基于AT89C51的十字路口交通燈的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

PAGEPAGEI分類號(hào)密級(jí)—UDC基于AT89C51的十字路口交通燈的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：日期：

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日指導(dǎo)教師評(píng)閱書指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：一、撰寫（設(shè)計(jì)）過程1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□優(yōu)□良□中□及格□不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性□優(yōu)□良□中□及格□不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”）指導(dǎo)教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日評(píng)閱教師評(píng)閱書評(píng)閱教師評(píng)價(jià)：一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”）評(píng)閱教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)：一、答辯過程1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見解的敘述情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、對(duì)答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài)□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格評(píng)定成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”）教研室主任（或答辯小組組長）：（簽名）年月日教學(xué)系意見：系主任：（簽名）年月日

基于AT89C51的十字路口交通燈的設(shè)計(jì)摘要近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。本文研究的是以AT89C51單片機(jī)為控制器的智能交通燈控制系統(tǒng)，通過車輛檢測(cè)電路采集路況信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)處理后，分配各車道的綠燈時(shí)間，實(shí)現(xiàn)車流動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，并由74HC244驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示通行倒計(jì)時(shí)；左拐、右拐、直行及行人的通行指示燈采用雙色高亮度發(fā)光二極管。本設(shè)計(jì)是以軟件和硬件相結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)，文中給出了具體的硬件電路圖和軟件流程圖及程序源碼。關(guān)鍵詞：交通燈；AT89C51；74HC244；LEDDesignofcrossroadstrafficlampbasedontheAT89C51AbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,theapplicationofSCMisgoingdeep,drivingthetraditionaldetectiontechniquestorenewdaybyday.Inthereal-timeexaminationandintheautomaticcontrolmonolithicintegratedcircuitapplicationsystem,themonolithicintegratedcircuitoftentookacorepartuses.Themonolithicintegratedcircuitaspectknowledgeisonlyinsufficient,butshouldalsoactaccordingtotheconcretehardwarearchitecturesoftwareandhardwareunion,tobeimproved.ThisstudyisbasedonAT89C51asthecontrolleroftheintelligenttrafficlightcontrolsystem.Collectingtrafficinformationbythevehicledetectioncircuit,treatedbytheMCU,assigninggreentimeofeachlanetoachievedynamicadjustmentoftrafficbythe74HC244drivingthepassageofLEDdigitaldisplaythecountdown.Thetrafficlightofturnleft,turnright,straightandpedestrianadoptwithtwo-colorhigh-brightnesslight-emittingdiodes.Thedesignisbasedonsoftwareandhardwarecombinationtoachieve.Thepapergivesadetailedcircuitdiagramofhardwareandsoftwareflowchartandprogramsourecode.Keywords:trafficlight；AT89C51；74HC244；LED目錄1引言 11.1課題的背景及意義 11.2關(guān)于本案 22總體設(shè)計(jì)方案 22.1設(shè)計(jì)思路 22.2方案選擇 22.3總體方案設(shè)計(jì) 33系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 33.1系統(tǒng)硬件框圖及工作原理 33.2芯片選擇及引腳說明 43.3各模塊電路 103.4LED顯示接口電路 134系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 144.1程序設(shè)計(jì)思路及流程圖 144.2存儲(chǔ)器及I/O口接口地址 174.3LED顯示電路有關(guān)編程 175交通燈控制系統(tǒng)的調(diào)試 185.1調(diào)試方法 185.2調(diào)試及性能分析 186測(cè)量結(jié)果 197結(jié)束語 19參考文獻(xiàn) 20致謝 21附錄 22基于AT89C51的十字路口交通燈的設(shè)計(jì)1引言1.1課題的背景及意義在人類的生活、工作環(huán)境中，交通扮演著極其重要的角色，人們無時(shí)無刻不與交通打交道。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人口的快速增加，人們對(duì)各種交通車輛的需求更是越來越大，交通工具的迅猛發(fā)展以及道路資源的局限性，給城市交通帶來巨大的壓力，交通擁堵問題已成為影響現(xiàn)代城市可持續(xù)發(fā)展的重要因素。要保證高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通規(guī)則，還必須通過一定的技術(shù)手段加以實(shí)現(xiàn)。作為車輛通行瓶頸所在的十字路口，通過研究其車輛通行規(guī)律，找出提高其車輛通行效率，對(duì)緩解交通擁堵，提高道路暢通率具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。國內(nèi)的在十字路口的交通燈，一般用紅、綠、黃三種顏色的指示燈和一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來控制行車。且絕大多數(shù)交通燈的時(shí)間都是設(shè)定好的?，F(xiàn)在十字路口的交通燈存在著兩車道的車輛輪流放行時(shí)間相同且固定，一般主干道車輛較多，放行時(shí)間長些；副干道車輛較少，放行時(shí)間短些的問題，甚至可能出現(xiàn)一條車道上排著很長的車隊(duì)，而另一條車道上沒有車輛的情況；再者沒有考慮到當(dāng)有緊急車輛（如119、120）通過時(shí)，兩車道應(yīng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為特種車輛放行，其他車輛禁止通行的狀態(tài)；還有欠缺對(duì)盲人這個(gè)特殊群體穿過道口時(shí)所遇困難的考慮[2]。