基于單片機的智能交通燈控制系統(tǒng)(共38頁)

1、 學號：201110231062上海海事(hish)大學本科生畢業(yè)設計(b y sh j)（論文）基于(jy)單片機的智能交通燈控制系統(tǒng)設計學院：物流工程學院專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：電氣112班姓名：王志剛指導教師：李妮娜完成日期： 年 月 日承諾書本人鄭重(zhngzhng)承諾：所呈交的畢業(yè)論文“基于單片機的智能交通燈控制系統(tǒng)設計”是在導師的指導下，嚴格按照(nzho)學校和學院的有關規(guī)定(gudng)由本人獨立完成。文中所引用的觀點和參考資料均已標注并加以注釋。論文研究過程中不存在抄襲他人研究成果和偽造相關數(shù)據(jù)等行為。如若出現(xiàn)任何侵犯他人知識產(chǎn)權等問題，本人愿意承擔相關法律責任。承

2、諾人（簽名）：_ 日期： 年 月 日摘 要由于(yuy)交通(jiotng)路口(lku)不同時刻車流量的大小是不確定的,而交通燈系統(tǒng)采用的是固定時間的控制方法,所以經(jīng)常會造成道路有效利用時間的浪費,出現(xiàn)空等、道路擁堵等現(xiàn)象,影響了道路的暢通,因此改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應目前的交通狀況，成為當前交通事業(yè)的熱點。針對傳統(tǒng)的交通燈存在不能根據(jù)車流量的大小自動調整紅綠燈時長的缺陷以及單片機性能日趨強大和穩(wěn)定的特點，提出以單片機為控制核心的智能交通控制系統(tǒng)的設計。關鍵詞：智能控制，交通燈，單片機AbstractDue to the traffic intersection at every mom

3、ent the size of the traffic flow is uncertain, and the system of traffic light is fixed time control method, so often caused the road to effective use of time waste, null, road congestion and other phenomenon, affecting the smooth road. Therefore, to improve the traffic lights control system, which

4、can adapt to the current traffic conditions, has become the focus of the current transportation. Since the traditional traffic light has not according to the size of the traffic flow to adjust the traffic lights when the length of defects and the performance of the one chip computer has become more

5、and more powerful and stable, and put forward to MCU as the control core of the intelligent traffic control system design.Key words：Intelligent control，Traffic lights，SCM目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc419042139 第一章、引言(ynyn) PAGEREF _Toc419042139 h 1 HYPERLINK l _Toc419042140 1.1智能交通燈研究的背景(bijng

6、)和意義 PAGEREF _Toc419042140 h 1 HYPERLINK l _Toc419042141 1.2國內外交通燈現(xiàn)狀(xinzhung) PAGEREF _Toc419042141 h 1 HYPERLINK l _Toc419042142 1.3設計任務和要求 PAGEREF _Toc419042142 h 1 HYPERLINK l _Toc419042143 第二章 方案總體設計 PAGEREF _Toc419042143 h 2 HYPERLINK l _Toc419042144 2.1顯示時間方案的選擇 PAGEREF _Toc419042144 h 2 HYPE

7、RLINK l _Toc419042145 2.2按鍵方案的選擇 PAGEREF _Toc419042145 h 2 HYPERLINK l _Toc419042146 2.3輸入方案 PAGEREF _Toc419042146 h 2 HYPERLINK l _Toc419042147 2.4編程語言選擇方案 PAGEREF _Toc419042147 h 2 HYPERLINK l _Toc419042148 2.5總體設計方案 PAGEREF _Toc419042148 h 3 HYPERLINK l _Toc419042149 第三章 硬件設計 PAGEREF _Toc41904214

8、9 h 4 HYPERLINK l _Toc419042150 3.1單片機最小系統(tǒng) PAGEREF _Toc419042150 h 4 HYPERLINK l _Toc419042151 3.1.1 STC89C52單片機特性參數(shù) PAGEREF _Toc419042151 h 4 HYPERLINK l _Toc419042152 3.1.2 STC89C52RC主要引腳功能 PAGEREF _Toc419042152 h 5 HYPERLINK l _Toc419042153 3.1.3 STC89C52RC的中斷源 PAGEREF _Toc419042153 h 5 HYPERLINK

9、 l _Toc419042154 3.1.4 時鐘電路 PAGEREF _Toc419042154 h 6 HYPERLINK l _Toc419042155 3.1.5 復位電路 PAGEREF _Toc419042155 h 6 HYPERLINK l _Toc419042156 3.2數(shù)碼管顯示電路 PAGEREF _Toc419042156 h 6 HYPERLINK l _Toc419042157 3.3車流量檢測模擬電路 PAGEREF _Toc419042157 h 8 HYPERLINK l _Toc419042158 3.4紅綠燈顯示電路 PAGEREF _Toc419042

10、158 h 9 HYPERLINK l _Toc419042180 3.5總體電路的設計 PAGEREF _Toc419042180 h 10 HYPERLINK l _Toc419042183 第四章 軟件設計 PAGEREF _Toc419042183 h 11 HYPERLINK l _Toc419042184 4.1KEIL C51軟件簡介 PAGEREF _Toc419042184 h 11 HYPERLINK l _Toc419042185 4.2程序流程圖 PAGEREF _Toc419042185 h 11 HYPERLINK l _Toc419042187 4.2.1主程序流

11、程圖 PAGEREF _Toc419042187 h 11 HYPERLINK l _Toc419042189 4.2.2數(shù)碼管顯示子程序流程圖 PAGEREF _Toc419042189 h 12 HYPERLINK l _Toc419042190 4.2.3按鍵檢測流程圖 PAGEREF _Toc419042190 h 13 HYPERLINK l _Toc419042191 4.3部分程序(chngx)介紹 PAGEREF _Toc419042191 h 14 HYPERLINK l _Toc419042192 4.3.1初始化程序(chngx) PAGEREF _Toc41904219

