基于單片機的交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計

1、BEIJINGUNIONUNIVERSITY畢業(yè)綜合實踐報告題目：基于單片機信號燈限制系統(tǒng)設(shè)計姓名張文軒學(xué)號2021191294096學(xué)院應(yīng)用科技學(xué)院專業(yè)電子信息工程指導(dǎo)教師鈕文良企業(yè)指導(dǎo)教師協(xié)助指導(dǎo)教師2021年04月25日摘要近年來隨著科技的飛速開展,單片機的應(yīng)用正在不斷深入,同時帶動傳統(tǒng)限制檢測技術(shù)日益更新.在實時檢測和自動限制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中,單片機往往作為核心器件來使用.十字路口車輛穿梭,行人熙攘,車行車道,人行人道,有條不紊.交通信號燈限制方式很多,本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機AT9s51和可編程并行I/O接口芯片89S51位中央器件來設(shè)計交通燈限制器,實現(xiàn)了能根據(jù)實際車流量

2、通過89S51的P1口設(shè)置紅綠燈點亮?xí)r間的功能,紅綠燈循環(huán)點亮,倒計時剩5秒時黃燈閃爍警告,本系統(tǒng)實用性強,操作簡單,擴展功能強.交通的亮滅規(guī)那么為：初始狀態(tài)南北方向紅燈亮,東西方向綠燈亮,延遲50s后,東西方向黃燈亮.延遲10s后,南北方向綠燈亮,同時東西方向紅燈亮,延遲40s后,南北黃燈亮,延遲10s后,南北方向紅燈亮,東西方向黃燈亮,重復(fù)上述過程.關(guān)鍵詞：交通燈AT89S51單片機摘要錯誤!未定義書簽第1章緒論錯誤!未定義書簽1.1 課題背景錯誤！未定義書簽1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀錯誤！未定義書簽1.3 課題研究的內(nèi)容及擬采取的方法錯誤！未定義書簽第2章單片機概述錯誤！未定義書簽第3章芯片

3、簡介3.1 AT89C51芯片簡介3.2 74HC244芯片簡介3.3 LED晶體管分析第4章設(shè)計思路第5章交通信號燈硬件設(shè)計5.1 焊接技術(shù)5.1.1 導(dǎo)線的焊接5.1.2 印制電路板的焊接5.2 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)論參考文獻致謝1緒論近年來隨著科技的飛速開展,單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入,同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新.在實時檢測和自動限制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中,單片機往往是作為一個核心部件來使用,僅單片機方面知識是不夠的,還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu),以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合,加以完善.交通信號燈的出現(xiàn),使交通得以有效管制,對于疏導(dǎo)交通流量、提升道路通行水平,減少交通事故有明顯效果.隨著中國參

4、加WTO我們不但要在經(jīng)濟、文化等各方面與國際接軌,在交通限制方面也應(yīng)與國際接軌.如果交通控不好道路還是無法保證暢通平安.作為交通限制的重要組成部份單片機.因此,本人選擇制作交通燈作為課題加以研究.我國大中城市交通系統(tǒng)壓力沉重.交通管制當以人性化、智能化為目的,做出相應(yīng)的改善.以此為出發(fā)點,本系統(tǒng)采用的單片機限制的交通信號燈.該系統(tǒng)分為單片機主控電路、鍵盤限制電路和顯示電路三局部組成.并在軟硬件方面采取一些改良舉措,實現(xiàn)了根據(jù)十字路口車流量、進行對交通信號燈的智能限制,使交通信號燈現(xiàn)場限制靈活、有效從一定程度上解決了交通路口堵塞車輛停車等待時間不合理等問題.系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、本錢低、實

5、時性好、安裝維護方便等優(yōu)點,有廣闊的應(yīng)用前景1.1 交通燈的研究背景隨著城市經(jīng)濟的高速開展,機動化交通在城市交通中所占的比例不斷增加.但以機動車交通為主體的交通開展方式也給城市帶來了諸多問題.道路上汽車數(shù)量的增加,使得尾氣污染、交通擁堵、交通事故等愈加嚴重,同時也降低了城市居民的出行平安保證夏天,2021.城鎮(zhèn)道路建設(shè)由于歷史等原因的相對滯后,人們也越來越受到交通擁堵、交通事故頻發(fā)等問題所帶來的困擾,特別是街道的各十字路口,更成為交通網(wǎng)中通行水平的隘口和交通事故的多發(fā)源草嫻,2021.交通平安問題不僅僅是交通領(lǐng)域的問題,它的嚴重程度已經(jīng)成為社會問題.根據(jù)聯(lián)合國和世界衛(wèi)生組織的有關(guān)報告,人們每天