傳統(tǒng)的交通燈控制系統(tǒng)存在的這些缺點(diǎn)，說明傳統(tǒng)的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前城市交通發(fā)展的要求，不能最高效地利用城市的交通道路資源。城市交通控制系統(tǒng)是一個(gè)綜合度高而又復(fù)雜的問題，關(guān)系到政策、機(jī)構(gòu)、體制、管理、成本、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和投資各方面問題。道路交通控制系統(tǒng)在近百年的發(fā)展中，經(jīng)歷了從手動(dòng)到自動(dòng)、從無感應(yīng)控制到有感應(yīng)控制、從固定配時(shí)到靈活配時(shí)、從單點(diǎn)控制到干線控制、從區(qū)域控制到網(wǎng)絡(luò)控制的長遠(yuǎn)發(fā)展歷程。我國的交通是從新中國成立之后才開始發(fā)展的，起步較晚，但隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)高速發(fā)展對(duì)交通的需求急劇增加，對(duì)原有交通控制系統(tǒng)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。城市交通發(fā)展的規(guī)劃應(yīng)在廣泛借鑒和吸取國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國城市交通運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)狀和存在的問題，建立并健全適合我國交通的城市交通控制系統(tǒng)。近年來，國家雖然不斷加大城市道路建設(shè)的力度，但仍趕不上城市機(jī)動(dòng)車的增長速度，我國城市仍普遍存在道路面積偏低的問題，這也是制約著我國大城市發(fā)展的一個(gè)重要原因。隨著交通需求越來越旺盛，車多、路多了，但運(yùn)營成了瓶頸，運(yùn)輸效率逐步下降。我國與發(fā)達(dá)國家在車輛、道路、交通管理系統(tǒng)、人工智能技術(shù)在交通管制中的應(yīng)用、信息采集和提取等方面存在著很大的差距。由于交通控制系統(tǒng)不健全等原因，我國交通道口的交通事故率居高不下，且隨著城市交通運(yùn)量逐年的增長，城市車流行駛速度逐年下降，這些都是由于交通通行不佳。1.2關(guān)于本案針對(duì)整個(gè)交通控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，本設(shè)計(jì)根據(jù)道路交通擁擠，十字路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況，運(yùn)用智能、集成，且功能強(qiáng)大的單片機(jī)芯片為控制核心，設(shè)計(jì)出了十字路口智能交通燈控制系統(tǒng)，以改善十字路口實(shí)時(shí)通行狀況。本設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)交通燈比較，有以下幾點(diǎn)改進(jìn)措施：1）可根據(jù)十字路口的各道口車流量自動(dòng)調(diào)節(jié)通行時(shí)間；2)擁有車流量檢測(cè)電路和特種車輛自動(dòng)通行控制模塊，設(shè)計(jì)緊急切換開關(guān)；3）進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用匯編語言編寫，簡單、方便。智能交通燈控制系統(tǒng)將有效地解決日趨嚴(yán)重的道路擁擠現(xiàn)象，緩解城市的交通壓力，減少交通事故發(fā)生率；減少了交通管理人員的大部分工作量，并為人們的出行節(jié)省了大量時(shí)間，創(chuàng)造出更多的社會(huì)價(jià)值，提高經(jīng)濟(jì)效益。2總體設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)思路交通燈一般設(shè)置在十字路口，用紅、綠兩種顏色的指示燈，并加上顯示倒計(jì)時(shí)的計(jì)時(shí)器來控制車輛通行。采用標(biāo)準(zhǔn)AT89C51單片機(jī)作為控制器，采用3位LED數(shù)碼管顯示通行倒計(jì)時(shí)；左拐、右拐、直行及行人的通行指示燈采用的是高亮發(fā)光二極管；LED顯示采用動(dòng)態(tài)掃描，以節(jié)省端口數(shù)。該系統(tǒng)具有電路簡單，設(shè)計(jì)方便，顯示亮度高，耗電少，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)2.2方案選擇能實(shí)現(xiàn)此電路的方法很多，我們根據(jù)實(shí)際將范圍定在以下幾個(gè)比較切合我們的方案中。第一種方案：采用數(shù)字電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)。用基本的555芯片（利用單穩(wěn)態(tài)實(shí)現(xiàn)定時(shí)），計(jì)數(shù)芯片（如74LS163，74LS160等）完成計(jì)時(shí)功能，控制電路芯片，譯碼芯片（如74LS138）等基本芯片，結(jié)合電阻，電容等基本元件，通過邏輯電路實(shí)現(xiàn)交通燈的功能。

第二種方案：使用單片可編程來實(shí)現(xiàn)交通燈的功能。利用單片機(jī)的外圍擴(kuò)展，顯示電路構(gòu)成基本硬件。然后編程實(shí)現(xiàn)對(duì)定時(shí)，控制，顯示電路的控制，然后調(diào)試，完成設(shè)計(jì)。

結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，我們經(jīng)過討論和論證，最終一致選用第二種方案的設(shè)計(jì)思路對(duì)交通燈控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.3總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)研究的是基于AT89C51單片機(jī)的交通燈智能控制系統(tǒng)。根據(jù)交通控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，闡述了硬件和軟件方面開發(fā)的整個(gè)過程。主控系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為控制器，控制通行倒計(jì)時(shí)及右拐、右拐、直行、行人的通行，占用端口少，耗電也最小。系統(tǒng)電源采用獨(dú)立的+5V穩(wěn)壓電源，有各種成熟電路可供選用，使此方案可靠穩(wěn)定。該設(shè)計(jì)可直接在I/O口上接按鍵開關(guān)，精簡并優(yōu)化了電路。結(jié)合實(shí)際情況，顯示界面采用點(diǎn)陣LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描的方法，滿足了倒計(jì)時(shí)的時(shí)間顯示輸出和狀態(tài)燈提示信息輸出的要求，減少系統(tǒng)的復(fù)雜度。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件框圖及工作原理（1）硬件框圖該交通燈控制系統(tǒng)有以下幾個(gè)部分組成：車輛檢測(cè)、單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)和顯示電路。如圖2-1所示：P1P1P2AT89C51P0RSTP3南北通行燈東西通行燈LED驅(qū)動(dòng)器3位LED顯示器車輛檢測(cè)電路上電復(fù)位自動(dòng)/手動(dòng)鍵盤圖2-1系統(tǒng)硬件組成總框圖（2）系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)運(yùn)用單片機(jī)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)實(shí)施控制，通過直接控制信號(hào)燈的狀態(tài)變化，指揮交通的具體運(yùn)行，運(yùn)用了LED數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)以提醒行駛者，更具人性化。在此基礎(chǔ)上，加入了特種車輛自動(dòng)通行控制模塊和車流量檢測(cè)電路為系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機(jī)進(jìn)行具體處理，及時(shí)調(diào)整通行方向。