12、2 h 14 HYPERLINK l _Toc419042193 4.3.2數(shù)碼管與發(fā)光(f un)二極管點亮程序 PAGEREF _Toc419042193 h 15 HYPERLINK l _Toc419042194 4.3.3黃燈閃爍程序 PAGEREF _Toc419042194 h 15 HYPERLINK l _Toc419042195 4.3.4延時函數(shù)程序 PAGEREF _Toc419042195 h 16 HYPERLINK l _Toc419042196 4.3.5車流量按鍵模擬程序 PAGEREF _Toc419042196 h 16 HYPERLINK l _Toc4

13、19042197 4.4單片機理論基礎知識 PAGEREF _Toc419042197 h 17 HYPERLINK l _Toc419042198 4.4.1定時器原理 PAGEREF _Toc419042198 h 17 HYPERLINK l _Toc419042199 4.4.2中斷原理 PAGEREF _Toc419042199 h 17 HYPERLINK l _Toc419042200 4.4.3軟件延時原理 PAGEREF _Toc419042200 h 18 HYPERLINK l _Toc419042201 第五章、實物模擬與實現(xiàn) PAGEREF _Toc419042201

14、 h 18 HYPERLINK l _Toc419042202 5.1德飛萊單片機開發(fā)板簡介 PAGEREF _Toc419042202 h 18 HYPERLINK l _Toc419042203 5.2實物的模擬與實現(xiàn) PAGEREF _Toc419042203 h 19 HYPERLINK l _Toc419042204 第六章、設計總結 PAGEREF _Toc419042204 h 21 HYPERLINK l _Toc419042205 參考文獻 PAGEREF _Toc419042205 h 22 HYPERLINK l _Toc419042206 附錄（源程序清單） PAGER

15、EF _Toc419042206 h 23上海海事大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第一章、引言(ynyn)交通(jiotng)在人們的日常生活中的地位是十分(shfn)重要的，良好的交通會給人們的生活帶來很大的方便。智能交通燈控制系統(tǒng)的出現(xiàn)和使用與重修一條額外的公路相比起來不管是在經(jīng)濟上還是在道路使用效率上都能收到頗好的效益，它的出現(xiàn)更加節(jié)約資源，提高交通運行效率，使交通管理人員有更多的精力和時間投入到交通控制上，為城市的道路交通事業(yè)帶來更多的效益的同時,也為城市交通形象的創(chuàng)造發(fā)揮不可替代的作用。1.1智能交通燈的研究背景和意義隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展、城市化及城鎮(zhèn)化的加劇，各種機動車迅速普及，這一系列

16、現(xiàn)狀給我國的道路交通帶來了嚴峻的考驗，面對這一系列的狀況，傳統(tǒng)的交通燈的出現(xiàn)及使用，為我國的道路交通的管理帶來很大的好處，其對交通的疏導、道路疏通能力的提高、交通事故的減少的作用十分顯著。然而，盡管傳統(tǒng)的交通燈已發(fā)揮了其它工具不可替代的作用，但是隨著城市的不斷擴大，其很多不盡人意的地方也隨之明顯，比如說：（1）有的十字路口，兩路的通行時間相同，當一路的車流量減少時，該路的通行時間不會改變，出現(xiàn)空等現(xiàn)象，而另一路就出現(xiàn)車輛累積現(xiàn)象；（2）在某些地段的紅綠燈的時長不能隨時間的改變而改變。根據(jù)以上問題，基于傳統(tǒng)的交通燈的智能型交通燈開始被人們所提出，根據(jù)人們的需求，智能交通燈不僅能實現(xiàn)傳統(tǒng)交通燈的功

17、能，而且還附加著其他十分有意義的功能，比如說（1）車流量檢測功能；（2）闖紅燈報警功能；（3）根據(jù)交通車流量大小來改變交通燈的顯示時長等等。這一些列的特殊功能，改善了道路交通情況，提高了道路的利用率，也給人們帶來了很大的便利。1.2國內外交通燈現(xiàn)狀目前Australia的scats系統(tǒng)與UK的transyt系統(tǒng)與scoots系統(tǒng)是世界上廣泛使用的比較典型的城市道路交通燈控制系統(tǒng)。 另外，在道路交通燈的發(fā)展過程中，自適應理論一直是世界各種研究機構研究的熱點，比如英國的scoots和澳大利亞的scats系統(tǒng)都有著自適應理論的影子。最近幾年，國外對信號燈控制系統(tǒng)的研究仍熱衷于自適應理論方向，其中Rh

18、odes交通燈控制系統(tǒng)就是由美國亞利桑那大學所研制。 我國的交通事業(yè)的起步較西方國家來說是比較晚的，并且在前期的時候前進得比較緩慢。自1949年新中國成立之后，伴著我國各個方面的基礎的成熟以及社會前進步伐的需求才開始向健全的道路交通控制系統(tǒng)領域進軍，然而當時我國主要仍是引用國外的系統(tǒng)。隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，我國的交管部門以技術引進和自主創(chuàng)新為方針，拋棄了在我國一些大中城市里舊有的交通燈控制模式，而是采用某些科技前沿的控制技術，即使在普及率和規(guī)模上與世界發(fā)達國家有著很大差距，但在某些領域上的技術水準已處在世界領先水平。1.3設計任務和要求 本畢業(yè)設計的題目為基于單片機的智能交通燈控制系統(tǒng)的設計

