畢業(yè)論文---基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　2012 —2013學(xué)年</p><p><b>　　第 一學(xué)期</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　課題名稱： 基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： 2012年12月

2、—2013年3月 </p><p>　　系 部： 電子信息工程系 </p><p>　　班 級： </p><p>　　姓 名： &

3、lt;/p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　總目錄</b></p><p><b>　　第一部分 任務(wù)書</b></p><p><b>　　第二部分 開題報(bào)告</b></p>

4、<p>　　第三部分 畢業(yè)設(shè)計(jì)正文</p><p>　　第 一 部 分</p><p><b>　　任</b></p><p><b>　　務(wù)</b></p><p><b>　　書</b></p><p><b>　　畢

5、業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　第 二 部 分</p><p><b>　　開</b></p><p><b>　　題</b></p><p><b>　　報(bào)</b></p><p><b>　　告</b&g

6、t;</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告書</b></p><p>　　第 三 部 分</p><p><b>　　畢</b></p><p><b>　　業(yè)</b></p><p><b>　　設(shè)</b></

7、p><p><b>　　計(jì)</b></p><p><b>　　正</b></p><p><b>　　文</b></p><p>　　基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　【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)帶動傳

8、統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個核心部件</p><p>　　來使用，僅單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。</p><p>　　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？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)AT

9、89C51和可編程并行I/O接口芯片89C51為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，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)、操作簡單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】交通燈 單片機(jī) MSC-51 </p><p>　　Design of traffic light control

10、system based on SCM</p><p>　　ABSTRACT:Years with the rapid development of science and technology, SCM applications are deepening at the same time promote more traditional control detection update. In real-ti

11、me detection and control of the microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component, only the SCM knowledge is inadequate and should be based on specific hardware architecture hardware

12、 and software, to be improved. </p><p>　　Crossroads shuttle vehicles, pedestrians bustling, car dealers Drive, people walkways, orderly. Then rely on to achieve the discipline of the order then? Rely on the

13、automatic traffic light is the chain of command. Many ways to control traffic lights. In this system, MSC-51 Series MCU ATSC51 and programmable parallel I / O interface chip 80C51-centered design of traffic signal contro

14、ller device to realize the actual traffic volume by 8051 according to the P1 port chip set of red, green time kind</p><p>　　Keywords: Traffic Light SCM MSC-51 </p><p><b>　　目 錄</b&g

15、t;</p><p><b>　　第一章 概述1</b></p><p>　　1.1單片機(jī)的概述1</p><p>　　1.2單片機(jī)的常用選型及其特點(diǎn)2</p><p>　　1.3單片機(jī)的應(yīng)用3</p><p>　　1.4 AT89C51單片機(jī)的介紹4</p><p&

16、gt;<b>　　1.5市場需求7</b></p><p>　　1.6交通燈的由來與發(fā)展8</p><p>　　1.7交通燈的功能與作用8</p><p>　　第二章 總體設(shè)計(jì)方案10</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)目的及思路10</p><p>　　2.2 實(shí)際交通燈顯示時(shí)序及狀態(tài)轉(zhuǎn)換

17、的理論分析10</p><p>　　2.3方案要求11</p><p>　　2.4方案分析12</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)13</p><p>　　3.1.1時(shí)鐘電路13</p><p>　　3.1.2復(fù)位電路13&

18、lt;/p><p>　　3.1.3顯示電路14</p><p>　　第四章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.1交通燈的設(shè)計(jì)程序15</p><p>　　4.2交通燈的仿真原理圖18</p><p>　　第五章 Proteus軟件仿真18</p><p>　　5.1交通燈控制系統(tǒng)

19、東西運(yùn)行時(shí)仿真圖19</p><p>　　5.2交通燈控制系統(tǒng)南北運(yùn)行時(shí)仿真圖20</p><p>　　5.3 交通燈黃燈閃爍時(shí)仿真圖21</p><p><b>　　心得體會22</b></p><p><b>　　致謝23</b></p><p><b&g

20、t;　　參考文獻(xiàn)24</b></p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p><b>　　1.1單片機(jī)的概述</b></p><p>　　單片機(jī)又稱單片微控器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計(jì)算機(jī)。它的體積小、重量輕、價(jià)格便

21、宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。</p><p>　　8051是MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。 8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，如圖1-1為8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。現(xiàn)在我們分別加以

22、說明：</p><p><b>　　中央處理器：</b></p><p>　　中央處理器(CPU)是整個單片機(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。</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲器(RAM)：</p><p>　

