(完整版)單片機(jī)交通燈控制_2畢業(yè)設(shè)計(jì)論文.doc

1、優(yōu)秀論文未經(jīng)允許審核通過切勿外傳指導(dǎo)老師：楊富強(qiáng)作者：張磊學(xué)號(hào)：系別：機(jī)電工程系專業(yè)：礦山機(jī)電日期：內(nèi)容摘要年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來使用，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)軟硬件結(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，有條不紊。那么靠什么來實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號(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) ATSC51 和可編程并行 IO 接口芯片 80C51為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，

2、實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過 8051 芯片的 P1 口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)剩秒時(shí)黃燈閃爍警示。本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心，以LED 燈作為直行和左右拐彎指示完成了題目要求的所有功能。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī) 、MSC-51、交通燈、紅綠燈設(shè)計(jì)目錄一：交通燈的做題意義和選題背景1.傳統(tǒng)交通燈簡(jiǎn)介 ,42.單片機(jī)的發(fā)展歷程 ,.43.單片機(jī)的特點(diǎn) ,.54.80C51單片機(jī)芯片簡(jiǎn)介 ,.55.單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) ,106.,107.,11二 :,111.,.112. .123. .124. .145. .176. .18三 :21四 :.22五 :十字

3、路口智能交通燈由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展從而導(dǎo)致了汽車數(shù)量的猛增，大中型城市的城市交通，正面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，從而導(dǎo)致交通問題日益嚴(yán)重，其主要表現(xiàn)如下：交通事故頻發(fā)，對(duì)人類生命安全造成極大威脅；交通擁堵嚴(yán)重，導(dǎo)致出行時(shí)間增加，能源消耗加大；空氣污染和噪聲污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成為人們司空見慣而又不得不忍受的問題。在這種背景下，結(jié)合我國(guó)城市道路交通的實(shí)際情況，開發(fā)出真正適合我們自身特點(diǎn)的智能信號(hào)燈控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前的主要任務(wù)。對(duì)交叉口實(shí)行科學(xué)的管理與控制是交通控制工程的重要研究課題，是保障交叉口的交通安全和充分發(fā)揮交叉口的通行能力的重要措施，是解決城市交通問題的有效途徑。所以，改變和完善

4、我國(guó)現(xiàn)有的交通系統(tǒng)已成為當(dāng)務(wù)之急。交通燈信號(hào)燈的出現(xiàn)是人類歷史上的一次重大改革，使人類的聚居生活，產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。使交通得以有效管制，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。如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，利用單片機(jī)技術(shù)對(duì)交通燈進(jìn)行智能化管理，已成為目前廣泛采用的方法。1傳統(tǒng)交通燈的簡(jiǎn)介在今天，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

5、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 C5號(hào)大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止” ，綠燈亮表示“通行” 。而中國(guó)最早的馬路交通燈卻是誕生于 1928 年的上海英租界。從最早的手牽皮帶到

6、20 世紀(jì) 50 年代的電氣控制，2單片機(jī)的發(fā)展歷程單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。在 MCS-51系列單片機(jī)中， 有兩個(gè)子系列： 51 子系列和 52 子系列。每個(gè)子系列有諾干中型號(hào)。 51 系列有 8051、8751 和 8031三個(gè)型號(hào)，后來經(jīng)過改進(jìn)產(chǎn)生了 80c51、87c51、80c31 三個(gè)型號(hào)； 52 系列有 5021、8752、8032 三個(gè)型號(hào)，改進(jìn)后的型號(hào)是80c5287c52、80c32。改進(jìn)后的型號(hào)更加省電。52 系列比對(duì)應(yīng)的51 系列增加了定時(shí)器T2 并將內(nèi)部程序存貯器

7、增加到8KB。Inter公司停止生產(chǎn) MCS-51系列單片機(jī)之后將生產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓給了許多其他公司，于是出現(xiàn)了許多與Mcs-51 兼容的單片機(jī)?，F(xiàn)在生產(chǎn)mcs-51 兼容單片機(jī)的公司對(duì)其進(jìn)行了不同程度的改進(jìn)和提高。我們現(xiàn)在使用比較的多的是AT89C51AT89s51等。通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和IO 接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)經(jīng)過 1、2、3、3 代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。3

8、單片機(jī)的特點(diǎn)（1）性價(jià)比高，開發(fā)周期短，易于產(chǎn)品化，（2）集成度高，可靠性好，抗干擾性強(qiáng)，（3）功能完善，接口多樣，（4）低功耗、低電壓一般電源供電電壓在53V 范圍內(nèi)單片機(jī)都能正常工作，供電的下限可達(dá)12V。（5）總線多樣，易于擴(kuò)展單片機(jī)外部的典型三總線結(jié)構(gòu), 方便系統(tǒng)構(gòu)擴(kuò)展 , 構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。外部總線增加了I2C 及 SPI 等串行總線方式 ,可根據(jù)需要進(jìn)行并行或者串行擴(kuò)展。480C51單片機(jī)芯片簡(jiǎn)介80C51單片機(jī)引腳圖80C51是 INTEL 公司 MCS-51系列單片機(jī)中最基本的產(chǎn)品，它采用 INTEL 公司可靠的 CHMOS工藝技術(shù)制造的高性能8 位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MC