由此，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，構(gòu)成最小系統(tǒng)，根據(jù)特種車輛自動(dòng)通行控制模塊、車輛檢測(cè)模塊和按鍵設(shè)置模塊等產(chǎn)生輸入，由信號(hào)燈狀態(tài)模塊，LED倒計(jì)時(shí)模塊輸出。系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)，LED數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)倒計(jì)時(shí)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，在此過程中若有控制信號(hào)和實(shí)時(shí)車流量檢測(cè)信號(hào)，可對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，隨時(shí)調(diào)用中斷，達(dá)到修正通行時(shí)間滿足不同時(shí)間不同路況的需求。3.2芯片選擇及引腳說明AT89C51是一種高效微控制器，它是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器(FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)和128×8位的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，該器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，它與MCS-51系統(tǒng)產(chǎn)品兼容，AT89C51單片機(jī)功能強(qiáng)大，具有8Kb中央處理器（CPU）和4KbFlash程序存儲(chǔ)器，性價(jià)比高，可應(yīng)用于很多要求高性價(jià)比的場(chǎng)合，靈活地應(yīng)用于各個(gè)控制領(lǐng)域。3.2.1AT89C51的引腳功能AT89C51為雙列直插（DIP）式封裝的51單片機(jī)芯片，有40條引腳，其引腳示意及功能分類如圖3-2所示。 圖3-289C51單片機(jī)引腳圖各引腳功能說明如下：（1）主電源引腳Vcc（40腳）：接+5（1±20﹪）V電源正端；Vss（20腳）：接地。（2）I/O引腳P0口（39~32腳）：P0.0~P0.7統(tǒng)稱為P0口。P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口,分時(shí)復(fù)用為低8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)邏輯門電路，對(duì)端口P0寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這組端口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在FLASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)Flash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0口輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口（1~8腳）：P1.0~P1.7統(tǒng)稱為P1口，可作為準(zhǔn)雙向I/O口使用。P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。P1口被外部下拉為低電平時(shí)，輸出電流，是因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口（21~28腳）：P2.0~P2.7統(tǒng)稱為P2口，一般作為準(zhǔn)雙向I/O使用。P2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)對(duì)P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，由于內(nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口且尋址范圍超過256B時(shí)，P2口用作高8位地址總線。當(dāng)給出地址為“1”時(shí)，它就利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀/寫時(shí)，P2口便輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口（10~17腳）：P3.0~P3.7統(tǒng)稱為P3口。P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路接收輸出電流。當(dāng)P3口寫“1”時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻上拉為高電平并作為輸入口。此時(shí)由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（IIL）。除作為準(zhǔn)雙向I/O口使用外，還可以將每一位用于第二功能，而且P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。P3口第二功能祥見表3-1：表3-1P3口第二功能表口線第二功能信號(hào)名稱P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接受P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.2外中斷0申請(qǐng)P3.3外中斷1申請(qǐng)P3.4T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入P3.5T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入P3.6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通P3.7外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通（3）外接晶體引腳XTAL1(19腳)：它在單片機(jī)內(nèi)部是一個(gè)反向放大器的輸入端，構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，HMOS單片機(jī)的該引腳應(yīng)接地；CHMOS單片機(jī)的該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。XTAL2(18腳)：它在單片機(jī)內(nèi)部是片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸出端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，HMOS單片機(jī)的該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端；CHMOS單片機(jī)的該引腳應(yīng)懸空不接。（4）控制線ALE/(30腳)：地址鎖存允許/編程信號(hào)。在訪問片外程序存儲(chǔ)器期間，此信號(hào)可用于控制鎖存P0輸出地址總線的低8位，ALE以每機(jī)器周期兩次進(jìn)行信號(hào)輸出；在FLASH編程期間，此引腳用作編程脈沖的輸入端。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率fosc的1/6,可作為對(duì)外輸出的時(shí)鐘脈沖或用于定時(shí)目的。但要注意的是：在訪問片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，ALE脈沖會(huì)跳空一個(gè)。若想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE執(zhí)行MOVX，MOVC指令使ALE起作用。另外，該引腳將被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。（29腳）：片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效。在由外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次有效，P0口讀回指令或常數(shù)。當(dāng)訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，信號(hào)不跳變。RST/VPD(9腳)：RST即RESET，VPD為備用電源，該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)回復(fù)到初始狀態(tài)。