23、　8051內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元，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，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。</p><p>　　程序存儲器(ROM)：</p><p>　　8051共有4096個8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。&

24、lt;/p><p>　　定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)：</p><p>　　8051有兩個16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。</p><p>　　并行輸入輸出(I/O)口：</p><p>　　8051共有4組8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。</p><p>&l

25、t;b>　　全雙工串行口：</b></p><p>　　8051內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。</p><p><b>　　中斷系統(tǒng)：</b></p><p>　　8051具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個串行中斷

26、，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。</p><p><b>　　時(shí)鐘電路：</b></p><p>　　8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲器與數(shù)

27、據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS-51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。</p><p>　　1.2單片機(jī)的常用選型及其特點(diǎn)</p><p>　　1、MCS-51及其兼容系列</p><p>　　Intel、ATMEL、LG、SIEMENS、PHILIPS等公

28、司的產(chǎn)品。其中英特爾公司的MCS-51系列單片機(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一，并且ATMEL、LG、SIEMENS、PHILIPS等公司都有其兼容型號的芯片。這個系列的單片機(jī)具有運(yùn)算與尋址能力強(qiáng)，存儲空間大，片內(nèi)集成外設(shè)豐富，功耗低等優(yōu)點(diǎn)，其中大部分兼容芯片都含有片內(nèi)FLASH程序存儲器，價(jià)格便宜。適合應(yīng)用于儀器儀表、測控系統(tǒng)、嵌入系統(tǒng)等開發(fā)。 2、Intel公司251系列，96系列 英特爾公司的251系列單片機(jī)

29、是增強(qiáng)型8位單片機(jī)，具有比51更強(qiáng)的尋址能力，沒有累加器的瓶頸限制，有32位元的加減法指令，并且有更大的存儲空間。96系列單片機(jī)是16位單片機(jī)。這兩個系列都適合復(fù)雜的控制系統(tǒng)、嵌入系</p><p>　　統(tǒng)的開發(fā)。 3、Microchip公司PIC系列，義隆公司EM78系列 Microchip公司PIC系列單片機(jī)和義隆公司EM78系列單片機(jī)都是CMOS工藝的RISC結(jié)構(gòu)8位單片機(jī)，這類單片

30、機(jī)具有低功耗、體積小、OTP、內(nèi)含看門狗和電源監(jiān)測、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，特別適合應(yīng)用于家電、消費(fèi)電子產(chǎn)品、儀表、玩具、計(jì)算機(jī)外設(shè)等領(lǐng)域。 4、ATMEL公司AVR系列 ATMEL公司AVR90系列單片機(jī)是基于RISC結(jié)構(gòu)的FLASH單片機(jī)，其最大的特點(diǎn)是能夠在線編程。 5、華邦、義隆4位LCD驅(qū)動及語音系列 華邦、義隆4位LCD驅(qū)動及語音系列單片機(jī)特別適用于玩具、游戲機(jī)等電池供電、液晶顯

31、示的消費(fèi)電子產(chǎn)品。 6、TI公司MSP430系列超低功耗系列 TI公司MSP430系列超低功耗系列單片機(jī)是一種超低功耗的16位單片機(jī)，內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器、串行通信接口、硬件乘法器、LCD驅(qū)動電路，具有極高的抗干擾能力。特別適合應(yīng)用于智能儀表、防盜系統(tǒng)、智能化家用電器、電池供電便攜式設(shè)備等產(chǎn)品。 7、USB控制器系列 </p><p><b>　　1.3單片機(jī)的應(yīng)用</

32、b></p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)各種各樣，按使用單片機(jī)芯片數(shù)量的多少可分為單機(jī)應(yīng)用和多機(jī)應(yīng)用。</p><p><b>　　1、單機(jī)應(yīng)用</b></p><p>　　在一個應(yīng)用系統(tǒng)中，只是用一片單片機(jī)，這是目前應(yīng)用最多的方式。</p><p>　　（1）在智能儀表中的應(yīng)用 用單片機(jī)改造原有的測量、控制儀表

33、，提高其測量速度和精度，加強(qiáng)控制功能，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，便于使用、維修和改進(jìn)。由單片機(jī)構(gòu)成的智能儀表集測量、處理、控制功能于一體，賦予測量儀表以新的面貌。</p><p>　?。?）在機(jī)電一體化中的應(yīng)用 機(jī)電一體化是機(jī)械工業(yè)中發(fā)展的方向。機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品。單片機(jī)作為機(jī)電產(chǎn)品中的控制器，由于它具有體積小、質(zhì)量輕、可靠性高、功能強(qiáng)、安裝方便等

