畢業(yè)論文單片機(jī)交通燈控制應(yīng)用

1、武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 課 題 報(bào) 告題 目 單片機(jī)交通燈控制應(yīng)用 系（分院）機(jī)電工程系 學(xué)生姓名 徐夢(mèng)林 學(xué) 號(hào) 1004120618 專業(yè)班級(jí) 機(jī)電1006班 指導(dǎo)教師 劉磊 2013年 4 月 5 日目 錄一、 本次課程設(shè)計(jì)的做題意義和選題背景1、傳統(tǒng)交通燈的簡(jiǎn)介2、單片機(jī)的特點(diǎn)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2、交通燈管理系統(tǒng)電路原理圖三、試驗(yàn)步驟四、心得體會(huì)五、參考文獻(xiàn)十字路口智能交通燈一， 本次課程設(shè)計(jì)的做題意義和選題背景由于我國經(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)

2、，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，改變和完善我國現(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

3、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，英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)

4、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。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20世紀(jì)50年代的電氣控制，2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

5、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。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MCS-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(I/O)口、2個(gè)16

6、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(44pin)兩種封裝形式。3MCS51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

7、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)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）.4個(gè)8位 的并行輸入輸出I/O口（PIO）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P0口 P0.0P0.7

8、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P2口 P2.0P2.7 輸入與輸出 傳送地址的高8位P3口 P3.0P3.7 輸入與輸出 P3.0RXD：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I/O（SIO/UART）完成單片機(jī)與其他微機(jī)的之間的串行通信.2/3個(gè)16位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（TIMER

9、/COUNTER）.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）80C51單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)電路和I/O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

10、譯碼器ID、定時(shí)控制邏輯電路CU、數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR、堆棧指針SP及時(shí)鐘電路等。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)電路原理圖西交通燈管理系統(tǒng)電路原理圖20秒1秒20秒東西方向燈紅燈黃燈綠燈南北方向燈綠燈紅燈紅燈從上表中我們可以很容易的看出：（1）當(dāng)東西方向

11、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(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。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

12、，可使某一燈滅。 END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)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

13、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)源文件中底錯(cuò)誤處予以標(biāo)注，對(duì)錯(cuò)誤處改正之后，再按F7 按鍵，重新匯編、連接，直到全部正確為止。四：心得體會(huì)通過這次交通燈的課程設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決現(xiàn)實(shí)問題的能力。使我在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用學(xué)習(xí)過程中，以及在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為一名合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。綜合課程設(shè)計(jì)讓我把以前學(xué)習(xí)到的知識(shí)得到鞏固和進(jìn)一步的提高認(rèn)識(shí)，對(duì)已有知識(shí)有了更深層次的理解和認(rèn)

14、識(shí)。在此，由于自身能力有限，在課程設(shè)計(jì)中碰到了很多的問題，我通過查閱相關(guān)書籍、資料以及和周圍同學(xué)交流得到解決。還有交通燈是我們生活中非常常見的一種東西，對(duì)于我們學(xué)以致用的這種能力得到了很好鍛煉，能夠?yàn)槲覀円院蟮墓ぷ饔趯W(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。通過合作，我們的合作意識(shí)得到加強(qiáng)。合作能力得到提高。在大學(xué)中，很多同學(xué)都沒有過深入的交流，在設(shè)計(jì)的過程中，我們用了分工與合作的方式，每個(gè)人互責(zé)一定的部分，同時(shí)在一定的階段共同討論，以解決分工中個(gè)人不能解決的問題，在交流中大家積極發(fā)言，和提出意見，同時(shí)我們還向別的同學(xué)請(qǐng)教。在此過程中，每個(gè)人都想自己的方案得到實(shí)現(xiàn)，積極向同學(xué)說明自己的想法。能過比較選出最好的方案。在這過程也提高了我們的表過能力。     在設(shè)計(jì)的過程中我們還得到了老師的幫助與意見。在學(xué)習(xí)的過程中，不是每一個(gè)問題都能自己解決，向老師請(qǐng)教或向同學(xué)討論是一個(gè)很好的方法.參考文獻(xiàn)：1李明 畢萬新主編 單片機(jī)原理與接口技術(shù)