19、，大體就是以單片機為控制核心另外再結合其他外部硬件設計出一套帶有特殊功能的道路交通燈系統(tǒng)。設計任務及目的：通過本次畢業(yè)設計，熟悉和掌握單片機的C語言的編寫，學習和了解一些單片機的知識，最后理論聯(lián)系實踐，提高自己的實踐能力；另外，通過智能交通信號燈控制系統(tǒng)的設計，掌握單片機的定時/計數(shù)器的使用，會編寫單片機的簡單程序，充分發(fā)揮個人能力，最終設計出一套帶有特殊功能的交通燈控制系統(tǒng)，并用實物模擬出來。設計(shj)要求(yoqi)：所完成的系統(tǒng)（1）能完成傳統(tǒng)的交通燈系統(tǒng)的一般(ybn)工作，即紅綠燈指示；（2）倒計時由數(shù)碼管顯示；（3）按按鍵次數(shù)模擬道路通過的車輛數(shù)目；（4）根據(jù)車流量的大小適當改

20、變交通燈的顯示時長。第二章 方案總體設計本設計采用STC89C52RC單片機為控制單元，完成交通燈對道路交通的智能控制。采用這樣一套系統(tǒng)來解決了車輛通行和等待時的紅綠燈時長不合理、交通路面利用率低等問題。該系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的交通燈來說其使用可靠、結構簡單、費用低，實時性好、安裝維護方便，有較好的發(fā)展前景。系統(tǒng)在設計的時候需要注意一些如下細節(jié)上的問題。2.1時間顯示方案的選擇方案一：選擇數(shù)碼管顯示，對于數(shù)碼管來說其工作電流低，一般在10毫安便可以正常工作，它體積小不占用電路板太大位置，另外它的使用的壽命長、可靠性較高，最后它的響應時間非常的短，一般低于0.1微秒，在電壓電流很低的狀況下數(shù)碼管的亮度

21、也比較高。方案二：選擇液晶屏顯示，其最大的好處就是功耗小，雖然節(jié)約能源，但由于它自己不能發(fā)光，而是通過反射外界的光來顯示相應的圖案或字形，所以在光線不足時它顯示得不夠明顯。根據(jù)上面的兩種方案的比較，本設計中交通燈的時間的顯示器件采用方案一的數(shù)碼管。2.2按鍵方案的選擇 方案一：采用矩陣鍵盤，使用矩陣按鍵可以為單片機節(jié)省很多的I/O口，此時，余下的I/O口可以連接其它的器件，但是編程比較復雜。方案二：采用獨立按鍵，獨立按鍵在開發(fā)板上共有八個，每一個按鍵需要連接一個I/O口即可實現(xiàn)信號輸入，而編程簡單。通過上述兩種方案的比較，結合自己的設計的情況，首先，由于本設計最多使用三個按鍵，即南北向車流量的

22、模擬按鍵、東西向車流量的模擬按鍵、復位按鍵，其次，單片機在連接了其他的模塊后，還會剩下很多的I/O口，所以不怕I/O口不夠，所以本畢業(yè)設計選擇了獨立按鍵，這樣編程也比較簡單。2.3輸入方案本課程設計中輸入主要是車流量檢測的模擬按鍵和復位的按鍵兩種輸入情況。方案一：采用8155擴展I/O 口及鍵盤，顯示等。該方案的優(yōu)點是：使用靈活可編程，并且有RAM及計數(shù)器。如果采用此方案，可增加很多的I/O 口,但是實現(xiàn)起來較為復雜。方案二： 由于本設計中的輸入量不是很多，所以可以讓單片機的I/O口直接和獨立按鍵連接，這樣不僅編程簡潔，使用方便，而且成本也低。缺點是功能單一。結合(jih)本設計(shj)的實

23、際，在按鍵(n jin)輸入時并無太復雜的要求，所以選擇方案二作為輸入方案。2.4編程語言選擇方案方案一：使用匯編語言，匯編語言是最接近機器碼語言的一種，使用該語言時占用的RAM少、程序執(zhí)行快。而然對于不一樣的處理器來說，其可讀可運行的匯編語言可能會存在不同，因此可移植性較低。方案二：使用C語言，C語言結構化高，易讀取，可移植性高，是目前使用最廣泛的一種編程語言。但是它會占用較多的RAM，而且比匯編語言的執(zhí)行效率低。結合實際的情況，由于實現(xiàn)畢業(yè)設計的現(xiàn)象的程序不是太大，對程序的執(zhí)行效率要求也不是很高，所以本畢業(yè)設計選擇了容易編寫和看懂的C語言。2.5總體設計方案首先需要清楚地知道交通信號燈實際

24、轉變時的情況和規(guī)律。本文中取生活中最常見的十字路口的交通信號燈為研究對象。如圖1所示。圖 SEQ 圖 * ARABIC 1、十字路口圖如圖1知十字路口由橫向和縱向的兩干道交叉構成，我們可以定義其為東西向和南北向，每條干道應分別設有1組三色的交通燈。紅燈亮表示禁止通行；綠燈亮表示允許通行；黃燈閃爍時表示紅、綠燈之間即將轉變，之前通行的方向變?yōu)榈却?、禁行的方向變?yōu)榈却ㄐ?。本設計設定起始狀態(tài)1是東西向禁行，南北向通行；狀態(tài)2是東西向通行，南北向禁行。具體的情況是，首先打開電源，系統(tǒng)進入起始狀態(tài)1，此時，東西向紅燈點亮，南北向綠燈點亮，東西向車道的車流量開始檢測，經(jīng)過一段時間后，東西向紅燈點亮，

25、南北向綠燈熄滅，南北向黃燈閃爍，東西向車道的車流量繼續(xù)檢測，再經(jīng)過一段時間后，系統(tǒng)進入狀態(tài)2，東西向綠燈點亮，南北向紅燈點亮，南北向車道的車流量開始檢測，經(jīng)過若干時間后，東西向紅燈熄滅，東西向黃燈閃爍，南北向紅燈點亮，南北向車道的車流量繼續(xù)檢測，經(jīng)過若干時間后，返回到起始狀態(tài)1，如此循環(huán)。上述狀態(tài)一個周期的變換可以總結如下表1：干道狀態(tài)東西向南北向紅 黃 綠紅 黃 綠11a1 0 00 0 11b1 0 00 1 022a0 0 11 0 02b0 1 01 0 0表 SEQ 表 * ARABIC 1、交通燈狀態(tài)(zhungti)（1周期）在本設計(shj)中，本應設有東西南北(dng x n