34、優(yōu)點(diǎn)，大大優(yōu)化了機(jī)電產(chǎn)品的功能，提高了產(chǎn)品的自動化、智能化程度。</p><p>　　（3）在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，例如工業(yè)過程控制、過程監(jiān)測、航空航天、尖端武器、機(jī)器人系統(tǒng)等各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，它們都是用單片機(jī)作為控制器。用單片機(jī)實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制，使系統(tǒng)保持最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>　?。?）在家用電器中的應(yīng)用

35、目前國內(nèi)外各種家用電器已普遍采用單片機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制電器。如洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)器、微波爐、音響設(shè)備、電風(fēng)扇及許多高級電子玩具都配上了單片機(jī)，廉價(jià)的單片機(jī)在家用電器中的應(yīng)用前景十分廣闊。</p><p><b>　　2、多機(jī)應(yīng)用</b></p><p>　?。?）功能集散系統(tǒng) 多功能集散系統(tǒng)是為了滿足工程系統(tǒng)多種外圍功能要求而設(shè)置的多機(jī)系統(tǒng)。例如一個加工中心的計(jì)算機(jī)

36、系統(tǒng)除了完成機(jī)床加工運(yùn)行控制外，還要控制對刀系統(tǒng)、坐標(biāo)系統(tǒng)指示、刀庫管理、狀態(tài)監(jiān)視、伺服驅(qū)動等機(jī)構(gòu)。</p><p>　?。?）并行多機(jī)控制系統(tǒng) 為解決工程應(yīng)用系統(tǒng)的快速性問題，常使用多單片機(jī)構(gòu)成大型實(shí)時(shí)工程應(yīng)用系統(tǒng)。這些系統(tǒng)有快速并行數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)以及實(shí)時(shí)圖象處理系統(tǒng)等。</p><p>　?。?）局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的出現(xiàn)，使單片機(jī)應(yīng)用進(jìn)入了一個新的水平。目前單片機(jī)構(gòu)成

37、的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是分布式測控系統(tǒng)。</p><p>　　1.4 AT89C51單片機(jī)的介紹</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。</p&

38、gt;<p>　　該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。</p><p>　　圖1-2是常用的一種單片機(jī)，型號為AT89C51，它將計(jì)算機(jī)的功能都集成到這個芯片內(nèi)部去了，就這么一個小小的芯片就能

39、構(gòu)成一臺小型的電腦，因此叫做單片機(jī)。</p><p>　　它有40個管腳，分成兩排，每一排各有20個腳，其中左下角標(biāo)有箭頭的為第1腳，然后按逆時(shí)針方向依次為第2腳、第3腳……第40腳。</p><p>　　在40個管腳中，其中有32個腳可用于各種控制，比如控制小燈的亮與滅、控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、控制電梯的升與降等，這32個腳叫做單片機(jī)的“端口”，在單片機(jī)技術(shù)中，每個端口都有一個特定的名字，

40、比如第一腳的那個端口叫做“P1.0”。</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)的40個引腳中有2個專用于主電源的引腳，2個外接晶體的引腳，4個控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及32個輸入輸出I/O引腳。如圖1-3是AT89C51的管腳分布圖。下面按引腳功能分為4部分?jǐn)⑹龈饕_的功能</p><p>　　1）電源引腳VCC和GND VCC（40腳）：單片機(jī)工作電源的輸入端，+5V；

41、</p><p>　　VSS（20腳）：電源的接地端。</p><p>　　2）外接晶體引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1（19腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器；</p><p>　　XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。</p>

42、<p>　　3）控制信號或與其它電源復(fù)用引腳 控制信號或與其它電源復(fù)用引腳有RST、ALE、PSEN/和EA/等4種形式。 </p><p>　　RST（9腳）：RST即為RESET，所以該引腳為單片機(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)；</p><p&

43、gt;　　ALE（30腳）：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，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編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，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(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，

44、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；</p><p>　　PSEN（29腳）：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(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)；</p><p>　　EA（31腳）：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器

45、。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，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）。</p><p>　　4）輸入/輸出（I/O）引腳P0口、P1口、P2口及P3口</p><p>　　P0口（39腳-32腳）：P0.0～P0.7統(tǒng)稱為P0口。當(dāng)不接外部存儲器與不擴(kuò)展I/O接口時(shí)，它可作為準(zhǔn)雙向8位輸入/輸出接口。P