6、所而對的各種問題中,道路交通傷害是最復(fù)雜也是最危險的.據(jù)估計,全世界每年約有120萬人死于道路交通事故,受傷者多達5000萬人.如果不采取強有力的預(yù)防舉措,今后20年中道路交通事故致死和受傷人數(shù)將增加65流右.交通平安已經(jīng)成為一個涉及社會各個部門的全球性問題.世界衛(wèi)生組織的報告指出,全世界每天有3000多人死于道路交通傷害.因道路交通傷害引起的85%勺死亡以及90%勺傷殘調(diào)整壽命年發(fā)生在中、低收入國家.研究說明,2000到2021年,道路交通事故死亡人數(shù)在高收入國家將下降30流右,而在中、低收入國家那么會大幅度增加,如果不采取適當舉措,到2021年,道路交通傷害預(yù)計將成為全球疾病與傷害負擔(dān)的重

7、要原因王笑京,2021.交通問題是世界各國面臨的共同問題.交通擁擠造成了巨大的時間浪費,加大了環(huán)境污染.我國大多數(shù)城市的平均行車速度已降至20km/h以下,有些路段甚至只有7-8km/h;由于車輛速度過慢,尾氣排放增加,使得城市的空氣質(zhì)量進一步惡化.交通問題造成了巨大的經(jīng)濟損失,據(jù)研究報道,美國每年因交通阻塞造成的經(jīng)濟損失約410億美元,日木東京每年因交通擁擠造成的時間損失相當于1000多億美元.為了緩解經(jīng)濟開展帶來的交通運輸方面的壓力,盡量的利用現(xiàn)有的資源,使其發(fā)揮最大的作用,各國都加大了對智能交通系統(tǒng)的研究和建設(shè)的力度梁琳,2021.1.2 國內(nèi)外科研現(xiàn)狀智能交通系統(tǒng)的研究和推進在我國還處

8、于起步階段,但ITS作為跨世紀經(jīng)濟增長點和交通系統(tǒng)建設(shè)必然選擇的重要性已得到國家相關(guān)部門的高度重視.1998年1月交通部正式批復(fù)成立交通智能運輸系統(tǒng)工程研究中央(ITSC).為增強該中央在交通智能交通系統(tǒng)的開發(fā)及試驗水平,投資1400萬元建設(shè)交通智能運輸系統(tǒng)中央試驗室,將為今后國家制定道路交通運輸?shù)拈_展和政策提供科學(xué)依據(jù),現(xiàn)已完成了“交通智能運輸系統(tǒng)開展戰(zhàn)略研究.1998年2月,在國家科委的領(lǐng)導(dǎo)下,交通智能交通系統(tǒng)工程研究中央還與歐盟合作成立了中歐ITS信息效勞中央(STICNISC/ITS),并于同年7月正式向國際社會提供基于Internet的信息咨詢和技術(shù)效勞.1.3 智能交通在東亞地區(qū)的

9、開展情況韓國的智能交通系統(tǒng)示范工程選在光州市,該工程預(yù)計耗資100億韓元(1250萬美元),選取了交通感應(yīng)信號系統(tǒng)、公交車乘客信息系統(tǒng)、動態(tài)線路引導(dǎo)系統(tǒng)、自動化管理系統(tǒng)、即時播報系統(tǒng)、電子收費系統(tǒng)、停車預(yù)報系統(tǒng)、運行中測重系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)中央建立9項內(nèi)容進行開發(fā)和檢測智能交通系統(tǒng)技術(shù)和效益,并以此驗證智能交通在韓國的適用性.香港早在1977年就在九龍設(shè)置了一套電腦化區(qū)域交通限制系統(tǒng),現(xiàn)在全港約有320組交通燈由電腦限制,有利于車輛盡快通過交叉口的時間.公路上所有車輛都配有無線對講機,隨時向公司報告行車情況并接受公司的行車指示.2單片機概述單片微型計算機簡稱單片機,是典型的嵌入式微限制器(Mi

10、crocontrollerUnit),常用英文字母的縮寫MCU表示單片機,它最早是被用在工業(yè)限制領(lǐng)域.單片機由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器開展而來.最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中,使計算機系統(tǒng)更小,更容易集成進復(fù)雜的而對體積要求嚴格的限制設(shè)備當中.INTEL的Z80是最早根據(jù)這種思想設(shè)計出的處理器,從此以后,單片機和專用處理器的開展便分道揚鍍.早期的單片機都是8位或4位的.其中最成功的是INTEL的8031,由于簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評.此后在8031上開展出了MCS51系列單片機系統(tǒng).基于這一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用.隨著工業(yè)限制領(lǐng)域要求的提