上電時(shí)，考慮到振蕩器有一定的起振時(shí)間，該引腳上高電平必須持續(xù)10ms以上才能保證有效復(fù)位。當(dāng)VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí)，該引腳可接上備用電源VPD（+5V）為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。/VPP（30腳）：為片外程序存儲(chǔ)器選用端，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。當(dāng)端接高電平時(shí)，CPU訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。當(dāng)接低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器(0000H-FFFFH)，則強(qiáng)調(diào)CPU訪問外部存儲(chǔ)器，而不管程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容是多少。此外，該引腳還用做EPROM編程電壓的輸入端。在編程期間，此引腳用作21V編程電源VPP的輸入端。3.2.2AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)89C51單片機(jī)內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)中包含運(yùn)算器和控制器（CPU）、片內(nèi)存儲(chǔ)器、4個(gè)并行I/O接、串行口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器等功能部件。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3-3所示。圖中PC是程序計(jì)數(shù)器；PSW是程序狀態(tài)字寄存器；DPTR是數(shù)據(jù)指針寄存器。圖3-3AT89C51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖·運(yùn)算器和控制器89C51的運(yùn)算器和控制器功能類似于一般微機(jī)中的微處理器(CPU)，是單片機(jī)的核心部件，它決定了單片機(jī)的主要功能特性。它完成邏輯算術(shù)運(yùn)算并協(xié)調(diào)單片機(jī)其它各部分的工作。各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算所涉及到的寄存器包括：累加器ACC、寄存器B、暫存器1(TEMP1)和暫存器2(TEMP2)、程序狀態(tài)字寄存器PSW，程序計(jì)數(shù)器PC，堆棧指針SP，數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR等。它們位于CPU內(nèi)部，又稱CPU專用寄存器，以區(qū)別于I/O接口專用寄存器?！ご鎯?chǔ)器MCS-51系列單片機(jī)存儲(chǔ)器組成是所謂的哈佛結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)器的組織方式與通用單片機(jī)系統(tǒng)不同，包含程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其地址空間是相互獨(dú)立的，而不是程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址。在89C51單片機(jī)中，程序存儲(chǔ)器采用EEPROM，而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用RAM。它們又可以進(jìn)一步分成內(nèi)部或外部兩類。=1\*GB3①程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器內(nèi)部和外部是統(tǒng)一連續(xù)編址的，內(nèi)部占用地址空間的低4KB，地址0000H～0FFFH，外部地址范圍1000H～FFFFH，共60KB。程序存儲(chǔ)器主要用來存放程序和常數(shù)。當(dāng)程序計(jì)數(shù)器PC由內(nèi)部ROM開始執(zhí)行到外部ROM時(shí)，會(huì)自動(dòng)尋址外接程序存儲(chǔ)器。程序地址空間原則上可由用戶任意安排，但復(fù)位和中斷源的程序入口地址在51系列單片機(jī)中是固定的，用戶不能改變。入口地址見表3-2。復(fù)位后，CPU從0000H地址開始執(zhí)行程序。其他地址為中斷服務(wù)程序入口地址，響應(yīng)某個(gè)中斷時(shí)，將自動(dòng)從其對(duì)應(yīng)的入口地址執(zhí)行中斷服務(wù)程序。表3-251單片機(jī)復(fù)位、中斷入口地址操作入口地址復(fù)位0000H外部中斷00003H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出000BH外部中斷10013H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出001BH串行口中斷0023H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2溢出或T2EX端負(fù)跳變（52子系列）002BH=2\*GB3②數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器MCS-51系列單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也有內(nèi)部、外部之分。但與程序存儲(chǔ)器不同，片內(nèi)、片外存儲(chǔ)器是分別獨(dú)立編址的，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器除RAM塊外，還有特殊功能寄存器（SFR）塊，其中片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有128個(gè)字節(jié)，其編制為00H～FFH；特殊功能寄存器也占128個(gè)字節(jié)，其編制為80H~FFH；二者連續(xù)而不重疊。外部RAM地址范圍0000H～FFFFH，共64KB。內(nèi)部存儲(chǔ)器可直接尋址。盡管片內(nèi)、片外地址空間的低256B有重疊，但尋址并不會(huì)造成混亂。這是因?yàn)槠瑑?nèi)、片外存儲(chǔ)器使用不同的指令(MOV和MOVX)。擴(kuò)展的I/O地址也占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間。對(duì)I/O端口操作無須特殊指令且訪問程序存儲(chǔ)器是用信號(hào)選通，而訪問片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，由信號(hào)（讀）和信號(hào)（寫）選通。=3\*GB3③寄存器區(qū)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為4個(gè)區(qū)域，數(shù)據(jù)RAM用于存放臨時(shí)變量，下面介紹其他三個(gè)寄存器區(qū)：a)工作寄存器區(qū)它占用地址00～FFH的32個(gè)內(nèi)存單元，又分成4個(gè)區(qū)。每個(gè)區(qū)有R0～R7共8個(gè)工作寄存器。工作寄存器區(qū)的選擇又由程序狀態(tài)寄存器PSW的第4位和第3位(RS1和RS0)共同指定。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，RS1和RS0為零，故指向0區(qū)。通過位操作改變RS1和RS0的值，可以方便地指向任一個(gè)區(qū)間。b)位尋址區(qū)每位都有一個(gè)獨(dú)立的8位地址(占據(jù)空間00～7F)，共128位。此外，在專用寄存器SFR中還有一部分是可以位尋址的(有些位可能無定義)。c)專用寄存器區(qū)共有21個(gè)專用寄存器SFR，位于80～FFH地址空間。這些寄存器又可以分為CPU專用寄存器和接口專用寄存器。CPU專用寄存器前面己經(jīng)提過，而接口專用寄存器包括兩部分。一部分就是單片機(jī)的I/O端口P0～P3，分別編址為80H、90H、A0H、B0H，共4個(gè)單元，32位，每一位都可以獨(dú)立尋址。另一部分為定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行口、中斷的一些控制寄存器。·定時(shí)/計(jì)數(shù)器89C51有兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器(T0，T1)。