46、0口包含1個數(shù)據(jù)輸出鎖存器，2個三態(tài)數(shù)據(jù)輸入緩沖器，1個輸出驅(qū)動電路和一個輸出控制電路。在</p><p>　　FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高；</p><p>　　P1口（1腳-8腳）：P1.0～P1.7統(tǒng)稱為P1口，可作為準(zhǔn)雙向I/O接口使用。對于MCS-51系列單片機(jī)，P1.0與P1.1還有第2功能：P1.0可用作

47、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的計(jì)數(shù)脈沖輸入端T2；P1.1用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部控制端T2EX。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收；</p><p>　　P2口（21腳-28腳）：P2.0～P2.7統(tǒng)稱為P2口，一般可作為準(zhǔn)雙向I/O接口。當(dāng)接有外部存儲器或擴(kuò)展I/O接口且尋址范圍超過256個字節(jié)時(shí)，P2口用于高8位地址總線送出高8位地址；</p><p>　　P3口（10腳-17

48、腳）：P3.0～P3.7統(tǒng)稱為P3口。它為雙功能口，可以作為一般的準(zhǔn)雙向I/O接口，也可以將每1位用于第2功能，而且P3口的每一個引腳均可獨(dú)立定義為第1功能的輸入輸出或第2功能。P3口的第2功能見表1-1 </p><p><b>　　1.5市場需求</b></p><p>　　近年來，隨著單片機(jī)檔次的不斷提高，功能的不斷完善，其應(yīng)用日趨成熟、應(yīng)用領(lǐng)域日趨擴(kuò)大，

49、特別是工業(yè)測控、尖端武器和日用家電等領(lǐng)域更是因?yàn)橛辛藛纹瑱C(jī)而生輝增色。單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)已成為一項(xiàng)新的工程應(yīng)用技術(shù)。</p><p>　　當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個道口上，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。</p><p>　　1.6交通燈的由來與發(fā)展</p><p>　　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

50、的機(jī)械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，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。</p><p>　　電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，1914年始安裝于紐約市5號大街

51、的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。</p><p>　　1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。</

52、p><p>　　1.7交通燈的功能與作用</p><p>　　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、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國《道路交通和道路標(biāo)志信號協(xié)定》對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈

53、是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。</p><p>　　單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。</p><p>　　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

54、功能部件：中央處理器、存儲器和I/O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，便可成為一個單片機(jī)控制系統(tǒng)。</p><p>　　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、存儲器和I/O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，便可成為一個單片機(jī)控制系統(tǒng)。</p><p>　　單片機(jī)經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片

55、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。</p><p>　　第二章 總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)目的及思路</p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的：</b></p><p>　　了解交通燈管理的基本工作原理，熟練掌握STC89C51的工作原

56、理和應(yīng)用編程，熟悉STC89C51單片機(jī)并行接口的各種工作方式和應(yīng)用，并了解計(jì)數(shù)器/定時(shí)器的工作方式和應(yīng)用編程外部中斷的方法，掌握多位LED顯示問題的解決。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)思路：</b></p><p>　　（1）分析目前交通路口的基本控制技術(shù)，提出自己的交通控制的初步方案。</p><p>　　（2）確定系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)

57、計(jì)，增加了倒計(jì)時(shí)顯示提示。</p><p>　?。?）進(jìn)行顯示電路。</p><p>　?。?）進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.2 實(shí)際交通燈顯示時(shí)序及狀態(tài)轉(zhuǎn)換的理論分析</p><p>　　如圖2-1所示為紅綠燈轉(zhuǎn)換的狀態(tài)圖：</p><p>　　表2-1為十字路口指示燈燃亮方案。</p>

58、<p>　?。?）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。 </p><p>　?。?）黃燈閃爍3秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。 </p><p>　?。?）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40秒。東西方向車流大通行時(shí)間長。 <

59、;/p><p>　?。?）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。 </p><p>　?。?）此表可根據(jù)車流量動態(tài)設(shè)定紅綠燈初始值。</p><p>　　共四種狀態(tài)，分別設(shè)定為S1、S2、S3、S4，交通燈以這四種狀態(tài)為一個周期，循環(huán)執(zhí)行如圖2-2所示：</p><p>　　程序就是在上述四種狀態(tài)下循環(huán)轉(zhuǎn)