9、S-51的 HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗特征，它繼承和擴(kuò)展了 MCS-48單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。80C51 內(nèi)置中央處理單元、 128 字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、32 個(gè)雙向輸入輸出 (IO) 口、 2 個(gè) 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器和 5 個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路。此外， 80C51 還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)CPU而 RAM定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存RAM數(shù)據(jù)，時(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)停止芯片內(nèi)其它功能。 80C51有 PDIP(40pin)和 PLCC(

10、44pin) 兩種封裝形式。5 MCS 51 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)有8 大部分 . 一個(gè) 8 位的中央處理器 CPU（又稱為微處理器）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)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。有128字節(jié) 的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM8051 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，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)

11、果或用戶定義的字型表。 .4KB 片內(nèi) 程序存儲(chǔ)器 ROM或 EPROM8051 共有 4096 個(gè) 8 位掩膜 ROM ，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù). 片內(nèi) 18 個(gè) 特殊功能寄存器（ SFR）特殊功能寄存器SFR片內(nèi)特殊存儲(chǔ)器分布圖.4 個(gè) 8 位 的并行輸入輸出IO 口（ PIO）8051 共有 4 組 8 位 IO 口(P0、 P1 、P2 或 P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸P0 口P0.0P0.7輸入與輸出分時(shí)的傳送地址低8 位與數(shù)據(jù)線P1 口P1.0P1.7輸入與輸出無第二功能數(shù)據(jù)緩沖區(qū)位尋址區(qū)R7R0 3 組（8字節(jié)）2 組1 組0 組P2 口P2.0P2.7輸入與輸出傳送地址的高

12、 8 位P3 口P3.0P3.7輸入與輸出P3.0 RXD：串行口輸入端P3.1TXD：串行口輸出端P3.1TXD：串行口輸出端P3.2：外部中斷 0 中斷請(qǐng)求輸入端P3.3：外部中斷 1 中斷請(qǐng)求輸入端P3.4T0：定時(shí)器計(jì)數(shù)器0 外部輸入端P3.5T1：定時(shí)器計(jì)數(shù)器1 外部輸入端P3.6：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)P3.7：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) .1 個(gè) 串行口 IO（SIOUART）完成單片機(jī)與其他微機(jī)的之間的串行通信 .23 個(gè) 16 位 定時(shí)器計(jì)數(shù)器（ TIMERCOUNTER） . 可處理 5 個(gè)中斷源，兩級(jí)可程序優(yōu)先級(jí)的中斷系統(tǒng)其中含有 MCS-51指令集含 111 條指令，按

13、照指令操作功能話費(fèi)有五類：<1>數(shù)據(jù)傳送指令（ 28）<2>算術(shù)運(yùn)算指令（ 24）<3>邏輯運(yùn)算及轉(zhuǎn)移指令（ 25）<4>控制轉(zhuǎn)移指令（ 22）<5>位操作指令（ 12）6>單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖80C51 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。除去圖中的存儲(chǔ)電路和IO部件，剩下的是 CPU，它可以分為運(yùn)算器和控制器兩部分。運(yùn)算器功能部件包括算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU、累加器 ACC、寄存器 B、暫存寄存器 TMP1、TMP2、程序狀態(tài)字寄存器PSW等?？刂破鞴δ懿考ǔ绦蛴?jì)數(shù)器PC、指令寄存器 IR、指令譯碼器 ID、定時(shí)控制邏輯電路

14、CU、數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR、堆棧指針SP 及時(shí)鐘電路等。7>指令執(zhí)行過程示意圖指令執(zhí)行過程示意圖一條指令的執(zhí)行過程為：取指令分析指令執(zhí)行指令規(guī)定的操作二：十字路口智能交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1；設(shè)計(jì)要求：主、支干道交替通行，主、支干道每次通行時(shí)間均為20 秒；綠燈亮?xí)r表示可以通行，紅燈亮?xí)r表示禁止通行，紅綠燈之間的轉(zhuǎn)換通過黃燈來實(shí)現(xiàn)。每次綠燈變紅燈時(shí)，黃燈先閃3 秒（此時(shí)另一干道上的紅燈不變）；十字路口要求有數(shù)字顯示，作為時(shí)間提示，以便人們更直觀地把握時(shí)間。2：交通燈管理系統(tǒng)電路原理圖北南交通燈管理系統(tǒng)電路原理圖20秒1秒20秒,東西方向紅燈黃燈綠燈,燈南北方向綠燈紅燈紅燈,燈從上表中我們可