在定時(shí)功能中，每個(gè)機(jī)器周期定時(shí)器加1，由于l個(gè)機(jī)器周期包含12個(gè)振蕩周期，因而它的計(jì)數(shù)頻率為1/12，即由定時(shí)器計(jì)數(shù)到的脈沖為振蕩周期頻率的1/12。在計(jì)數(shù)器功能中，在外部事件相應(yīng)輸入腳(T0或T1)產(chǎn)生負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器加1。由于計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)過程需要2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)，所以，最高的計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。這兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)(定時(shí)/計(jì)數(shù))及工作方式(方式0～方式3)的選擇是由定時(shí)/計(jì)數(shù)器方式寄存器(TMOD)中的每位值所決定的。定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制由控制寄存器(TCON)完成?！/O口89C51不僅有4個(gè)8位并行口，供單片機(jī)和外部RAM、EEPROM等擴(kuò)展連接用或與其它設(shè)備交換信息用，它還有一個(gè)全雙工串行口，能同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在前面的引腳功能中已對(duì)并行口作了簡要介紹，在此就主要介紹一下串行口。串行口也就是P3.0和P3.1的第二功能。它既能工作在異步方式，又能工作在同步方式。該串行口是全雙工的，它在物理上分為兩個(gè)獨(dú)立的發(fā)送緩沖器和接收緩沖器SBUF，但它們占用一個(gè)特殊功能寄存器的地址99H，只需對(duì)SBUF進(jìn)行寫或讀的操作，就可以同時(shí)發(fā)送和接收了。串行口的工作方式選擇、波特率選擇、串行通信協(xié)議的完成，由兩個(gè)特殊功能寄存器，即串行口控制寄存器SCON和功耗控制寄存器PCON完成?！ぶ袛?9C51單片機(jī)提供了6個(gè)中斷源，而每一個(gè)中斷源都能被程控為高優(yōu)先級(jí)或低優(yōu)先級(jí)。其中5個(gè)中斷源包括2個(gè)外部中斷和3個(gè)內(nèi)部中斷。兩個(gè)外部中斷源為INT0和INT1，外部設(shè)備的中斷請(qǐng)求信號(hào)、掉電等故障信號(hào)都可以從INT0而和INT1引腳輸入，向CPU提出中斷申請(qǐng)，INT0和INT1的中斷請(qǐng)求標(biāo)志IE0、IE1分別設(shè)在TCON寄存器的TCON.1、TCON.3。3個(gè)內(nèi)部中斷源為T0、Tl溢出中斷源及片內(nèi)串行發(fā)送或接收中斷源，T0、Tl中斷請(qǐng)求標(biāo)志TF0和TF1分別設(shè)在TCON寄存器的TCON.5、TCON.7，串行發(fā)送或接收中斷標(biāo)志TI或RI設(shè)在SCON寄存器的第SCON.0、SCON.1。5個(gè)中斷源中的一個(gè)、幾個(gè)或全部中斷源的開、關(guān)由中斷允許寄存器(IE)完成，而每個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)別的高低由中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器(IP)完成。89C51單片機(jī)中斷源簡要特性見表3-3。表3-3中斷源特性表名稱符號(hào)標(biāo)志符號(hào)標(biāo)志符號(hào)位置矢量地址優(yōu)先級(jí)別外部中斷INT0IE0TCON.10003H最高最低定時(shí)器0溢出中斷TF0TF0TCON.5000BH外部中斷1INT1IE1TCON.30013H定時(shí)器1溢出中斷TF1TF1TCON.7001BH串行口中斷R1+T1R1SCON.00023HT1SCON.13.3各模塊電路3.3.1主控制系統(tǒng)主控器采用AT89C51，是美國ATMEL公司生產(chǎn)的一款性能穩(wěn)定、低功耗的單片機(jī)，兼容MCS-51系列產(chǎn)品指令系統(tǒng)及引腳。片內(nèi)含4KB的可重復(fù)編程的Flash程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，使用5（1±20﹪）V的電源電壓，128×8位的內(nèi)部RAM，4個(gè)8位的雙向可位尋址的I/O端口，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源，AT89C51單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用，靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。單片機(jī)的P1口及P2口分別應(yīng)用于控制南北及東西方向的通行燈，P0口及P3.0~P3.2口應(yīng)用于4組LED計(jì)時(shí)器的控制，T0和T1分別作為東西方向和南北方向和車流量流量控制，INT0和INT1分別用于東西方向和南北方向的特種車輛通行緊急轉(zhuǎn)換電路。3.3.2車輛檢測(cè)電路為了達(dá)到對(duì)紅綠燈開啟時(shí)間的控制，需要對(duì)十字路口各個(gè)方向的車輛進(jìn)行檢測(cè)，本文研究的是用CCD圖像傳感器實(shí)時(shí)拍攝（本文選取距十字路口100m內(nèi)）路況，采用微分二支電路處理CCD信號(hào)，使成二值化信號(hào)，單片機(jī)再讀入數(shù)據(jù)，判斷車隊(duì)長度。實(shí)現(xiàn)對(duì)路口紅綠燈時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。這樣就可以大大提高車輛通過率，有效緩解交通壓力。車輛檢測(cè)電路如圖3-4所示。圖3-4車輛檢測(cè)電路3.3.3通行燈輸出控制道口交通燈指示采用高亮度紅綠雙色發(fā)光二極管，左拐、右拐、直行及行人各一個(gè)。當(dāng)發(fā)光電流為6mA時(shí)，可按公式R=（5－1.8）／0.006計(jì)算，限流電阻為510Ω。因?yàn)槟媳蓖ㄐ袝r(shí)雙向指示牌相同，所以每個(gè)端口應(yīng)具有12mA的吸收電流的能力，而人行道口按4個(gè)燈算，因此需24mA的吸收電流，在單片機(jī)的輸出口接驅(qū)動(dòng)電路74HC244，保護(hù)單片機(jī)的輸出端口。道口指示燈電路如圖3-5所示。圖3-5城市道口交通指示燈電路3.3.4時(shí)間顯示電路紅綠燈通行時(shí)間采用數(shù)碼管顯示，這是一種很好的方法。通行剩余時(shí)間采用高亮7段LED發(fā)光數(shù)碼管，采用共陽數(shù)碼管。由于每個(gè)道口時(shí)間顯示相同，4組三極管就需192mA,所以設(shè)計(jì)中采用三極管9012。因?yàn)槊慷屋敵隹谛栉?4mA電流，所以電路設(shè)計(jì)中使用驅(qū)動(dòng)集成塊74HC244。LED顯示接口硬件電路由74HC244緩沖器、LED顯示器組成。如圖3-8所示74HC244用來提高LED顯示器的驅(qū)動(dòng)能力。在實(shí)際使用中LED顯示器都是多位的。對(duì)多位LED顯示器，通常采用動(dòng)態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示，即逐個(gè)循環(huán)點(diǎn)亮各位顯示器。雖然這樣在任一時(shí)刻只有一位顯示器被點(diǎn)亮，但由于視覺殘留效應(yīng)，看起來與全部顯示器同時(shí)點(diǎn)亮效果完全一樣。為了顯示LED顯示器的動(dòng)態(tài)掃描，不僅要給顯示器提供段（字形代碼）的輸入之外，還要對(duì)顯示器加位控制，這就是通常所說的段控和位控。因此多位LED顯示器接口電路需要有兩個(gè)輸出口，其中一個(gè)用于輸出8條段控線（有小數(shù)點(diǎn)顯示）；另一個(gè)用于輸出位控線，位控線的數(shù)目等于顯示器的位數(shù)。時(shí)間顯示驅(qū)動(dòng)電路如圖3-6所示。圖3-6時(shí)間顯示驅(qū)動(dòng)電路3.3.5電源電路整個(gè)系統(tǒng)采用的是+5V電壓，因此采用不可調(diào)的3端穩(wěn)壓器件，用LM7850就可以滿足系統(tǒng)電源的要求。LM7850內(nèi)部是由基準(zhǔn)電壓回路、恒流源、過流保護(hù)、過壓保護(hù)和短路保護(hù)回路等8部分組成的三端集成穩(wěn)壓電源，且其低功耗，高效率，紋波系數(shù)小，輸出電壓穩(wěn)定。