60、化的。</p><p><b>　　2.3方案要求</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)要求與交通信號實(shí)際控制一致，采用LED模擬信號燈，信號燈分東西、南北二組，分別有紅、黃、綠三色。其工作狀態(tài)由程序控制，啟動、停止按鈕分</p><p>　　別控制信號燈的啟動與停止。白天/黑夜轉(zhuǎn)換開關(guān)可對信號進(jìn)行控制轉(zhuǎn)換。并且要求能用兩位數(shù)碼管（或者一位數(shù)碼管

61、）來顯示紅燈或者綠燈等待的時(shí)間，在黃燈的時(shí)候數(shù)碼管不顯示。信號燈的控制要求如下：</p><p>　?、偶僭O(shè)東西方向交通繁忙為主干道，車流量為南北交通的兩倍。因此東西方向的綠燈通行時(shí)間為是南北方向上的兩倍。</p><p>　?、崎_始時(shí)東西方向綠燈先亮，南北為紅燈。</p><p>　?、前聪聠影粹o開始工作，，按下停止按鈕，停止工作。工作狀態(tài)要求：東西方向綠燈亮4

62、0s，然后黃燈閃三下（1下/秒，共3秒），然后紅燈亮20s，而南北方向?yàn)榧t燈亮40s然后綠燈亮20s，然后黃燈也閃三下；如此周期循環(huán)下去。</p><p><b>　　如圖2-3所示：</b></p><p><b>　　2.4方案分析</b></p><p>　　根據(jù)十字路口交通燈的要求，可將本系統(tǒng)分為三個模塊，第一模塊

63、是控制模塊，主要負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的控制和運(yùn)算，從而使各模塊正常工作，第二個模塊式顯示模塊包括LED燈和數(shù)碼管；第三是電源模塊，給各模塊提供電源，讓各模塊工作。其系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2-4所示：</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p><b>　　3.1.1時(shí)鐘電路</b></p&g

64、t;<p>　　XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時(shí)鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz-24MHz內(nèi)選擇。電容取30PF左右。系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。AT89單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTA

65、L1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22μF。在焊接刷電路板時(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝

66、得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。時(shí)鐘電路圖如圖3-1所示：</p><p><b>　　3.1.2復(fù)位電路</b></p><p>　　在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個機(jī)器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后P0－P3口均置1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能

67、寄存器SFR全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為ROM的00H處開始運(yùn)行程序。復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機(jī)器周期的S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用</p><p>　　上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用6MHz時(shí)，C取22μF，Rs

68、約為200Ω，Rk約為1K。復(fù)位操作不會對內(nèi)部RAM有所影響。常用的復(fù)位電路如下圖3-2所示：</p><p>　　3.1.3顯示電路</p><p>　　顯示器普遍地用于直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù)，按照材料及產(chǎn)品工藝，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的顯示器有： 發(fā)光二極管LED顯示器、液晶LCD顯示器、CRT顯示器等。LED數(shù)碼管是現(xiàn)在最常用的顯示器之一。發(fā)光二極管（LED）由特殊的

69、半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以單獨(dú)使用，也可以組裝成分段式或點(diǎn)陣式LED顯示器件（半導(dǎo)體顯示器）。分段式顯示器（LED數(shù)碼管）由7條線段圍成8字型，每一段包含一個發(fā)光二極管。外加正向電壓時(shí)二極管導(dǎo)通，發(fā)出清晰的光。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段亮、滅，就可以顯示各種字形或號。LED數(shù)碼管有共陽、共陰之分。本系統(tǒng)采用的是兩位共陰極數(shù)碼管如圖3-3所示：</p><p>　　第四章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p>

70、<p>　　4.1交通燈的設(shè)計(jì)程序</p><p>　　#include <REG51.H></p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　uint num,shi,ge;</p>

71、<p>　　sbit red=P1^0;</p><p>　　sbit yel=P1^1;</p><p>　　sbit gre=P1^2; </p><p>　　void delay()</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　uint

72、a;</b></p><p>　　for(a=500;a>0;a--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　uchar code arry_duan[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};</p><p>

73、;　　void initial()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p>　　TMOD=0x01;</p><p><b>　　

74、TH0=0x4c;</b></p><p><b>　　TL0=0xd0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display(int Y)</p><p><b>　　{</b></p><p>&

75、lt;b>　　shi=Y/10;</b></p><p><b>　　ge=Y%10;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p>　　while(shi|ge!=0)</p><p><b>　　{</b></p>

76、<p><b>　　P2=0xfe;</b></p><p>　　P3=arry_duan[shi];</p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　P2=0xfd;</b></p><p>　　P3=arry_duan[ge]