15、以很容易的看出：（ 1）當(dāng)東西方向?yàn)榧t燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可通過；南北道為綠燈，此道車輛通過，行人禁止通行。時(shí)間為 20 秒。（ 2）黃燈閃爍 1 秒，警示車輛和行人 紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。（ 3）當(dāng)東西方向?yàn)榫G燈， 此道車輛通行； 南北方向?yàn)榧t燈，南北道車輛禁止通過，行人通行，時(shí)間為 20 秒。（ 4）這樣如上表的時(shí)間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。3：硬件選擇選用 8051 單片機(jī)一片，紅、黃、綠 LED交通顯示燈各兩個(gè)，導(dǎo)線若干，單片機(jī)試驗(yàn)機(jī)。單片機(jī)端口與 LED 顯示燈的鏈接4. 單片機(jī)角路圖單片機(jī)角路圖上面兩個(gè)圖相會(huì)鏈接就是簡(jiǎn)單的交通燈實(shí)

16、驗(yàn)圖電路圖。其中 21L0:22L123L224 L325L426L5 按照這個(gè)順序進(jìn)行連接然后進(jìn)行試驗(yàn)。通過單片機(jī)的 P1口控制實(shí)驗(yàn)儀上 6個(gè)LED按照交通燈的變化規(guī)律循環(huán)發(fā)光，模擬十字路口（假設(shè)為東西南北走向）交通燈。實(shí)驗(yàn)電路如下， L5、L4、L3模擬東西方向交通燈，L2、L1、L0模擬南北方向交通燈。通過一條SETB 指令，可使某一燈亮，通過一條 CLR 指令，可使某一燈滅。5：紅綠燈工作參考程序流程圖6：十字路口交通燈設(shè)計(jì)程序LEDEQUP1ORG0000HLJMP STARTORG0030HSTART:MOVSP,#60HLCALLS0;初始狀態(tài)（都是紅燈）LCALLS1;南北綠燈

17、 ,東西紅燈LCALLS2; 南北綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈,東西紅燈LCALLS3;南北紅燈 ,東西綠燈LCALLS4; 南北紅燈 ,東西綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈LJMP STARTS0: MOVA,# B ;南北紅燈 ,東西紅燈MOVLED,AMOVR2,#10 ;延時(shí) 1m 秒LCALLDELAYS1:MOVA,# B;南北綠燈 ,東西紅燈MOVLED,AMOVR2,#200;延時(shí) 20 秒LCALLDELAYRETS2:MOVR3,#03H;南北綠燈閃 3 次FLASH: MOVA,# B;南北綠燈滅 ,東西紅燈亮MOV L ED,AMOV R2,#03HLCALLDELAYMOV A,# B;南北綠燈 ,東西

18、紅燈MOV L ED,AMOV R2,#03HLCALLDELAYDJNZR3,FLASHMOV A,# B;南北轉(zhuǎn)黃燈，東西紅燈MOV L ED,AMOV R2,#10;延時(shí)1秒LCALLDELAYRETS3:MOV A,# B;南北紅燈 ,東西綠燈MOV L ED,AMOV R2,#200;延時(shí) 20 秒LCALLDELAYRETS4:MOVR3,#03H;東西綠燈閃 3 次FLASH1: MOVA,# B ;南北紅燈亮 ,東西綠燈滅MOV L ED,AMOV R2,#03HLCALLDELAYMOV A,# B;南北紅燈亮 ,東西綠燈亮MOV L ED,AMOV R2,#03HLCALL

19、DELAYDJNZR3,FLASH1MOV A,# B;南北紅燈 ,東西黃燈MOV L ED,AMOV R2,#10;延時(shí) 1秒LCALLDELAYRETDELAY:PUSH，02H;延時(shí)子程序PUSH01HPUSH00HDELAY1: MOVR1,#00HDELAY2: MOVR0,#0C2HDJNZR0,$DJNZR1,DELAY2;延時(shí) 100msDJNZR2,DELAY1POP 00HPOP01HPOP 02HRETEND三：試驗(yàn)步驟 ：1： 選擇一個(gè)空間，建立一個(gè)文件夾TMD-1。2：打開軟件3：在這個(gè)文件夾中建立一個(gè)工程TMD-1：點(diǎn)擊下拉菜單工程新的工程。4：點(diǎn)擊保存之后，在左側(cè)

20、按生產(chǎn)廠商來選則所需的單片機(jī)型號(hào)，選好之后點(diǎn)擊確定。5：建立 Target1 ：這部操作時(shí)需要更改出錯(cuò)、輸出的單片機(jī)設(shè)置：6；新建文件：點(diǎn)擊下拉菜單 文件新建， 出現(xiàn)一個(gè)； Txt 界面7：建立 A51 文件：點(diǎn)擊下拉菜單文件保存8：加載文件：光標(biāo)在 Source Group1 上右鍵，點(diǎn)擊 Add Files to GroupSource、Group1。選擇剛才新建的 A51 文件9：寫完匯編程序后，按F7 鍵則對(duì)程序進(jìn)行匯編、連接，生成目標(biāo)文件（ .HEX 文件）、映象文件（ .M51 文件）和列表文件（ .LST 文件）等各種文件。如編譯有錯(cuò)誤，則在屏幕底底部顯示出來，雙擊錯(cuò)誤類型，即對(duì)源