單片機(jī)交通燈設(shè)計(jì)5元

1、江西渝州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文通信工程學(xué)院畢業(yè)論文 論文題名：模擬交通燈控制器 學(xué) 生 姓 名 常 莎 學(xué) 號(hào) 1057010324 班 級(jí) 05 應(yīng)電 3班 指 導(dǎo) 教 師 黃 大 坤 專 業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù) 2007 年 10月引言在今天，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見(jiàn)和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。1858年，在英國(guó)倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。1868年，英國(guó)機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場(chǎng)上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組

2、成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914年，電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號(hào)大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測(cè)器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來(lái)啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對(duì)壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺(jué)到有人要過(guò)馬路。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長(zhǎng)一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得

3、以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國(guó)道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定對(duì)各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號(hào)，面對(duì)綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過(guò)人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號(hào)，面對(duì)紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)黃燈的車輛不能越過(guò)停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。目 錄第一部分 內(nèi)容摘要 .4英文摘要 .5第二部分1.課題名稱.42.設(shè)計(jì)任務(wù).52.1基本要求.42.2創(chuàng)新部分.4 3.芯片的選

4、擇與簡(jiǎn)介.64.系統(tǒng)設(shè)計(jì).74.1 系統(tǒng)方框圖.74.2工作原理.74.3 電路原理圖5.硬件設(shè)計(jì).7 5.1 電源電路10 5.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)105.3 顯示部分115.4 信號(hào)燈部分126.軟件設(shè)計(jì).13 6.1 流程圖.137.總體結(jié)論.14 8.參考文獻(xiàn).15模擬交通燈控制器摘 要近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)也帶動(dòng)著傳統(tǒng)控制的日新月異更新。在自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條

5、不紊。那么靠什么來(lái)實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。交通信號(hào)燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用msc-51系列單片機(jī)at89s52為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過(guò)單片機(jī)芯片的p2口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；顯示時(shí)間直接通過(guò)單片機(jī)的p0、p3口輸出，系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性強(qiáng)。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 交通燈 控制器 abstractin recent years along with science and technology develop fast, the application of single flat machine is moving towa

6、rds thorough continuously, at the same time drive traditional control detection day the benefit of new moon update. in the only flat machine application system of the automatic control and detection of real time, only flat machine is often to use as a key parts, only single flat machine aspect knowl

7、edge is insufficient , return should basis specificly hardware structure, as well as aim at the software that applies object characteristic specificly combination, perfect. crossroads vehicle wear comb, pedestrian xi rang, turn to be all right lane, person pedestrian says , methodically. do you lean

8、 what to realize this orderly order? what lean is that the automatic command system of traffic signal lamp. traffic signal lamp control way is many . keywords: only flat machine traffic lights controler design realize一.課題名稱：模擬交通燈控制器二.設(shè)計(jì)要求2.1基本要求： 1.運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制系統(tǒng)。2.上電的時(shí)候南北方向的紅燈亮25秒；東西方向的綠燈亮20秒，綠

9、燈秒閃2秒，黃燈秒閃3秒。再接下來(lái)東西方向的紅燈亮25秒；南北方向的綠燈亮20秒，綠燈秒閃2秒，黃燈秒閃3秒。如此循環(huán)。2.2創(chuàng)新部分1.各種信號(hào)燈所亮的時(shí)間由數(shù)碼管顯示出來(lái)。2.在允許加器件的情況下實(shí)現(xiàn)在上電時(shí)南北方向和東西方向顯示不一樣的時(shí)間。三 芯片的選擇與簡(jiǎn)介3.1 msc-51芯片簡(jiǎn)介圖13.1.1 mcs-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(rom)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線,現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明：1.中央處理器：中央處理器(cpu)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)

10、寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，cpu負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問(wèn)，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的ram只有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。程序存儲(chǔ)器(rom)：8051共有4096個(gè)8位掩膜rom，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。定時(shí)/計(jì)數(shù)器(rom)：8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。并

11、行輸入輸出(i/o)口：8051共有4組8位i/o口(p0、 p1、p2或p3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。下圖是mcs-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖2。 圖2mcs-51的引腳說(shuō)明：mcs-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40pin封裝的雙列直接dip結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)i/o口，中斷口線與p3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明：mcs-51的引腳說(shuō)明：mcs-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40pin封裝的雙列直接dip結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中,

12、正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)i/o口，中斷口線與p3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明:如下圖圖3所示。 圖3pin9:reset/vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時(shí)鐘電路開(kāi)始工作，在reset引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器pc指向0000h，p0-p3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07h，其它專用寄存器被清“0”。reset由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000h地址開(kāi)始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變r(jià)am（包括工作寄存器r0-r7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)。8051的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可

13、以是手動(dòng)復(fù)位，見(jiàn)下圖4。此外，reset/vpd還是一復(fù)用腳，vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部ram的數(shù)據(jù)不丟失。pin30:ale/當(dāng)訪問(wèn)外部程序器時(shí)，ale(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ale端將有一個(gè)1/6時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，ale會(huì)跳過(guò)一個(gè)脈沖。如果單片機(jī)是eprom，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。pin29:當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)，pc的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在p0和p2口上，外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放