26、n bi)共4組交通燈，一共一十二盞，然而由于同一向上的兩組交通燈的顯示狀況是一樣的，所以，只需要六盞燈來表示東西向、南北向的交通燈，因此可用單片機P1口中的6個端口通過編寫相應的程序來控制六個交通燈的運作，實現(xiàn)生活中交通信號燈的模擬。第三章 硬件設計3.1單片機最小系統(tǒng)所謂單片機最小系統(tǒng)是指使單片機能夠實現(xiàn)簡單運行的最少的原件的組合，是保證單片正常運作的電路，不可缺少。單片機最小系統(tǒng)一般來說是由四個部分構成的，分別是單片機、程序存儲器、時鐘電路和復位電路。對于51單片機，其內部已經(jīng)有程序存儲器了，因此制作51單片機的最小系統(tǒng)除了需要單片機本身外，只需再連接一個時鐘電路和一個復位電路就可以了。

27、如圖2所示。圖 SEQ 圖 * ARABIC 2、單片機最小系統(tǒng)3.1.1 STC89C52單片機特性參數(shù)STC89C52RC單片機的程序存儲空間有8千字節(jié)；具有512字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲空間；內帶2K字節(jié)EEPROM存儲空間；可直接使用串口下載；8K字節(jié)程序存儲空間；256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間。增強型的51單片機，其機器周期(zhuq)可分為6時鐘(shzhng)12時鐘兩種，選型時根據(jù)(gnj)實際情況進行選擇，另外其代碼與傳統(tǒng)51單片機全部兼容。工作電壓：5.5V3.3V（5V 單片機）/3.8V2.0V（3V 單片機）工作頻率范圍：040MHz，實際工頻可達48MHz；用戶應用程序空間為8Kbi

28、t，片上的RAM有 512bit；32個通用I/O口，復位后為：P0/P1/P2/P3是準雙向口/弱上拉。其P0口當用作總線擴展時，不加上拉；當用作輸入輸出口時，就要加上拉。設計時要注意這點細節(jié)。共3個16位定時/計數(shù)器，分別為T0，T1，T STC89C52RC主要引腳功能STC89C52RC引腳圖如圖3所示，芯片的各引腳功能下文將給出解釋。圖 SEQ 圖 * ARABIC 3、STC89C52引腳圖VCC：電源電壓GND：接地P0口：P0口是一組八位雙向I/O口。P0口既可使用為地址/數(shù)據(jù)總線，也可以使用成通用的I/O口。P1口：P1口是一組八位的雙向輸入輸出端，內部有上拉電

29、阻，P1端口是通用的。P2口：P2口是一組八位的雙向輸入輸出端，內部存在上拉電阻。P3口：P3口是一組八位雙的向輸入輸出端，內部存在上拉電阻。RST：復位輸入：程序儲存允許指令端口，作用是接收讀外部程序存儲器時的選通信號。/VPP：外部訪問允許XTAL1：晶振的入口。XTAL2：晶振的出口。3.1.3 STC89C52RC的中斷源STC89C52RC共有5個中斷(zhngdun)源，它們分別(fnbi)是片內串行口中斷(zhngdun)TI或RI、外中斷INT0和INT1、片內定時/計數(shù)器溢出中斷TF0，TF1，TF2，這5個中斷源由兩個特殊功能寄存器TCON和SCON控制。3.1.4 時鐘電

30、路本次畢業(yè)設計中使用了一只12兆赫的晶振和兩只30PF的貼片電容組成時鐘電路。另外構成時鐘振蕩器的是單片機內部的一個反相放大器， XTAL1和XTAL2分別為其輸入端和輸出端，兩端并接一個石英晶體和兩片電容即可組成一個自激振蕩器。電容器C1，C2對振蕩頻率有調節(jié)作用，電容C1和C2取值在在25-90PF之間,本設計里取的30皮法。電路如圖4所示。圖 SEQ 圖 * ARABIC 4、時鐘電路3.1.5 復位電路 由圖3知道復位端子為9號腳，復位時只需在復位端RST上輸入高電平即可。一般在RST端和電源之間串接一個按鍵，按鍵一端接高電平，一端接復位端，當按鍵接通時， +5V電壓就會立即輸入復位端

31、子。手動按鈕復位的電路如圖5所示。然而人為按按鍵的時候動作再快，按鍵由按下到接通的這段時間里，按鍵接通的時間也有幾十毫秒，因此按鍵按一次足以滿足復位時在時間上的需求。其電路如圖5所示。圖 SEQ 圖 * ARABIC 5、復位(f wi)電路3.2數(shù)碼(shm)管顯示(xinsh)電路在此次畢業(yè)設計中，采用的是八位的共陰極數(shù)碼管，每一位數(shù)碼管由七段LDE和一個小圓點發(fā)光管組成（如圖6所示），根據(jù)七段的LED的不同時間的顯示來表示不同的字碼。對于數(shù)碼管的顯示，分為動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種，對于靜態(tài)顯示，其編程較簡便，顯示方面較穩(wěn)定，然而需要大量的I/O口；對于動態(tài)顯示，其編程復雜，但是需要的輸入/

32、輸出端子較少。根據(jù)具體情況，本設計選擇了數(shù)碼管動態(tài)顯示的方案，實際上是利用了人們的視覺暫留效應。圖 SEQ 圖 * ARABIC 6、數(shù)碼管數(shù)碼管動態(tài)顯示原理：數(shù)碼管的點亮要考慮段選擇與位選擇兩個的輸入，由于采用的是8位共陰數(shù)碼管，因此要點亮數(shù)碼管，就必須先將位選選通，接下來就給段選輸入數(shù)據(jù)，最后便可以顯示相應的字符。其電路接線圖如圖7所示。實物連線時，由STC89C52的P0口送入初值，即是送入段碼值,P3口送入位碼值。圖 SEQ 圖 * ARABIC 7、數(shù)碼(shm)管顯示(xinsh)電路(dinl)有關8位共陰數(shù)碼管的位碼和段碼，分別見表2和表3.123456780 xfe0 xfd