11、升,開始出現(xiàn)了16位單片機,但由于性價比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用.90年代后隨著消費電子產(chǎn)品大開展,單片機技術(shù)得到了巨大提升.隨著INTELi960系列特別是后來的ARMS列的廣?S應(yīng)用,32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位,并且進入主流市場.而傳統(tǒng)的8位單片機的性能也得到了飛速提升,處理水平比起80年代提升了數(shù)百倍.目前,高端的32位單片機主頻已經(jīng)超過300MH4性能直追90年代中期的專用處理器,而普通的型號出廠價格跌落至1美元,最高端的型號也只有10美元.當代單片機系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用,大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機上.而在作為掌上電腦和核心處理

12、的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng).單片機比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng),因此它得到了最多的應(yīng)用.事實上單片機是世界上數(shù)量最多的計算機.現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產(chǎn)品中都會集成有單片機.、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標等電腦配件中都配有1-2部單片機.而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機在工作.汽車上一般配備40多部單片機,復(fù)雜的工業(yè)限制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作！單片機的數(shù)量不僅遠超過PC機和其他計算的總和,甚至比人類的數(shù)量還要多.單片機又稱單片微限制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯

13、片上.相當于一個微型的計算機,和計算機相比,單片機只缺少了I/O設(shè)備.概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機.它的體積小、質(zhì)量輕、價格廉價、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件.同時,學(xué)習(xí)使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最正確選擇.單片機內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊,比方CPU內(nèi)存,并行總線,還有和硬盤作用相同的存儲器件,不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多,不過價錢也是低的,一般不超過10元即可,用它來做一些限制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了.我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、VCD等的家電里面都可以看到它的身影！它主要是作為限制局部的核心部件.它是一種在線式實時限制計算機,在線

14、式就是現(xiàn)場限制,需要的是有較強的抗干擾水平,較低的本錢,這也是和離線式計算機的比方家用PC的主要區(qū)別.單片機是靠程序運行的,并且可以修改.通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能,尤其是特殊的獨特的一些功能,這是別的器件需要費很大力氣才能做到的,有些那么是花大力氣也很難做到的.一個不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列,或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話,電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機,結(jié)果就會有天壤之別！只由于單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能,高效率,以及高可靠性！由于單片機對本錢是敏感的,所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級匯

15、編語言,它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了,單片機沒有家用計算機那樣的CPU也沒有像硬盤那樣的海量存儲設(shè)備.一個可視化高級語言編寫的小程序里面即使只有一個按鈕,也會到達幾十K的尺寸！對于家用PC的硬盤來講沒什么,可是對于單片機來講是不能接受的.單片機在硬件資源方面的利用率必須很高才行,所以匯編雖然原始卻還是在大量使用.一樣的道理,如果把巨型計算機上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件拿到家用PC上來運行,家用PC的也是承受不了的.可以說,二十世紀跨越了三個“電的時代,即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代.不過,這種電腦,通常是指個人計算機,簡稱PC機.它由主機、鍵盤、顯示器等組成.還有一類計算機,大多

16、數(shù)人卻不怎么熟悉.這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機亦稱微限制器.顧名思義,這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路,即可進行簡單運算和限制.由于它體積小,通常都藏在被控機械的“肚子里.它在整個裝置中,起著有如人類頭腦的作用,它出了毛病,整個裝置就癱瘓了.現(xiàn)在,這種單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛,如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等.各種產(chǎn)品一旦用上了單片機,就能起到使產(chǎn)品升級換代的成效,常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞一一“智能型,如智能型洗衣機等.現(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品,不是電路太復(fù)雜,就是功能太簡單且極易被仿制.究其原因,可能就卡在產(chǎn)品未使用單

17、片機或其它可編程邏輯器件上.第三章芯片簡介3.1AT89C51芯片簡介1、主要元器件介紹單片機主控電路的主要元件是AT89C51AT89C51是一個低電壓,高性能CMOSW單片機,片內(nèi)含4kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器PEROM口128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器RAM,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技能生產(chǎn),兼容標準MCS-51指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元,內(nèi)置功能強大的微型計算機的AT89C511s供了高性價比的處理方案.AT89C51是一個低功耗高性能單片機,40個引腳,32個外部雙向輸入/輸出I/O端口,同時內(nèi)含2個外中斷口,2個16

18、位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口,AT89C51可以根據(jù)常規(guī)要領(lǐng)執(zhí)行編程,也可以在線編程.其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起,特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)本錢.2、管腳說明：VCC供電電壓.GND接地.P0:P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口,每腳可吸收8TTL門流.當P1口的管腳第一次寫1時,被定義為高阻輸入.P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器,它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位.在FIASH編程時,P0口作為原碼輸入口,當FIASH執(zhí)行校驗時,P0輸出原碼,此時P0外部必須被拉高.P1口:P1是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口,P1口緩沖器能接收