3.4LED顯示接口電路3.4.1LED顯示器簡介通常所說的LED顯示器由7個(gè)發(fā)光二極管組成因此也稱之為七段LED顯示器，其排列形狀如圖3-7所示。此外，顯示器中還有一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管（在圖中以dp表示），用于顯示小數(shù)點(diǎn)。通過七個(gè)發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其他符號(hào)。LED顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法：(1)共陽極接法把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極。使用時(shí)公共陽極接+5V。這樣陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入高電平的則不點(diǎn)亮。(2)共陰極接法把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。使用時(shí)公共陰極接地，這樣陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平的則不點(diǎn)亮。圖3-7LED顯示器結(jié)構(gòu)圖使用LED顯示器時(shí)要注意區(qū)分這兩種不同的接法。為了顯示數(shù)字或符號(hào)，要為LED顯示器提供代碼，這些代碼是為顯示字形的，因此稱之為字形代碼。七段發(fā)光二極管，再加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)八段。因此提供給LED顯示器的字形代碼正好一個(gè)字節(jié)。各代碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3-4。表3-4代碼對(duì)應(yīng)關(guān)系表代碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段dpgfedcbA3.4.274HC244緩沖器芯片介紹74HC244是一種三態(tài)輸出的八緩沖器和線驅(qū)動(dòng)器，該芯片的引腳圖如圖3-8所示。由圖可見，該緩沖器有8個(gè)輸入端，分為兩路——1A1～1A4，2A1～2A4，同時(shí)8個(gè)輸出端，也分為兩路——1Y1～1Y4，2Y1～2Y4，分別由1G和2G作為它們的選通工作信號(hào)。當(dāng)記為低電平時(shí)，1Y1～1Y4的電平與1A1～1A4的電平相同，即輸出反映輸入電平的高低；同樣，當(dāng)2G為低電平時(shí)，2Y1～2Y4的電平與2A1～2A4的電平相同。而當(dāng)1G（或2G）為高電平時(shí)，呈高阻態(tài)，輸出1A1～1A4（或2A1～2A4）為高阻態(tài)。經(jīng)74HC244緩沖后，輸入信號(hào)被驅(qū)動(dòng)，輸出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力加大了。、圖3-874HC244引腳示意圖4系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.1程序設(shè)計(jì)思路及流程圖交通道口交通燈控制系統(tǒng)的控制程序主要包括以下幾個(gè)部分：主程序、紅綠燈時(shí)間動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)程序、顯示程序、定時(shí)中斷程序、車輛檢測(cè)延時(shí)程序和特種車輛實(shí)時(shí)響應(yīng)程序等。4.1.1主程序主程序主要是負(fù)責(zé)總體程序的管理功能，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)的交互設(shè)定。因?yàn)樵O(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)掃描方式顯示時(shí)間，所以主程序大部分時(shí)間要調(diào)用掃描顯示程序。主程序流程圖如圖4-1所示。YN顯示程序開始P3.7=0?鍵功能程序初始化YN顯示程序開始P3.7=0?鍵功能程序初始化圖4-1主程序流程圖4.1.2定時(shí)中斷服務(wù)程序定時(shí)中斷服務(wù)程序是用于行車及行人通行的通行指示，按通行的規(guī)律，紅綠燈的控制轉(zhuǎn)換邏輯如表4-1所示。表4-1道口通行方式控制碼數(shù)據(jù)表南北方向端口控制功能120～110s110～70s70～60s60～10s10～0sP﹡.7左拐紅00011P﹡.6左拐綠11100/1P﹡.5直行紅11100P﹡.4直行綠000/111P﹡.3右拐紅01111P﹡.2右拐綠10000/1P﹡.1行人紅11100P﹡.0行人綠000/111道口控制字66H6AH6AH/7BH99H99H/DDh東西方向P﹡.7左拐紅00000P﹡.6左拐綠11111P﹡.5直行紅00000P﹡.4直行綠11111P﹡.3右拐紅01111P﹡.2右拐綠10000/1P﹡.1行人綠00000P﹡.0行人紅11111道口控制字55H99H59H59H59H/5DH通行規(guī)則如下：（1）南北方向的行車直行，各路右拐，南北向行人通行，設(shè)置南北向通行時(shí)間為1min,且各路右拐比直行滯后10s放行。（2）南北方向的行車向左拐，各路右拐，行人禁止通行。通行時(shí)間為1min。（3）東西方向的行車直行，各路右拐，東西方向的行人通行。東西方向通行時(shí)間為1min，且各路右拐比直行要滯后20s放行。（4）東西方向的行車向左拐，各路右拐，行人禁止通行。通行時(shí)間為1min。上述的4種交通規(guī)則是通過控制紅綠燈端口送控制碼的方式來實(shí)現(xiàn)。其原理是根據(jù)不同規(guī)則通行時(shí)各路口的紅綠燈亮滅情況轉(zhuǎn)換為單片機(jī)端口的控制碼。指示燈功能通過T0定時(shí)中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)。定時(shí)器T0定時(shí)溢出的中斷周期設(shè)為50ms,中斷累計(jì)20次時(shí)對(duì)120s倒計(jì)時(shí)單元進(jìn)行減1操作。本設(shè)計(jì)中將4種通行規(guī)則分成幾種不同的亮燈方式，通過查詢秒倒計(jì)時(shí)單元的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)在不同的時(shí)間段給控制端口送不同的控制數(shù)據(jù)碼?？刂拼a分為120s～110s、110s～70s、70s～60s、60s～10s、10s～0s這5個(gè)時(shí)間段。交通燈管理定時(shí)功能程序流程圖如圖4-2所示。YYYYYYNNNNNT0中斷程序現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)關(guān)中斷T0T0初值重裝東西或南北標(biāo)志位取反MOVSN,#99HMOVEW,#59HMOVSN,#99HMOVEW,#59HMOVSN,#6AHMOVEW,#59HMOVSN,#6AHMOVEW,#59HMOVSN,#66HMOVEW,#55HTIME<110?TIME<70?TIME<60?TIME<10?TIME=0?中斷返回圖4-2T0定時(shí)中斷服務(wù)程序流程圖4.1.3車輛檢測(cè)中斷服務(wù)程序車輛檢測(cè)電路主要是測(cè)量由于紅燈而導(dǎo)致的滯留車隊(duì)的長度，因此在紅燈結(jié)束時(shí)讀入的車隊(duì)長度才是真正的滯留車隊(duì)長度。本文選取紅燈還剩2s時(shí)讀入路況信息。車輛檢測(cè)中斷流程圖如圖4-3所示。YYN中斷響應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)關(guān)外中斷東西方向紅燈還剩2s時(shí)讀入該方向的路況南北方向紅燈還剩2s時(shí)讀入該方向的路況關(guān)定時(shí)器，開外中斷開啟定時(shí)器相應(yīng)方向通行時(shí)間增加中斷返回東西方向車數(shù)量=南北方向車數(shù)量？圖4-3車輛檢測(cè)中斷流程圖4.2存儲(chǔ)器及I/O口接口地址本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)的程序起始地址為0000H，定時(shí)器T0中斷程序入口地址為000BH定時(shí)器T1的中斷程序入口地址為001BH，命令/狀態(tài)寄存器地址為0080H，P1口地址為0090H，P2口地址為00A0H。