77、;</p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void timer0(

78、) interrupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TH0=0x4c;</b></p><p><b>　　TL0=0xd0;</b></p><p><b>　　num++;</b></p>&l

79、t;p>　　if(num==20)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　num=0;</b></p><p><b>　　ge--;</b></p><p>　　if(ge==-1)</p><p><b>

80、;　　{</b></p><p><b>　　ge=9;</b></p><p><b>　　shi--;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><

81、b>　　}</b></p><p><b>　　main()</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　initial();</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b&g

82、t;　　{</b></p><p><b>　　red=0;</b></p><p><b>　　yel=0;</b></p><p><b>　　gre=1;</b></p><p>　　display(40);</p><p><b

83、>　　red=0;</b></p><p><b>　　yel=1;</b></p><p><b>　　gre=0;</b></p><p>　　display(3);</p><p><b>　　red=1;</b></p><p>

84、;<b>　　yel=0;</b></p><p><b>　　gre=0;</b></p><p>　　display(20);</p><p><b>　　red=0;</b></p><p><b>　　yel=1;</b></p>&

85、lt;p><b>　　gre=0;</b></p><p>　　display(3);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.2交通燈的仿真原理圖</p><p>　　仿真原理如圖4

86、-1所示：</p><p>　　第五章 Proteus軟件仿真</p><p>　　5.1交通燈控制系統(tǒng)東西運(yùn)行時(shí)仿真圖</p><p><b>　　如圖5-1所示：</b></p><p>　　5.2交通燈控制系統(tǒng)南北運(yùn)行時(shí)仿真圖</p><p><b>　　如圖5-2所示：</

87、b></p><p>　　5.3 交通燈黃燈閃爍時(shí)仿真圖</p><p><b>　　如圖5-3所示：</b></p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　通過這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我不僅加深了對單片機(jī)理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會了如何去培養(yǎng)我們的

88、創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新可以是在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使之功能不斷完善，成為真己的東西。設(shè)計(jì)結(jié)果能夠符合題意，成功完成了此次實(shí)習(xí)要求，我們不只在乎這一結(jié)果，更加在乎的，是這個過程。這個過程中，我們花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力，更重要的是，我們在學(xué)會創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，同時(shí)還懂得合作精神的重要性，學(xué)會了與他人合作。我在老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論知識，極大地提高了實(shí)踐能力，單片機(jī)領(lǐng)域這對我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)方面的

89、知識有極大的幫助。在此，忠心感謝老師以及許多同學(xué)的指導(dǎo)和支持。我會繼續(xù)努力的學(xué)習(xí)，大膽創(chuàng)新，使自己得到更大的提升。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　三年的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧三年的學(xué)習(xí)生活，感受頗深，收獲豐厚。在</p><p>　　論文的寫作過程中，有很多困難，無論是在理論學(xué)習(xí)階段，還是在論文的選題、</

90、p><p>　　資料查四詢、開題、研究和撰寫的每一個環(huán)節(jié)，無不得到導(dǎo)師樊明龍老師的悉心指導(dǎo)和幫助。</p><p>　　借此機(jī)會我向?qū)煴硎局孕牡母兄x！同時(shí)，我要感謝授課的各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學(xué)到了專業(yè)知識，并從他們身上學(xué)到了如何求知治學(xué)、如何為人處事。同時(shí)我也要感謝我的同學(xué)給予我的幫助，他們?yōu)槲易珜懻撐奶峁┝瞬簧俳ㄗh和幫助。我要感謝，非常感謝我的指導(dǎo)老師。他為人隨和

91、熱情，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心。在閑聊中他總是能像知心朋友一樣鼓勵你，在論文的寫作和措辭等方面他也總會以“專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”嚴(yán)格要求你，從選題、定題開始，一直到最后論文的反復(fù)修改、潤色始終認(rèn)真負(fù)責(zé)地給予我深刻而細(xì)致地指導(dǎo)，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵。正是*老師的無私幫助與熱忱鼓勵，我的畢業(yè)論文才能夠得以順利完成，謝謝！還要感謝三年的大學(xué)生活，感謝我的家人和那些永遠(yuǎn)也不能忘記的朋友，他們的支持與情感，是我永遠(yuǎn)的財(cái)富。</p><

92、;p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 胡花. 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)[M] .北京：交通大學(xué)出版社，2008</p><p>　　[2] 王效華,張?jiān)伱? 單片機(jī)原理與應(yīng)用[M]. 北京：交通大學(xué)出版社，2007</p><p>　　[3] 李江全，王衛(wèi)兵，李玲 .計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，