19、輸出4TTL門電流.P1口管腳寫入1后,被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入,P1口被外部下拉為低電平時,將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故.在FLASHS程和校驗時,P1口作為第八位地址接收.P2:P2為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2口緩沖器可接收,輸出4個TTL門電流,當P2口被寫“1時,其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入.并因此作為輸入時,P2口的管腳被外部拉低,將輸出電流.這是由于內(nèi)部上拉的緣故.P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器執(zhí)行存取時,P2口輸出地址的高八位.在給出地址“1時,它運用內(nèi)部上拉優(yōu)勢,當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器執(zhí)行讀寫時,P2口輸出其特殊功能存放器

20、的內(nèi)容.P2在FLASHY程和校驗時接收高八位地址信號和限制信號.P3:P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口,可接收輸出4個TTL門電流.當P3口寫入“1后,它們被內(nèi)部上拉為高電平,并用作輸入.作為輸入,由于外部下拉為低電平,P3口將輸出電流ILL這是由于上拉的緣故.P3也可作為AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示：口管腳備選功能P3.0RXD串行輸入口P3.1TXD用行輸出口P3.2/INT0外部中斷0P3.3/INT1外部中斷1P3.4T0記時器0外部輸入P3.5T1記時器1外部輸入P3.6/WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通P3.7/RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通P3口同時為閃爍編程和編程

21、校驗接收一些限制信號.ST:復(fù)位輸入.當振蕩器復(fù)位器件時,要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間.ALE/PROG當訪問外部存儲器時,地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié).在FLASH®程期間,此引腳用于輸入編程脈沖.在平時,ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號,此頻率為振蕩器頻率的1/6.因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的.然而要留心的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時,將跳過一個ALE脈沖.如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH6址上置0.止匕時,ALE只有在執(zhí)行MOVXMOV的令是ALE才起作用.另外,該引腳被略微拉高.如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止,置位無效.

22、/PSEN:外部程序存儲器的選通信號.在由外部程序存儲器取指期間,每個機器周期兩次/PSEN有效.但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)/EA/VPP:當/EA保持低電平時,那么在此期間外部程序存儲器0000H-FFFFH,不管能不能有內(nèi)部程序存儲器.留心加密方式1時,/EA將內(nèi)部鎖定為RESET當/EA端保持高電平時,此間內(nèi)部程序存儲器.在FLASH編程期間,此引腳也用于施加12V編程電源VPP.XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入.XTAL2:來自反向振蕩器的輸出.3.274HC244芯片簡介74HC244芯片是一個八同相三態(tài)緩沖器/線驅(qū)動器如果輸

23、入的數(shù)據(jù)可以保持比擬長的時間比方鍵盤,簡單輸入接口擴展通常使用的典型芯片為74HC244,由該芯片可構(gòu)成三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器.74HC244芯片的引腳排列如圖3-1所示.74HC2441OEVcc201A02OEo192Y31Y0181A12A3172Y21Y1161A22A2152Y11Y2141A32A1132Y01Y312GND2A0112345678910圖3-174HC244芯片的引腳排列74HC244芯片內(nèi)部共有兩個四位三態(tài)緩沖器,使用時可分別以1C和2G作為它們的選通工作信號.當I/O和2/OE都為低電平時,輸出端Y和輸入端A狀態(tài)相同；當I/O和2/OE都為高電平時,輸擴展閱讀:74H

24、C244芯片內(nèi)部共有兩個四位三態(tài)緩沖器,使用時可分別以1C和2G作為它們的選通工作信號.當1C和2G都為低電平時,輸出端Y和輸入端A態(tài)相同；當1G和2G都為高電平時,輸出呈高阻態(tài)3.3LED晶體管分析簡單的LED顯示器有LED狀態(tài)顯示器俗稱發(fā)光二極管、7段LED顯示器俗稱數(shù)碼管和16段LED顯示器.發(fā)光二極管用于顯示系統(tǒng)的兩種狀態(tài)；數(shù)碼管用于顯示數(shù)字；LED16段顯示器用于字符顯示.這里用7段數(shù)碼管.7段數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管構(gòu)成,通過不同組合可用來顯示數(shù)字09,字符AF、H、L、P、R、U、Y等及減號與小數(shù)點.其外形結(jié)構(gòu)及動靜態(tài)顯示共陰陽接法如圖3-2所示:gfGNDab+5Vc一dpded