33、0 xfb0 xf70 xef0 xdf0 xbf0 x7f表 SEQ 表 * ARABIC 2、八位共陰數(shù)碼管位碼表01234567890 x3f0 x060 x5b0 x4f0 x660 x6d0 x7d0 x070 x7f0 x6f表 SEQ 表 * ARABIC 3、數(shù)碼管0-9段碼表在數(shù)碼管的顯示電路中，74HC573鎖存器幾乎都是要用到的。其引腳如圖8所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC 8、74HC573芯片(xn pin)引腳圖74HC573包含(bohn)八進制三態(tài)非反轉(fn zhun)透明鎖存器，是一種高性能硅門HYPERLINK /view/22318.htm t _

34、blankCMOS元件。74HC573的八個鎖存器都是透明的D 型鎖存器，當使能（G）為高時，Q 輸出將隨數(shù)據(jù)（D）輸入而變。當使能為低時，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。輸出控制不影響鎖存器的內部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當輸出被關閉時，新的數(shù)據(jù)也可以置入。這種電路可以驅動大 HYPERLINK /view/3686.htm t _blank 電容或低阻抗負載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅動總線，而不需要外接口。特別適用于緩沖寄存器，I/O 通道，雙向總線驅動器和工作寄存器。3.3車流量檢測模擬電路在本次畢業(yè)設計中，本設計用按鍵按的次數(shù)來代替車流量的大小，所以車流量的檢測即是按按鍵，按鍵按一

35、次表示檢測到有一輛車通過。實際連線中，使用外部獨立按鍵與單片機連接，當按鍵按一次，單片機便計數(shù)一次，最終將總數(shù)進行分析，然后判斷和改變交通燈的顯示時長。其接線圖如圖9所示。圖 SEQ 圖 * ARABIC 9、車流量檢測模擬電路在圖中K1表示南北向車流量檢測的模擬按鍵，K2表示東西向車流量檢測的模擬按鍵，分別和單片機的P2口的P2.5和P2.6連接。3.4紅綠燈顯示電路在本次(bn c)交通燈的設計中，南北向和東西向各用三個發(fā)光(f un)二極管（紅、黃、綠發(fā)光(f un)二極管各一個）來指示，所以本設計采用了單片機P1口的0-5號端子來控制六個發(fā)光二極管，這六個二極管是共陽極的。實際電路圖為

36、圖10所示。圖 SEQ 圖 * ARABIC 10、紅綠燈電路圖這些發(fā)光二極管由于是共陽極的，所以只有在單片機P1口為低電平的時候才會亮，根據(jù)交通燈的亮滅規(guī)律，P1口各端子的狀態(tài)可以總結為表4：南北綠燈亮南北紅燈亮南北黃燈亮東西綠燈亮東西紅燈亮東西黃燈亮二進制碼1111 11101111 11011111 10111111 01111110 11111101 1111十六進制碼0 xfe0 xfd0 xfb0 xf70 xef0 xdf表4、紅綠燈顯示編碼由于該設計只用到了P1口0-5號六個端子，剩下的6、7號端子就為高電平。3.5總體電路的設計圖 SEQ 圖 * ARABIC 11、總體(z

37、ngt)電路圖由上面的總體電路圖可以清楚(qng chu)的看出，本畢業(yè)設計(b y sh j)以STC89C52為控制核心，外部連接電源模塊，時間顯示模塊，和紅綠燈顯示模塊，車流量檢測模塊，其各模塊的結構關系如圖11所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC 12、系統(tǒng)結構圖第四章 軟件設計4.1KEIL C51軟件(run jin)簡介Keil C51是美國(mi u)KEIL SOFTWARE 公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，其具有(jyu)豐富的庫函數(shù)、功能強大的繼承開發(fā)調試工具、全windows界面，在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)出高級語言C語言的優(yōu)勢。 C51已被完全集成到u

38、Vision2的集成開發(fā)環(huán)境中,這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器,匯編器,實時操作系統(tǒng),項目管理器,調試器。uVision2IDE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。C51V7版本是目前最高效、靈活的8051開發(fā)平臺。它可以支持所有8051的衍生產(chǎn)品,也可以支持所有兼容的仿真器,同時支持其它第三方開發(fā)工具。4.2程序流程圖程序流程圖在 HYPERLINK /view/1549658.htm t _blank 程序分析時有很大的作用，也是分析程序時最基本、最重要的工具。4.2.1主程序流程圖在本次畢業(yè)設計的程序設計中，其主程序的設計思想是：首先定義各種變量，然后初始化參數(shù)，設定程序的初始狀態(tài)s1:東西

39、向紅燈亮，南北向綠燈亮，一段時間后東西向紅燈依舊，南北向黃燈閃爍。在東西向紅燈亮的這段時間里，東西的車流量檢測程序一直執(zhí)行，直到南北黃燈閃爍結束；南北向黃燈結束后，程序進入狀態(tài)s2：東西向綠燈亮，南北向紅燈亮，一段時間后，東西向黃燈閃爍，南北向紅燈依舊，在南北向紅燈亮的這一段時間里，南北向車流量檢測程序一直執(zhí)行，直到東西向黃燈閃爍結束，東西向黃燈結束以后程序再次跳入到初始狀態(tài)s1即東西向紅燈亮，南北向綠燈亮，以上為交通燈運行的一個周期，在這個周期中東西向和南北向的車流量的大小已經(jīng)被單片機所記錄，根據(jù)記錄的車流量的大小，在下一個狀態(tài)程序運行時，交通燈的顯示時長會根據(jù)單片機上周期所記錄的車流量的大

