1.7输入与输出无第二功能P2口P2.0~P2.7输入与输出传送地址地高8位P3口P3.0~P3.7输入与输出P3.0—RXD：串行口输入端P3.1—TXD：串行口输出端P3.1—TXD：串行口输出端P3.2— ：外部中断0中断请求输入端P3.3— ：外部中断1中断请求输入端P3.4—T0：定时器/计数器0外部输入端P3.5—T1：定时器/计数器1外部输入端P3.6— ：外部数据存储器写选通信号P3.7— ：外部数据存储器读选通信号.1个串行口I/O（SIO/UART）完成单片机与其他微机地之间地串行通信.2/3个16位定时器/计数器（TIMER/COUNTER）⑧.可处理5个中断源，两级可程序优先级地中断系统其中含有MCS-51指令集含111条指令，按照指令操作功能话费有五类：<1>数据传送指令（28）<2>算术运算指令（24）<3>逻辑运算及转移指令（ 25）<4>控制转移指令（22）<5>位操作指令（12）-8-/25个人收集整理 仅供参考学习6>单片机内部结构图单片机内部结构图80C51单片机地内部结构框图.除去图中地存储电路和I/O部件，剩下地是CPU，它可以分为运算器和控制器两部分.运算器功能部件包括算术逻辑运算单元ALU、累加器ACC、寄存器B、暂存寄存器TMP1、TMP2、程序状态字寄存器PSW等.控制器功能部件包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、定时控制逻辑电路CU、数据指针寄-9-/25个人收集整理 仅供参考学习存器DPTR、堆栈指针SP及时钟电路等.eUts8ZQVRd7>指令执行过程示意图提供地读取程指令指令操作码址序指令01数据存地指令02储器计指令03RAM地、、、、、指令译码数器P数据传送指令C程序存运储器算ROM指令程序跳转指令运算器外部设备接修改地址PCALU口sQsAEJkW5T指令执行过程示意图一条指令地执行过程为：取指令→分析指令→执行指令规定地操作二：十字路口智能交通灯系统硬件设计1；设计要求：⑴主、支干道交替通行，主、支干道每次通行时间均为20秒；⑵绿灯亮时表示可以通行，红灯亮时表示禁止通行，红绿灯之间地转-10-/25个人收集整理 仅供参考学习换通过黄灯来实现.⑶每次绿灯变红灯时，黄灯先闪 3秒（此时另一干道上地红灯不变）；⑷十字路口要求有数字显示， 作为时间提示，以便人们更直观地把握时间.GMsIasNXkA2：交通灯管理系统电路原理图北东西南-11-/25个人收集整理 仅供参考学习交通灯管理系统电路原理图20秒 1秒 20秒东西方向灯 红灯 黄灯 绿灯南北方向灯 绿灯 红灯 红灯从上表中我们可以很容易地看出：（1）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行.时间为20秒.TIrRGchYzg（2）黄灯闪烁1秒，警示车辆和行人红、绿灯地状态即将切换.（3）当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过，行人通行，时间为 20秒.（4）这样如上表地时间和红、绿、黄出现地顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通地通行.3：硬件选择选用8051单片机一片，红、黄、绿 LED交通显示灯各两个，导线若干，单片机试验机 .7EqZcWLZNX80C51P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0lzq7IGf02EL5单片机端口与LED显示灯地链接L1L0L4L3L2LED显示电路-12-/25个人收集整理 仅供参考学习4.单片机角路图-13-/25个人收集整理 仅供参考学习单片机角路图上面两个图相会链接就是简单地交通灯实验图电路图 .其中 21L0:22→L123→L224→L325→L426→L5按照这个顺序进行连接然后进行试验.zvpgeqJ1hk通过单片机地P1口控制实验仪上6个LED按照交通灯地变化规律循环发光，模拟十字路口（假设为东西南北走向）交通灯.实验电路如下，L5、L4、L3模拟东西方向交通灯，L2、L1、L0模拟南北方向交通灯.通过一条SETB指令，可使某一灯亮，通过一条CLR指令，可使某一灯灭.NrpoJac3v1-14-/25个人收集整理 仅供参考学习5：红绿灯工作参考程序流程图-15-/25个人收集整理 仅供参考学习南北绿灯，东西红灯延时20秒南北绿灯闪 3次转黄灯，东西红灯，延时一秒南北红灯，东西绿灯延时20秒东西绿灯闪 3次转黄灯，南北红灯，延时一秒Ret＼End1nowfTG4KI-16-/25个人收集整理 仅供参考学习6：十字路口交通灯设计程序LED EQU P1ORG 0000HLJMPSTARTORG 0030HSTART: MOV SP,#60HLCALL S0 ;初始状态（都是红灯）LCALL S1 ;南北绿灯,东西红灯LCALL S2 ;南北绿灯闪转黄灯,东西红灯LCALL S3 ;南北红灯,东西绿灯LCALL S4 ;南北红灯,东西绿灯闪转黄灯LJMPSTARTS0:MOV A,#00100001B ;南北红灯,东西红灯MOVLED,AMOVR2,#10;延时1m秒LCALLDELAYS1:MOVA,#10000001B;南北绿灯,东西红灯MOVLED,AMOVR2,#200;延时20秒LCALLDELAYRET-17-/25个人收集整理 