25、GNDcdp(a)f一gdp(b)圖3-2數(shù)碼管圖及動靜態(tài)顯示共陰陽接法圖第四章設(shè)計思路本設(shè)計采用MSC-51系列單片機來設(shè)計交通燈限制器,能根據(jù)實際車流量設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；紅綠燈循環(huán)點亮,倒計時剩5秒時黃燈閃爍警示；東西、南北兩干道交于一個十字路口,各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈,指揮車輛和行人平安通行.紅燈亮禁止通行,綠燈亮允許通行.黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換,且黃燈燃亮?xí)r間為東西、南北兩干道的公共停車時間.(1)當東西方向為紅燈,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.時間為60秒(可設(shè)定).(2)黃燈閃爍5秒,警示車輛和

26、行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換.(3)當東西方向為綠燈,此道車輛通行；南北方向為紅燈,南北道車輛禁止通過,行人通彳To時間為80秒(可設(shè)定).東西方向車流大通行時間長.本設(shè)計在東、西、南、北四個方向各有紅黃綠三個燈,在東西方向有兩個數(shù)碼管,在南北方向也有兩個數(shù)碼管.實際交通通路圖4-1如下：北南圖4-1實際交通通路第五章交通信號燈硬件設(shè)計5.1 交通信號燈硬件設(shè)計說明本系統(tǒng)選用MSC-51系列的AT89C51單片機作為限制器,選擇兩個四聯(lián)的共陰極數(shù)碼管組成8位顯示模塊,由于AT89C5仰片機的驅(qū)動水平有限,所以信號燈限制器由兩片74HC24較現(xiàn)總線的驅(qū)動,一個74HC24杭成位控的限制和驅(qū)動,另一

27、個74HC244I成數(shù)碼管的7段輸出,在輸出口上個串聯(lián)一個100歐姆的電阻和7段數(shù)碼管限流.通過P2用做輸出顯示限制口.P0口通過電阻和數(shù)碼管限制LED數(shù)碼管實現(xiàn)交通倒計時的記錄,P3.0P3.5那么實地點亮紅綠黃燈的限制,P1口當做普通輸入口直接限制人行道紅綠燈規(guī)律變化.當單片機復(fù)位之后,默認處于倒計時模式,啟動定時器,定時器每隔150us溢出一次,根據(jù)定時器溢出次數(shù)來計時,到1秒時將時間的計數(shù)器減一,當“設(shè)置鍵按下,存放倒計時初值的空間由0變?yōu)?,切換到設(shè)置模式.可以使用“遞增鍵“遞減鍵對計時初值進行修改.按下“確認鍵時,回到計時模式開始以新的初始值進行倒計時,當?shù)褂嫊r為0時,存放時間的空

28、間里的內(nèi)容由1變?yōu)?,處于閃爍狀態(tài),在這種狀態(tài)下,根據(jù)按鍵的情況有分別切換到計時和設(shè)置狀態(tài).5.2 電源電路電源電路具體模擬電路圖5-1所示:圖5-1電源模擬電路5.3 總體硬件設(shè)計交通信號燈采用發(fā)光二極管共陰極接法,當輸入高電平時二極被點亮.圖為對應(yīng)的交通信號燈的電路圖為圖:D1D2jLEDt,LEDD3D4D5D6D7D8D9D10D11D12)LEDFjLEDtiLEDfhLEDF"LEDFiLEDfjLEDF"mLEDFgLEDF.LED*、R5RES2F6RES2R7RES2F8RES2R9RES2R10RES2VCCT圖5-3交通信號燈的紅綠燈電路圖其中D1,D

29、4,D6為東西方向紅綠燈,D2,D3,D5也為東西方向紅綠燈,D8,D10,D12為南北方向紅綠燈,D7,D9,D11為南北方向紅綠燈.5.4 交通信號限制碼交通燈限制電路的核心元件采用單片機AT89C51,其內(nèi)部帶有4KB的ROM,無須擴展存儲器信號燈的限制由單片機的p1.0p1.5限制,6個信號燈以共陰極方式連接,當P1口輸出為高電平時信號燈點亮,為實現(xiàn)上述限制要求,P1口共輸出四種限制碼如表5-1所示：表5-1P1口輸出限制碼列表B道綠燈B道黃燈B道紅燈A道綠燈A道黃燈A道紅燈限制碼狀態(tài)說明P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0000011000CHA道放行B道

30、禁止000010100AHA道警告B道禁止0010000121HA道禁止B道放行0001000111HA道禁止B道曜aw口2468111315171195.5 倒計時顯示設(shè)計要實現(xiàn)計時功能那么需要使用定時器來計時,通過設(shè)置定時器的初始值來限制溢出中斷時間的時間問隔,再利用一個變量記錄定時器的溢出的次數(shù),到達定時1秒的功能.當即使每到1秒后,東西、南北信號燈個狀態(tài)的暫存剩余時間的變量減1.但暫存變量的時間減到0時,切換至下一個狀態(tài),如此循環(huán)重復(fù)執(zhí)行.本設(shè)計采用動態(tài)掃描,用4個數(shù)碼管分別顯示東西、南北的倒計時,將暫存各狀態(tài)剩余時間的數(shù)字從變量中提取出“個位和“十位,用動態(tài)掃描的方式在數(shù)碼管中顯示.