4.3LED顯示電路有關(guān)編程LED顯示電路中最重要的是十六進(jìn)制數(shù)字形代碼表，如表4-2所示：表4-2十六進(jìn)制數(shù)字形代碼表字型共陽極代碼共陰極代碼字型共陽極代碼共陰極代碼0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHFBEH71H7F8H07H滅FFH00H880H7FH5交通燈控制系統(tǒng)的調(diào)試5.1調(diào)試方法以電子線路為基礎(chǔ)的各種電子產(chǎn)品在安裝完成后一般都要進(jìn)行調(diào)試，才能正常地進(jìn)行工作。在調(diào)試過程中常常會(huì)出現(xiàn)各種電路故障，經(jīng)過檢測(cè)、排查，才能準(zhǔn)確地排除故障。調(diào)試主要是包括調(diào)整和測(cè)試兩個(gè)部分。調(diào)整主要是對(duì)電路參數(shù)的調(diào)整。一般是對(duì)電路中可調(diào)元器件，例如電容、電感等部分進(jìn)行調(diào)整，使電路功能達(dá)到預(yù)期的效果。測(cè)試主要是對(duì)電路的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和功能進(jìn)行測(cè)試和檢查，并與設(shè)計(jì)要求的性能指標(biāo)相比較，以確定電路是否能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。調(diào)試和調(diào)測(cè)試是相互依賴、互相補(bǔ)充的，統(tǒng)稱為調(diào)試。由于在實(shí)際工作中，二者是一項(xiàng)工作的兩個(gè)方面。經(jīng)測(cè)試、調(diào)整、再測(cè)試、再調(diào)整，直到實(shí)現(xiàn)電路要求的設(shè)計(jì)指標(biāo)為止。能夠采用適當(dāng)?shù)姆椒ú檎摇⑴袛嗪痛_定故障的具體部位及其原因，是故障檢測(cè)的關(guān)鍵。在應(yīng)用中，我們檢測(cè)電子線路故障經(jīng)常采用觀察法。觀察法又分為靜態(tài)觀察法和動(dòng)態(tài)觀察法。所謂靜態(tài)觀察法就是在電子線路通電前通過目視檢查找出某些故障。主要檢查焊點(diǎn)是否虛焊、導(dǎo)線接頭是否接好、接插件是否松脫、管腳是否插錯(cuò)方向或折彎等。當(dāng)靜態(tài)觀察沒有發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，可進(jìn)一步采用動(dòng)態(tài)觀察法。動(dòng)態(tài)觀察法又稱通電觀察法，即給電路通電后，通過觀察電路內(nèi)有無打火，冒煙現(xiàn)象，或是聞到電路內(nèi)有無燒焦、燒糊的異味；手觸摸一些器件有無發(fā)燙。發(fā)現(xiàn)異常立刻斷開電源。由通電觀察，可以確定故障原因，但大部分情況下并不能確認(rèn)故障的確切位置。例如集成電路的發(fā)熱，可能是周邊電路故障導(dǎo)致的，也可能是供電電壓有問題，或負(fù)載過重等問題。因此配合其他檢測(cè)方法，分析判斷，可更準(zhǔn)確找出故障所在。5.2調(diào)試及性能分析5.2.1紅綠燈控制程序不通過定時(shí)器T0，直接可按照表7.1算好的數(shù)據(jù)嗎送出控制燈，再觀察其邏輯狀態(tài)是否符合要求?？梢苑磸?fù)多次進(jìn)行調(diào)試，直到邏輯關(guān)系正確，但要注意，東西方向、南北方向的指示燈要同時(shí)調(diào)試。5.2.2車輛檢測(cè)電路的調(diào)試可在將示波器輸入端端接在交通控制燈的車輛檢測(cè)模塊的輸出引腳上，給CCD一個(gè)一定距離里的車隊(duì)信號(hào)，可檢測(cè)車隊(duì)長度是否能被檢測(cè)。如果該引腳輸出為低電平，則說明可以檢測(cè)車隊(duì)長度，調(diào)整綠燈時(shí)間，電路正常。6測(cè)量結(jié)果本系統(tǒng)是以AT89C51單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)的交通燈控制系統(tǒng)可用于十字路口的行車及行人的交通管理，采用3位7段LED數(shù)碼管，直觀地顯示紅綠燈的開放和關(guān)閉時(shí)間；設(shè)計(jì)中的兩種倒計(jì)時(shí)：120s倒計(jì)時(shí)適用于車流量較大的城市，60s倒計(jì)時(shí)適用于車流量較小的中小型城市。本設(shè)計(jì)功能完整，不僅有普通的交通燈指示功能，還新增了特種車輛自動(dòng)放行、車流量檢測(cè)和盲人語音提示的功能。該系統(tǒng)的控制功能與效果同真實(shí)道口管理紅綠燈是完全一致的。7結(jié)束語隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，交通燈控制在交通運(yùn)輸領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。本文主要論述了基于AT89C51單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)，雖然智能交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)取得不少成就，且道路相對(duì)好的地方，傳統(tǒng)的固定時(shí)間的交通燈控制還是有一定的作用。但隨著城市化日益完善，車的數(shù)量也在快速的增加。此時(shí)，可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)的交通狀況實(shí)時(shí)改變通行時(shí)間的智能交通將可起到疏導(dǎo)交通，提高運(yùn)輸效率，改善城市交通環(huán)境，推動(dòng)城市化日益完善。本文完成過程中，要做的工作有：（1）確定交通控制系統(tǒng)的通行方案，規(guī)定各個(gè)方向行車的通行時(shí)間及分配。（2）以ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)為系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)核心，輸入量有：車流量、定時(shí)中斷；輸出量控制交通燈信號(hào)燈亮滅狀態(tài)、時(shí)間、LED倒計(jì)時(shí)顯示。（3）車流量檢測(cè)采用模糊控制的方法，通過對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行清晰化、具體化，經(jīng)單機(jī)控制器的相關(guān)算法與處理確定紅綠燈的亮滅時(shí)間。（4）運(yùn)用匯編語言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程，為了便于編寫、調(diào)試、修改和增減，系統(tǒng)軟件的編寫采用模塊化的設(shè)計(jì)方法。參考文獻(xiàn)[1]鄭思銘等.交通燈的一種新型智能控制系統(tǒng)［M].廣東自動(dòng)化與信息工程,2006(2):16-18[2]陳森發(fā)等.城市主干道交通信號(hào)燈模糊線控制的探討［A].運(yùn)籌與管理,1998,7(1):35-41[3]查振業(yè),葉信陽.智能交通燈控制系統(tǒng)[N].華中理工大學(xué)學(xué)報(bào),1997,25(2):63-65[4]鄭建光等.基于AT89C51單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).自動(dòng)化與儀器儀表,2008,(6):30-33[5]吳黎明,王桂棠.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)［M].北京:科學(xué)出版社,2005[6]董加禮,曹旭東,史明仁.數(shù)學(xué)建模［M].北京:北京工業(yè)大學(xué)出版社,1990[7]彭志剛.利用單片機(jī)改進(jìn)交通燈控制系統(tǒng)[N].湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2003.2(2):25-27[8]朱善君等.單片機(jī)接口技術(shù)與應(yīng)用［M].北京:清華大學(xué)出版社,2005[9]李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用［M].陜西.西安電子科技大學(xué)出版社,2008[10]樓然苗,李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)［M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2009[11]溫欣玲,張玉葉.基于單片機(jī)交通智能控制系統(tǒng)研究［M].微計(jì)算機(jī)信息,2007,23(10-2):90-92[12]王慶有.