40、小來改變。本設計的主程序的運作流程圖如圖13所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC 13、主程序流程圖4.2.2數(shù)碼(shm)管顯示(xinsh)子程序流程圖本文(bnwn)對于數(shù)碼管顯示(xinsh)的程序，其主要思路是，在初始化中已經(jīng)定義好倒計時的起始(q sh)時間，根據(jù)單片機內部時鐘計時，當一秒已到時，紅綠燈顯示時長就減一秒，沒到時仍然顯示此時的時長時間，數(shù)碼管顯示的時候又分為十位和個位，其運作流程圖如圖14所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC 14、數(shù)碼管顯示子程序4.2.3按鍵檢測流程圖我們都知道，按鍵在按下與釋放的瞬間都會出現(xiàn)抖動的情況，抖動的時長取決于按鍵的機械特性，通常在5

41、到10毫秒之間。如圖15所示。圖 SEQ 圖 * ARABIC 15、按鍵被按下時的電壓變化實驗表明，在我們按下按鍵再立即釋放的這個過程中，按鍵穩(wěn)定閉合的時間大于二十毫秒，因此在按鍵檢測時都要進行去抖的操作，對于按鍵消抖有專門的去抖電路，也有專門的去抖芯片，然而我們用一般的軟件延時的方法就很容易的排除按鍵抖動的現(xiàn)象，而沒有必要添加其它的的硬件電路。而在本次設計中對按鍵的消抖采用的是判斷標志位flag和交通燈的狀態(tài)S來實現(xiàn)的，其原理是在按鍵第一個下降沿就執(zhí)行相關的程序，而不是在按鍵穩(wěn)定閉合的時候才開始執(zhí)行。 圖 SEQ 圖 * ARABIC 16、軟件(run jin)消抖流程圖4.3部分(b

42、fen)程序介紹(jisho)由于本畢業(yè)設計采用的是C語言編程，所以程序的條理比較清晰，也很容易讀懂，下面將本次畢業(yè)設計中的部分程序給予講解。4.3.1初始化程序void init() half_sec = 0; s = 1; /交通燈狀態(tài)選擇標志 t = 0; count1=0;/南北向車流量 count2=0;/東西向車流量 sec=25; ew_Rtime=15; ns_Rtime=25; Ytime = 5; /黃燈顯示時長 yellowflag = 0;/黃燈標志位置零 IT1 = 0;/設定外部(wib)中斷1在低電平觸發(fā)(chf) IT0 = 0;/設定外部(wib)中斷0在低電

43、平觸發(fā) EX0 = 1;/允許外部中斷0 EX1 = 1; TMOD = 0 x11; /設置定時器0和定時器1的位工作方式 TH0 = (65536 - 50000)/256; TL0 = (65536 - 50000)%256; /設置定時時間為50MS EA = 1; /開總中斷 ET0 = 1; /開定時器0中斷 TR0 = 1; /啟動定時器0在初始化程序，設定了兩主道的車流量大小以及系統(tǒng)開啟時，兩道紅綠黃燈燈的顯示時長等參數(shù)，另外還設定了單片機運行時的中斷方式和定時器類型。4.3.2數(shù)碼管與發(fā)光二極管點亮程序 if(s = 1) & (yellowflag = 0) P1 = 0

44、xed; /設置車道燈 dula = 1; /打開段鎖存器 P0 = table(sec - Ytime)/10; /存入段碼值，顯示綠燈的十位 dula = 0; /鎖住段碼 P0 = 0 xff; /消影 wela = 1; /打開位鎖存器 P0 = 0 xfe; /存入位選 wela = 0; P0 = 0;/消影 delay(4); dula = 1; P0 = table(sec - Ytime)%10; /顯示綠燈的個位 dula = 0; P0 = 0 xff;/ wela = 1; P0 = 0 xfd; wela = 0; P0 = 0; delay(4);對于本設計中數(shù)碼管

45、和二極管點亮的程序，以上面這段程序為例，這是在主程序中的一小段程序，其表示的是南北綠燈點亮以及南北綠燈顯示時長的程序，首先判斷此時是什么狀態(tài)，這里有條件:s=1&yellowflag=0，可見是狀態(tài)1中南北向綠燈點亮，東西向紅燈點亮的狀態(tài)。于是單片機控制二極管的P1口應輸出令南北向綠燈點亮，東西向紅燈點亮，同時南北向綠燈時間的倒計時顯示也在進行。4.3.3黃燈閃爍程序if(s = 1)& (yellowflag = 1) if(half_sec % 2) P1 = 0 xf9; /車道(chdo)黃燈關 else P1 = 0 xfd; /車道(chdo)黃燈開 /前面實現(xiàn)(shxin)黃燈閃

46、爍以上是南北黃燈閃爍的程序，其主要設計思路是南北黃燈開始時，讓它點亮一秒，一秒后黃燈便熄滅，熄滅一秒后再點亮。就這樣循環(huán)，直到黃燈的時長結束。4.3.4延時函數(shù)程序void delay(uint z)uchar x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=120;y0;y-);上面的這段代碼的毫秒延時是不精確的，只能提供延時的效果，不能精確做到延時到所需的時間。代碼中delay后面的 “uint z”，這就是這個函數(shù)中的一個參數(shù)，z是一個unsigned int性的變量，又叫做這個函數(shù)的形參，對于這種形參函數(shù)的使用，本畢設中如果要調用一個延時越z毫秒延時的函數(shù)就可以寫為“delay（z）”