31、整個程序依據(jù)定時器的溢出數(shù)來計時,每計時1秒那么相應(yīng)狀態(tài)的時間減1,一直減到0時觸發(fā)下一個狀態(tài)的開始.其具體顯示狀態(tài)如圖5-4所示：VCC1A11A21A31A42A12A22A32A41G2G1Y11Y21Y31Y42Y12Y22Y32Y418161412975374HC2441234567123456712345671234567a'DPYbac國eel卜f1dIgLEDgna,DPYbacfpb:jcgLEDgn"aDPY'bac,口rdgLEDgnaDPYb.ac.gLEDgnaDPYba：edcgLEDgn；fgbaDPYaDPYaDPYbababacd中c

32、dObcdfg,1bJieeelceeeIcfId!fgid【fg1d1gLEDgnLEDgnLEDgn8888888821A11Y11A21Y21A31Y31A41Y42A12Y12A22Y22A32Y32A42Y41G2G18416614812119137155173土74HC244圖5-4動態(tài)掃描LED顯示5.6復(fù)位電路設(shè)計單片機復(fù)位是使CPU®始化操作,主要是使CPUW其他功能部件都處在一個確定初始狀態(tài),并從這個狀態(tài)開始工作.復(fù)位后PC=0000H是單片機從第一個單元取指令.無論是在單片機剛接上電源時還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位.單片機復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE和PSEN言號,

33、即alE=OPSEN=1復(fù)位期間不會有任何取指令操作.在RST引腳持續(xù)加上兩個機器周期24個振蕩周期的高電平,單片機即發(fā)生復(fù)位.例如,假設(shè)時鐘頻率為12MHz每個機器周期為1us,那么只需2us以上時間的高電平即可實現(xiàn)復(fù)位.復(fù)位電路圖如圖5-5所示：VCCVCCMCS-51Cr1R1COMPONENSR2dRES2RST/VPDVss圖5-5復(fù)位電路該電路除具備上電復(fù)位功能外,假設(shè)要復(fù)位,那么只需按圖中的RESET鍵,此時,電源Vcc經(jīng)電阻R1、R2分壓,在RST端產(chǎn)生一個復(fù)位高電平.復(fù)位后內(nèi)部各專用存放器狀態(tài)如表5-2所示,其中“表示無效位.表5-2專用存放器狀態(tài)顯示表存放器復(fù)位狀態(tài)存放器復(fù)

34、位狀態(tài)PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0P3FFHSCON00HIP000000BSBUF不定IE000000BPCON00000B5.7時鐘電路設(shè)計時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號,唯一的時鐘信號限制下的時序可以保證單片機各部件的同步工作.根據(jù)產(chǎn)生的方式不同分為內(nèi)部和外部兩種時鐘電路,本設(shè)計使用內(nèi)部時鐘,電路圖如5-6所示:89c51圖5-6內(nèi)部時鐘電路圖89c51芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器,其輸入端為芯片引腳XTAL1,輸出端為芯片引腳XTAL2.而在芯片外

35、部,XTAL1和XTAL2之間由用戶自行跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容,從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器.ALE引腳上出現(xiàn)的信號時周期性的,在每個機器周期內(nèi)兩次出現(xiàn)高電平,ALE信號每出現(xiàn)一次CPU就進行一次取址操作,但由于不同指令的字節(jié)數(shù)和機器周期數(shù)不同,因此取址指令操作也隨指令不同而有小的區(qū)別.5.8鍵盤設(shè)計由于鍵盤數(shù)量不多,選擇獨立式按鍵與P1口連接作為四個按鍵的輸入,每個按鍵單獨占用一根I/O口線,每個按鍵的工作不會影響其他I/O口線的工作狀態(tài).當逐位查詢每根口線的輸入狀態(tài)時,如某一根口線輸入低電平,那么可確認該口線所對應(yīng)的鍵已按下,然后,再轉(zhuǎn)向該鍵的功能處理程序.用四個鍵S1、S2、S3、S4