光電傳感器應(yīng)用技術(shù)［M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007[13]李廣弟,單片機(jī)基礎(chǔ)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2001:20-26[14]童詩白,華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）[M].高等教育出版社,2001:37-38[15]朱勇.單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社，2006:151-156[16]公茂法，馬寶甫，孫晨.單片機(jī)人機(jī)接口實(shí)例集[Z].北京航空航天大學(xué)出版社,1998:231-241[17]李莉等，C語言程序設(shè)計(jì)教程與應(yīng)用[M].陜西.西安電子科技大學(xué)出版社，2003:21-36[18]顏暉，張勇等.C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].高等教育出版社，2008:76-81[19]KELLEYA,POHLI.C語言教程[M].徐波，譯.4版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007：54-76[20]DEITELH,DEITELPJ.C程序設(shè)計(jì)教程[M].薛萬鵬，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005:12-18致謝時(shí)間流逝，畢業(yè)設(shè)計(jì)飛快的結(jié)束了。短短的2個(gè)多月中，我們通過自己的努力，在老師的精心指導(dǎo)下，完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)?；仡欉@2個(gè)多月，要感謝的人很多。首先是我的指導(dǎo)老師王老師。從PCB板的制作加工到硬件的調(diào)試，王老師給予了我們很大的幫助。王老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，品格高尚，平易近人。無論是在理論學(xué)習(xí)階段，還是在畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題，資料查詢，開題，制作，調(diào)試等各個(gè)環(huán)節(jié)，我們都得到了指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)和幫助。我借此機(jī)會(huì)向王老師表示衷心的感謝！在畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，我深切地體會(huì)到了，實(shí)踐是理論運(yùn)用的最好檢驗(yàn)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們4年所學(xué)知識(shí)的一次綜合性測(cè)試和考驗(yàn)，無論是在動(dòng)手能力方面還是理論知識(shí)的運(yùn)用能力方面，都使得我有了很大的提高；同時(shí)加深了我對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的認(rèn)識(shí)，大大提高了查閱資料的能力和效率。在此，我要感謝我的同學(xué)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，其中特別要感謝郝婷婷同學(xué)，雖然我們不是同一組，但在設(shè)計(jì)前期她給予了我很大的幫助。最后感謝學(xué)校為我們安排了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我們的理論知識(shí)和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)更加緊密的結(jié)合了在一起；同時(shí)又拓展了我們的知識(shí)面。另外經(jīng)過這2個(gè)多月的鍛煉，培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考問題，解決問題的能力。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)為我的大學(xué)生活畫上了圓滿的句號(hào)，為我即將的工作和生活奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在此再次向王老師表示深深的謝意！附錄附錄一系統(tǒng)原理圖附錄二源程序***************************************************************匯編程序***************************************************************TIMEEQU50HTIMESFREQU51HCONR5EQU52HTIMED0EQU55HTIMED1EQU56HTIMED2EQU57HTIMED3EQU58HTIMED4EQU59HTIMED5EQU5AHTIMED6EQU5BHTIMED7EQU5CHSNEQUP1EWEQUP2SCANEQUP3LEDOUTEQUP0SNEWFLAGBIT09H************************************中斷入口程序****************ORG0000HLJMPSTARTORG0003HLJMPINT22ORG000BH LJMPINTT0ORG0013H LJMPINT11 ORG001BH LJMPINTT1 ORG0023HRETI**************************主程序*****************************START:MOVSP,#80HMOVR0,#00H MOVR7,#8FH CLEARDISP:MOV@R0,#00H INCR0DJNZR7,CLEARDISPMOVTIMED0,#78HMOVTIMED1,#6EHMOVTIMED2,#46HMOVTIMED3,#3CHMOVTIMED4,#0AHCLRSNEWFLAGMOV TMOD,#11HMOVTL0,#0B0H MOVTH0,#3CHMOVTL1,#0B0H MOVTH1,#3CH JBSCAN.7,SSSTLCALLDL1MSLCALLDL1MSLCALLDL1MSJBSCAN.7,SSSTMOVTIMED0,#60MOVTIMED1,#55MOVTIMED2,#35MOVTIMED3,#30MOVTIMED4,#05SSWAIT:JNBSCAN.7,SSWAITLCALLDL1MSLCALLDL1MSLCALLDL1MSJNBSCAN.7,SSWAITSSST:MOVTIME,TIMED0LCALLTUNBCDMOVSN,#66HMOVEW,#55HSETBEASETBPX1SETBEX1SETBET0SETBTR0MOVR4,#14HMOVCONR5,#20START1:LCALLDISPLAYJNB SCAN.7,KEYFUNSJMPSTART1KEYFUN:LCALLDISPLAYLCALLDISPLAYJBSCAN.7,START1CLRET0CLRTR0MOVSN,#056HMOVEW,#056HMOVTIME,#00HLCALLTUNBCDKEYWAIT:LCALLDISPLAYJNBSCAN.7,KEYWAITKEYY:LCALLDISPLAYJBSCAN.7,KEYYLCALLDISPLAYJBSCAN.7,KEYYKEYWAIT1:LCALLDISPLAYJNBSCAN.7,KEYWAIT1MOVTIME,TIMED0LCALLTUNBCDCLRSNEWFLAGSETBTR0SETBET0AJMPSTART1***************************1秒計(jì)時(shí)程序**************************INTT0:PUSHACCPUSHPSWCLRET0CLRTR0MOVA,#0B7HADDA,TL0MOVTL0,AMOVA,#3CHADDCA,TH0MOVTH0,ASETBTR0DJNZR4,OUTT00MOV R4,#14HJBSNEWFLAG,INT22DECTIMEMOVA,TIMECJNEA,TIMED1,LOOP11LOOP11:JCLOOP22MOVSN,#66HMOVEW,#55HLJMPOUTT0LOOP22:MOVA,TIMECJNEA,TIMED2,LOOP33LOOP33:JCLOOP44MOVSN,#6AHMOVEW,#59HLJMPOUTT0LOOP44:MOVA,TIMECJNEA,TIMED3,LOOP55LOOP55:JCLOOP66MOV20H,SNCPL04HCPL00HMOVSN,20HMOVEW,#59HLJMPOUTT0LOOP66:MOVA,TIMECJNEA,TIMED4,LOOP77LOOP77:JCLOOP88MOVSN,#99HMOVEW,#59HLJMPOUTT0LOOP88:MOVA,TIMEJZOUT88MOV20H,SNCPL06HCPL02HMOVSN,20HMOV20H,EWCPL02HMOVEW,20HLJMPOUT