47、。這個函數(shù)主要用在數(shù)碼管動態(tài)掃描的時候4.3.5車流量按鍵模擬程序void keyscan() if(key2=0)&(s=2)/在南北禁行東西通行的狀態(tài)下對南北車流量檢測 if(flag=0) count1+; flag=1; key2=1; else if(key2=1)&(s=2) flag=0; if(key1=0)&(s=1)/在東西(dngx)禁行南北(nnbi)通行(tngxng)的狀態(tài)下對東西車流量檢測 if(flag=0) count2+; flag=1; key1=1; else if(key1=1)&(s=1) flag=0;以上的這段程序就是流量的模擬程序，實際上就是一

48、個按鍵計數(shù)的程序，按鍵key1或者key2按一次則count1或者count2就加1一次，count1、count2最終的值則是表示南北、東西車流量的大小。此外，此處程序中就體現(xiàn)了按鍵延時去抖。4.4單片機理論基礎知識本次畢業(yè)設計，不論是在硬件還是軟件都是圍繞單片機展開的，所以了解單片機的基礎理論知識十分重要，在本設計中主要也要了解原理有單片機定時器原理、中斷原理、軟件延時原理。4.4.1定時器原理單片機的定時器實質上就是一個十六位的加一計數(shù)器，其工作的基本原理其實就是給初始值，然后讓它不停的加1加到預定值，給定的預定值是送入TH和TL中。該計數(shù)器運行時以加法記數(shù)，并可以從216到0溢出時會自

49、動發(fā)出中斷請求。于是，可以把計數(shù)器記滿溢出到零所需的計數(shù)值，即需求的計數(shù)值設置為X，把計數(shù)初始值設定為Z可得到公式（1）：Z =F-X 公式（1）式中，F(xiàn)為計數(shù)器的模值。我們清楚的知道，計數(shù)值不是我們的最終目標，我們的要求是時間值，所以設定一次的時間為t，即定時器記一次脈沖的時間為t，它是12倍的單片機系統(tǒng)主頻周期，若設需求時間為T，則有X=Tt。計算通式變?yōu)楣剑?）：T=FZ*t 公式（2）單片機定時器設定的預定值與其內部的計數(shù)器的工作方式相關。在方式0時F為8192；在方式1時F的值為216；方式2和3為28。通過上述的方法便可以得出各種在工作方式下的最大延長時間。比如本設計用的STC8

50、9C52RC單片機的晶振頻率為12MHZ，經(jīng)12分頻后，如果使用工作方式0那么它的最大延時有8.129ms，如果使用工作方式1那么它的最大延時也有65.536ms。這便是本設計中設置掃描周期是50毫秒的緣故。然而若使用軟件延時則會耽擱程序流程，顯然不可行，而且本文中只使用軟件延時的話就不能精確的表示紅綠燈的顯示時長，所以本設計中需要采用單片機定時器和軟件相輔相成的辦法來實現(xiàn)本設計時間定時、延時的問題。4.4.2中斷(zhngdun)原理該畢業(yè)設計(b y sh j)主要(zhyo)運用了單片機的外部中斷，產(chǎn)生的中斷信號從INT0端口和INT1端口進入，在低電平的時候起作用，單片機在每個時鐘周期

51、都會對INT0端口和INT 1端口的輸入信號檢測一次。對于51單片機來說，用戶可以通過設置TCON中IT0位和IT1位的狀態(tài)來實現(xiàn)是以電平方式還是以下降沿的方式來輸入中斷請求。用IT0舉例，當IT0=0時，中斷請求為電平觸發(fā)方式；當IT0=1時，中斷請求為下降沿觸發(fā)方式。本設計采用的方式為電平觸發(fā)方式，設定IE0為中斷產(chǎn)生的標志位，中斷發(fā)生時則置位為1，在中斷程序運行結束后，IE0自動清0。4.4.3軟件延時原理本畢業(yè)設計選用12兆赫的晶振，即其工頻為12兆赫，在上面的文中也了解到單片機的機器周期與單片機的主頻有關，他們的關系是12倍關系，所以一個機器周期的時間是12*（1/12兆赫）=1微秒

52、。當我們了解了每條指令的周期數(shù)后，就可以由指令的執(zhí)行條數(shù)來判定1秒的具體時間，又由于單片機的執(zhí)行速度很快，對于某些指令執(zhí)行時間我們可以略去。本設計中設定一個初值為20的軟件計數(shù)器并讓T0設置為50毫秒。這樣當T0定時器每次到50毫秒的時候，單片機就發(fā)出并執(zhí)行溢出中斷請求，運行預定的中斷子程序，在中斷子程序里，軟件計數(shù)器開始減1操作，接著判定計數(shù)器的記錄結果是不是為0，若計數(shù)器結果為零則表示計時1s時間已到。本設計設定定時器定時為50ms，所以定時器T0要工作在方式1。要求初值：TC=M-T*T0=216-50ms/1us=15536=3CBOH，于是將15536/256=60裝入TH0中，把1

53、5536%256=176裝入TL0中。第五章、實物模擬與實現(xiàn)5.1德飛萊單片機開發(fā)板簡介本畢業(yè)設計的實物的實現(xiàn)使用的是德飛萊單片機開發(fā)板，此開發(fā)板使用獨立模塊結構，開發(fā)板上的大多數(shù)模塊都是相互分開的，僅電源端相互連接，信號接口沒有使用的時候部分認定為是懸空狀態(tài)，需用到該模塊時，用杜邦線與對應的單片機端口相連接，不使用時懸空即可，這種各模塊集于一塊板子而又相互獨立的方式大大的提高了使用的自由度，模塊之間相互獨立，端口可隨意配置，裝配相應單片機的最小系統(tǒng)就可以構成相應的開發(fā)電路板子。本次設計中采用的是stc89c52單片機，所以構成的是stc89c52單片機最小系統(tǒng)。圖 SEQ 圖 * ARABI