36、以及兩個用來提示鍵盤狀態(tài)的LED電路圖如圖5-7所示:VCCR1R2R3F4P1.0P1.1P1.2P1.3圖5-7按鍵電路圖四個按鍵的功能依次是:51 設(shè)定鍵：在倒計時模式時,按下此鍵后倒計時停止倒計時,進入設(shè)置狀態(tài)；如果已經(jīng)處于設(shè)置狀態(tài)那么此鍵無效.52 減一鍵：在設(shè)置狀態(tài)時,每按一次遞減鍵,初始值的數(shù)字減1.53 增一鍵：在設(shè)置狀態(tài)時,每按一次遞增鍵,初始值的數(shù)字增1.54 確認鍵：在設(shè)置狀態(tài)時,按下此鍵后,單片機根據(jù)新的初始值進行倒計時及顯示倒計時的數(shù)字.如果已經(jīng)處于計時狀態(tài)那么此鍵無效.在實現(xiàn)鍵盤的掃描和運行模式的切換時,主程序在初始化一些變量和存放器之后,需要不斷循環(huán)地讀取鍵盤的狀

37、態(tài)和動態(tài)掃描數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字,根據(jù)鍵盤的鍵值實現(xiàn)設(shè)置狀態(tài)、計時的切換第六章交通信號燈軟件設(shè)計軟件設(shè)計應(yīng)用匯編語言,以其較好的可讀性和可移植性很好的完成了本次設(shè)計任務(wù).程序設(shè)計上使用定時器0中斷開限制交通燈的正常工作.定時器1中斷限制特殊車輛的通行時間；外部中斷INT1用于緊急情況、流量限制和恢復(fù)等,外部中斷INT0用于特種車輛通行處理.系統(tǒng)采用兩個狀態(tài)標志位來記錄交通燈的循環(huán)狀態(tài).程序流程圖如下：圖6-1程序流程圖紅綠燈的8位LED動態(tài)顯示子程序如下：返回圖6-2程序流程圖總結(jié)經(jīng)過這一個多的查資料、設(shè)計與思考,畢業(yè)論文已根本完成.剛開始時頭腦一片空白,沒有一點思路,不知道從何插手,由于以前

38、都是學(xué)一些書本上的死的知識,根本不會靈活應(yīng)用,而且也沒做過什么太接近現(xiàn)實的設(shè)計,所以那時一直很茫然,在網(wǎng)上查資料也不知道從何查起,原來學(xué)的東西跟實際操作有很大的脫節(jié),開始時有過放棄的念頭,后來輔導(dǎo)老師告訴我們怎么查資料,針對課題向哪個方向考慮,我們頭腦中才有了個清楚的思路.后來開始做了,也往圖書館跑了好屢次,但書面上的資料很少,很多都是從網(wǎng)上查的.開始那時查到的資料都是一些簡單的材料堆砌,沒有一個核心,后來經(jīng)過我們小組的商量,我們大浪淘沙從其中挑選了一些很有價值的材料,再加上我們自己的一些思路,論文很快有了輪廓.然后就是根據(jù)各個環(huán)節(jié)再針對性的找資料,而且把一些學(xué)過的一些知識也很好的糅合在論文中

39、.整個過程中也遇到很多困難,不是芯片不適宜就是接口不知怎么接,但在班集體這個知識的討論的小集體里困難一個個都迎刃而解.整個過程讓我明白了一句話“方法總比困難多.通過畢業(yè)論文我對原來學(xué)過的知識有了更深的理解,原來想著在大學(xué)里學(xué)不到很多東西,直到做完畢業(yè),才知道是自己不會聯(lián)系實際應(yīng)用！當設(shè)計接近尾聲的時候回憶設(shè)計的整個流程,才發(fā)現(xiàn)有好多東西都需要更深一步的學(xué)習(xí).原來聽說自己的專業(yè)是個熱門專業(yè),同時也是當下市場分析中最受歡送的一個,而且他的就業(yè)面相當寬,但自己對它了解的不是很多,做畢業(yè)設(shè)計的時候才知道自己掌握的東西有多么少.現(xiàn)在已面臨畢業(yè),這次設(shè)計對以后我的學(xué)習(xí)態(tài)度,以及面以后走上工作崗位后的生活也

40、有很大的影響致謝本設(shè)計歷時一個月左右,經(jīng)過資料的搜集、整理加工,最終根本完成.并對課題有了較深的理解.在這里首先感謝輔導(dǎo)老師郭老師對我的精心輔導(dǎo).畢業(yè)設(shè)計是各門課程綜合應(yīng)用的一次鍛煉,通過知識的回憶,結(jié)合本次畢業(yè)設(shè)計,提升了知識應(yīng)用水平和科學(xué)思維方法,到達了學(xué)以致用的目的.在本畢業(yè)設(shè)計期間,得到了郭英軍老師耐心指導(dǎo),學(xué)到了一定的設(shè)計方法,從而使我能夠比擬順利地完成設(shè)計.我想以后的生活中我會充分應(yīng)用老師所提供應(yīng)我的經(jīng)驗和知識,到達學(xué)以致用的目的.經(jīng)過多天的不懈努力終于完成了.直到最后設(shè)計完成的時候才知道老師的良苦用心.參考文獻1高澤溪,高成.直接數(shù)字頻率合成器(DDS)及其性能分析.北京：北京航