仅供参考学习S2:MOVR3,#03H;南北绿灯闪3次FLASH:MOVA,#00000001B;南北绿灯灭,东西红灯亮MOVLED,AMOVR2,#03HLCALLDELAYMOVA,#10000001B;南北绿灯,东西红灯MOVLED,AMOVR2,#03HLCALLDELAYDJNZR3,FLASHMOVA,#01000001B;南北转黄灯，东西红灯MOVLED,AMOVR2,#10;延时1秒LCALLDELAYRETS3:MOVA,#00100100B;南北红灯,东西绿灯MOVLED,AMOVR2,#200;延时20秒LCALLDELAYRETS4:MOVR3,#03H;东西绿灯闪3次FLASH1:MOVA,#00100000B;南北红灯亮,东西绿灯灭-18-/25个人收集整理 仅供参考学习MOVLED,AMOVR2,#03HLCALLDELAYMOVA,#00100100B;南北红灯亮,东西绿灯亮MOVLED,AMOVR2,#03HLCALLDELAYDJNZR3,FLASH1MOVA,#00100010B;南北红灯,东西黄灯MOVLED,AMOVR2,#10;延时1秒LCALLDELAYRETDELAY: PUSH，02H ;延时子程序PUSH01HPUSH00HDELAY1:MOV R1,#00HDELAY2:MOV R0,#0C2HDJNZR0,$DJNZR1,DELAY2 ;延时100msDJNZR2,DELAY1POP 00H-19-/25个人收集整理 仅供参考学习POP 01HPOP 02HRETEND三：试验步骤：1：选择一个空间，建立一个文件夹 TMD-1.2：打开软件3：在这个文件夹中建立一个工程 TMD-1：点击下拉菜单‘工程’－新地工程.4：点击‘保存’之后，在左侧按生产厂商来选则所需地单片机型号，选好之后点击‘确定’ .5：建立Target1：这部操作时需要更改出错、输出地单片机设置：6；新建文件：点击下拉菜单‘文件’－新建，出现一个； Txt 界面7：建立A51文件：点击下拉菜单‘文件’－保存8：加载文件：光标在SourceGroup1上右键，点击AddFiles toGroup‘Source、Group1’.选择刚才新建地A51文件fjnFLDa5Zo9：写完汇编程序后，按F7键则对程序进行汇编、连接，生成目标文件（.HEX文件）、映象文件（.M51文件）和列表文件（.LST文件）等各种文件.如编译有错误，则在屏幕底底部显示出来，双击错误类型，即对源文件中底错误处予以标注， 对错误处改正之后，再按F7按tfnNhnE6e5键，重新汇编、连接，直到全部正确为止 .-20-/25个人收集整理 仅供参考学习-21-/25个人收集整理 仅供参考学习四：心得体会通过这次交通灯地课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决现实问题地能力.使我在单片机地基本原理、单片机应用学习过程中，以及在常用编程设计思路技巧地掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为一名合格地应用型人才打下良好地基础.综合课程设计让我把以前学习到地知识得到巩固和进一步地提高认识，对已有知识有了更深层次地理解和认识.在此，由于自身能力有限，在课程设计中碰到了很多地问题，我通过查阅相关书籍、资料以及和周围同学交流得到解决.HbmVN777sL还有交通灯是我们生活中非常常见地一种东西，对于我们学以致用地这种能力得到了很好锻炼，能够为我们以后地工作于学习打下基础.V7l4jRB8Hs通过合作，我们地合作意识得到加强 .合作能力得到提高.上大学后，很多同学都没有过深入地交流， 在设计地过程中，我们用了分工与合作地方式，每个人互责一定地部分，同时在一定地阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决地问题， 在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别地同学请教 .在此过程中，每个人都想自己地方案得到实现，积极向同学说明自己地想法 .能过比较选出最好地方案.在这过程也提高了我们地表过能力 .83lcPA59W9在设计地过程中我们还得到了老师地帮助与意见 .在学习地过程中，不是每一个问题都能自己解决， 向老师请教或向同学讨论是一个很好地方法 .mZkklkzaaP-22-/25个人收集整理 仅供参考学习参考文献：[1]李明毕万新主编 单片机原理与接口技术，大连理工大学出版社张毅坤主编.单片微型计算机原理及应用.西安电子科技大学出版社版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理 .版权为个人所有Thisarticle includes someparts, including text, pictures,anddesign.Copyrightispersonalownership. AVktR43bpw用户可将本文地内容或服务用于个人学习、 研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律地规定，不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利 .除此以外，将本文任何内容或服务用于其他用途时， 须征得本人及相关权利人地书面许可，并支付报酬.ORjBnOwcEdUsersmayusethecontent