54、C 17、德飛萊單片機開發(fā)板5.2實物(shw)的模擬與實現(xiàn)根據(jù)設計需要，實物(shw)的實現(xiàn)應該由作為控制核心的單片機最小系統(tǒng)、模擬交通燈的發(fā)光二極管（六個）、模擬(mn)車流量大小的獨立按鍵、顯示車流量及倒計時的數(shù)碼管以及電源模塊五個部分組成，所以利用德飛萊單片機開發(fā)板上的這些模塊，就可以完成此次設計的實物模擬。如圖14所示，是本次畢設中所需的模塊。圖 SEQ 圖 * ARABIC 18、實物模塊圖找好了所需的模塊以后，在根據(jù)(gnj)硬件設計中圖10總體電路設計的電路用杜邦線連接好各個模塊，如圖15所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC 19、實物（硬件(yn jin)）連線圖連接好硬件

55、(yn jin)并檢測無誤以后，接上電源，將在KEIL軟件中編輯生成的相應的HEX文件用STCISP軟件直接下載到單片機，便能觀看智能交通燈系統(tǒng)運行時的模擬情況。圖 SEQ 圖 * ARABIC 20、實物模擬圖1圖16為交通燈模擬系統(tǒng)中東西向紅燈亮，南北向綠燈亮的情況，8位共陰數(shù)碼管從左往右看依次表示：第1、2位表示南北綠燈的時長還剩8秒；第3、4位表示南北車流量此時為0，由于南北成車流量模擬按鍵沒有按，所以顯示為00；第5、6位表示東西紅燈的時長還剩13秒；第7、8位為東西車流量顯示塊，由于此時為南北通行，東西禁行，所以設計時此處不顯示，同理當南北禁行，東西通行的時候第3、4位也不會亮，如

56、圖17所示。Led燈從左往右看依次表示：南北向紅燈，東西向紅燈，南北向黃燈，東西向黃燈，南北向綠燈，東西向綠燈。由圖16可以看出此時表示東西向紅燈亮，南北向綠燈亮的狀態(tài)；由圖17可以看出此時表示南北向紅燈亮，東西向綠燈亮的狀態(tài)。圖 SEQ 圖 * ARABIC 21、實物(shw)模擬圖2第六章、設計(shj)總結本畢業(yè)設計(b y sh j)探究了單片機在當前智能交通中的應用。相對于相關的其他的方案來說，單片機的優(yōu)勢是顯而易見并且會越來越受到人們的親睞，其成本低，通用性高，運行維護簡單，使用的相關軟件靈活，開發(fā)的成熟度高。51單片機發(fā)展到目前也有著一些不足，比如說存儲空間小。作為已發(fā)展了三十

57、多年的成熟器件，很多優(yōu)勢正在慢慢的失去，讓位于性能更加強大的芯片，但是由于其成熟度較高，所以51單片機還是在很多方面發(fā)揮著巨大作用。首先，本設計采用了發(fā)展較為成熟的STC89C52芯片作為控制核心，用LED燈和8位共陰極數(shù)碼管作為顯示板塊，軟件方面使用了高度結構化、移植性高的C語言，供電和程序下載共用一個USB接口。從設計任務要求的功能上來看，已能夠滿足需要。最后也可以根據(jù)模擬車流量的大小來適當?shù)母淖兘煌舻娘@示時長，這樣的管理方案作為靈活的交通燈狀態(tài)方案，提高了道路交通的運行效率，改善了道路交通現(xiàn)狀，也給人們帶來了很大的便利。其次(qc)，在本次(bn c)畢業(yè)設計中請允許我談一談我自己的感

58、受，此次設計，我進一步的溫習(wnx)和鞏固了模擬電路、數(shù)字電路、C語言程序設計等課程，與此同時，我還學到了單片機，proteus，keil相關軟硬件的知識，除此之外，我自身的專業(yè)知識、動手能力和文檔撰寫能力也得到了很大程度的提升，這一切讓我切身體會到了“理論聯(lián)系實踐”這個道理，對我以后的工作和人生都有很大的啟發(fā)。最后，在本次畢業(yè)設計中我要感謝我的導師和我的同學，李妮娜老師作為我的導師，給予了我很大的幫助，當我選到這個題目時，我挺迷茫的，因為我對單片機一竅不通，之前也沒有接觸過單片機，在我無從下手之際，李老師認真耐心的向我給予指導，提供許多學習單片機的方法以及如何做好畢業(yè)設計的思路，記得有一次

59、由于我的程序的流程圖有問題，李老師為了能讓我弄清楚問題的原因，居然沒有去吃午飯，一直給予我指導直到我把問題弄清楚，對此我深懷感激。除此之外，張震同學也在我做畢業(yè)設計的時候給了我很多的幫助，特別是在我編程和硬件學習上，由于他之前玩過單片機，所以他對單片機的相關知識都很熟悉。在他也需要完成他自己的畢業(yè)設計的同時，抽出時間來幫助我，這讓我十分的感激。參考文獻1 郭天祥.新概念51單片機C語言教程入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略.北京：電子工業(yè)出版社,20082 趙建領,崔昭霞.精通51單片機開發(fā)技術與應用實例.北京：電子工業(yè)出版社,20123 吳銀琴,陳錕.51單片機實踐教程.北京：科學出版社,2011

60、4 皮大能,南光群,劉金華.單片機課程設計指導書.北京：北京理工大學出版社,2010,75 胡啟明,葛祥磊.proteus從入門到精通100例.北京：電子工業(yè)出版社,20126 覃嫻.基于單片機的新型智能交通燈控制系統(tǒng).福建電腦雜志，2012,4:1531547 畢海濱，劉玉德，林建龍，楊昊，熊光潔，梁乙朝.交通信號控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展對策.北京工商大學學報（自然科學版）,2008,1（1）：2932.8 姚林芳.交通燈智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).電腦知識與技術期刊,2008,11.9 吳慎將,李黨娟.智能交通燈控制器的設計.中國科技核心期刊,2010,11：第11期第29卷.10 史健強.交通