41、空航天大學(xué)出版社,2002,1871912白居憲.低噪聲頻率合成.西安：西安交通大學(xué)出版社,1995,2242303褚振勇,翁木云.FPGA設(shè)計及應(yīng)用.西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2003,2192634房小翠,王金鳳.單片微型計算機與機電接口技術(shù).北京：國防工業(yè)出版社,2002,79865皮紅梅,李英順.單片機開發(fā)中的定時方法.沈陽：石油化工高等?？茖W(xué)校學(xué)報,2002,1711926何利J民.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,1991,21337李珍.單片機原理與限制技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社,2002,1491588范立南.單片微機接口與限制技術(shù).沈陽：遼寧大學(xué)出版社,1

42、996,69779張友德.單片微型機原理、應(yīng)用與實踐.上海：復(fù)旦大學(xué)出版社,1992,738110李華.MCS-51系列單片機實用接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社,1993,233111何希慶,高偉.MCS-51單片機原理、實驗、實例.山東：山東大學(xué)出版社,1989,12413612張毅剛,彭喜元,姜守達.新編MCS-51單片機應(yīng)用設(shè)計.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2003,15316813胡漢才.單片機原理及接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社,1996,667814廖煥霖.Protel99電路板設(shè)計者必讀.北京：冶金工業(yè)出版,2000,10812815張義和.ProtelPCB99設(shè)計與

43、應(yīng)用技巧.北京：科學(xué)出版社,2000,16李云,楊玉峰,梅順良.ITS系統(tǒng)中GPRSIF能移動終端的設(shè)計.電訊技術(shù),2006.044(004):9617余發(fā)山.單片機原理及應(yīng)用技術(shù).中國礦業(yè)大學(xué)出版社.200318楊凌霄.微型計算機原理及應(yīng)用.中國礦業(yè)大學(xué)出版社.200419張凱,馬忠梅編著.MCS-51單片機綜合系統(tǒng)及設(shè)計開發(fā).北京：科學(xué)出版社,199620何立民編著.單片機高級教程.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2000附錄A:軟件程序編程主程序:ORG2000HMOVDPTR,#7F00H;MOVA,#0BH;PA、PC口均為輸出MOVXDPTR,A;MAIN:SETBEA;開中斷SET

44、BEX0;MOV50H,#1FH;設(shè)置時間顯示初值;MOVP1,0CH;A道放行B道禁止MOVR7,#19H;延時秒數(shù)MAIN1:LCALLDISP;調(diào)1秒延時、及顯示子程序DJNZR7,MAIN1;MOVP1,#0AH;A道警告B道禁行MOVR7,05H;延時秒數(shù)MAIN2:LCALLDISP;DJNZR7,MAIN2;MOV50H,#1FH;設(shè)時間顯示初值MOVP1,#21H;A道禁行B道放行MOVR7,#19H;延時秒數(shù)MAIN3:LCALLDISP;DINZR7,MAIN3;MOVP1,#11H;A道禁行B道警告MOVR7,#05H;延時秒數(shù)MAIN4:LCALLDISP;DJNZR7

45、,MAIN4;AJMPMAIN;循環(huán)一-計岐行廳軟牛辿ug=延時顯示子程序：ORG2000H;DISP:MOVR6,#01H;設(shè)置顯示位存放器初值右邊一位MOVTMOD,#01H;定時計數(shù)器T0設(shè)置為定時方式的模式1MOVR5,#0AH;定時其操作循環(huán)10次DEL1:MOVTH0,#3CH;定時器100ms計數(shù)器的初值MOVTL0,#B0H;SETBTR0;啟動定時器DEL2:DEC50H;顯示秒數(shù)減1MOVB,#0AH;DIVB;拆分秒數(shù)ADDA,#2BH;MOVCA,A+PC;查表個位數(shù)的字型碼MOVR1,A;個位數(shù)字型碼送R1MOVA,B;ADDA,#25H;MOVCA,A+PC;查表十位數(shù)的字型碼MOVR2,A;十位數(shù)字型碼送R2MOVA,R6;位控碼MOVDPTR,#7F03H;MOVXDPTR,A;MOVA,R1;送個位數(shù)顯示MOVDPTR,#7F01H;MOVXDPTR,A;LCALLDELAY;延時1msMOVA,R6;RLA;位控左移MOVR6,A;MOVDPTR,#7F