14、到p0口上，由cpu讀入并執(zhí)行。pin31:ea/vpp程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機(jī)，內(nèi)置有4kb的程序存儲(chǔ)器，當(dāng)ea為高電平并且程序地址小于4kb時(shí)，讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器指令數(shù)據(jù)，而超過(guò)4kb地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如ea為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。顯然,對(duì)內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器的8031,ea端必須接地。四系統(tǒng)設(shè)計(jì)41系統(tǒng)方框圖電 源信號(hào)燈 at89s52 信號(hào)燈時(shí)間顯示部分震 蕩部 分復(fù) 位電 路 圖3.142 工作原理由軟件設(shè)置交通燈的初始時(shí)間，南北方向和東西方向各25秒，數(shù)碼管的段碼用不同的口線，東西方向的是用的p0口，南北的使用p3口，用單片

15、機(jī)來(lái)控制各種信號(hào)燈的燃亮?xí)r間，通過(guò)單片機(jī)的p2口控制。43 電路原理圖 圖3.2五系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)51 電源電路 采用經(jīng)市電變壓，穩(wěn)壓的穩(wěn)壓電源電路圖如圖5.1所示 圖5.1 電源電路220v市電經(jīng)過(guò)降壓后得到12v交流電，經(jīng)二極管整流成脈動(dòng)直流電，經(jīng)過(guò)電容濾波后再又經(jīng)過(guò)lm7805穩(wěn)壓得到5v的直流電供系統(tǒng)工作，后面的發(fā)光二極管是起一個(gè)電源指示的作用，470uf的電容是起一個(gè)再次濾波的作用。5.2. 單片機(jī)最小系統(tǒng) 圖5.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)以89c51為核心,外加時(shí)鐘和復(fù)位電路,電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,抗干擾能力強(qiáng),成本相對(duì)較低,非常符合本設(shè)計(jì)的所有要求.89c51單片機(jī)系列是在mcs-

16、51系列的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,是當(dāng)前8位單片機(jī)的典型代表,采用chmos工藝,即互補(bǔ)金屬氧化物的hmos工藝, chmos是cmos和hmos的結(jié)合,具有hmos高速度和高密度的特點(diǎn),還具有cmos低功耗的特點(diǎn).時(shí)鐘電路在單片機(jī)的外部通過(guò)xtal1,xtal2這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容,構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器.本系統(tǒng)采用的為12mhz的晶振,一個(gè)機(jī)器周期為1us,c1,c2為30pf。復(fù)位電路分為上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位,rst引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端,復(fù)位信號(hào)是高電平有效.上電自動(dòng)復(fù)位通過(guò)電容c3和電阻r2來(lái)實(shí)現(xiàn),按鍵手動(dòng)復(fù)位是圖中復(fù)位鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)的。5.3 顯示部分因?yàn)橄到y(tǒng)要求南北和東西方

17、向的信號(hào)燈時(shí)間不一樣，所以就利用單片機(jī)的p0和p3口來(lái)做數(shù)碼管的段碼驅(qū)動(dòng)，東西方向和南北方向的位線可以公共來(lái)使用，可以節(jié)約單片機(jī)的口線。數(shù)碼管可以使用共陰數(shù)碼管，數(shù)碼管的每段的電流是10毫安。電路圖如5.3所示 圖5.3 5.4 信號(hào)燈部分 本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)的p2口來(lái)驅(qū)動(dòng)和控制各種信號(hào)燈的燃亮和燃亮?xí)r間，在實(shí)際中，交通燈的信號(hào)燈需要用高電壓控制，在這里我們只是模擬一下它的控制信號(hào)，所以我們就只用單片機(jī)的信號(hào)引腳直接來(lái)控制發(fā)光二極管，電路圖見(jiàn)圖5.4。圖5.4六系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)61軟件流程圖開(kāi)始系統(tǒng)初始化設(shè)置時(shí)間初值初值送緩沖單元初值減到“0”？返回圖6.1 主程序流程調(diào)用顯示子程序初值自減拆分程序

18、yn七.結(jié)論本系統(tǒng)就是充分利用了at89s52芯片的i/o引角。系統(tǒng)統(tǒng)采用msc-51系列單片機(jī)為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過(guò)單片機(jī)芯片的p2口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；p2口和p3口外接數(shù)碼管來(lái)顯示各個(gè)信號(hào)燈的時(shí)間。系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便。系統(tǒng)不足之處不能控制車的左、右轉(zhuǎn)、以及自動(dòng)根據(jù)車流改變紅綠燈時(shí)間等。這是由于本身地理位子以及車流量情況所定，如果有需要可以設(shè)計(jì)擴(kuò)充原系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程，以及在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧（特別是匯編語(yǔ)言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。八參考文獻(xiàn)1胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù) m. 北京：