單片機控制交通燈的畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　交通控制系統(tǒng)是近現(xiàn)代社會隨著物流、出行等交通發(fā)展產(chǎn)生的一套獨特的公共管理系統(tǒng)。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，還必須通過一定的科技手段加以實現(xiàn)。本文在對目前交通控制進行深入分析的基礎(chǔ)上，運用檢測傳感、實時調(diào)整智能化控制的實現(xiàn)技術(shù)，將傳感器監(jiān)測、實時調(diào)整車輛通行時間的算法與單片機控制作用相結(jié)合，提出了基于單片機

2、的交通控制系統(tǒng)設(shè)計方案。</p><p>　　8051單片機的交通燈控制系統(tǒng)由8051單片機、交通燈顯示、LED倒計時、車流量檢測及調(diào)整、違規(guī)檢測、緊急處理、時間模式手動設(shè)置等模塊組成。系統(tǒng)除基本交通燈功能外，還具有通行時間手動設(shè)置、可倒計時顯示、急車強行通過、車流量檢測及調(diào)整、交通異常狀況判別及處理等相關(guān)功能。理論證明該系統(tǒng)能夠簡單、經(jīng)濟、有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。</p><

3、p>　　本設(shè)計主要做了如下幾方面的工作：一是確定系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)計，包括，十字路口具體的通行禁行方案設(shè)計以及系統(tǒng)應(yīng)擁有的各項功能，二是進行傳感器的硬件電路、顯示電路等的設(shè)計和基本功能要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：交通燈 單片機 MSC-51 計時</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>

4、;　　Traffic control system is a modern society with logistics, travel etc of traffic development a unique set of public management system. To ensure the effective safety traffic, except for a series of traffic rules, stil

5、l must through certain technological means to achieve. Based on analysis of traffic control, based on real-time detection sensor, adjust the implementation technology of intelligent control, real-time monitoring, sensor

6、adjust vehicles time algorithm and single-chip microcomputer co</p><p>　　This design mainly do the following aspects: one is the work of the traffic control system design, including the crossroads, specific

7、design and system should be restricted with each function, two is that the sensor, the hardware circuit design of the circuit and the basic function and requirement. </p><p>　　Keywords: traffic light SCM

8、 MSC-51 timing</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　緒論5</b></p><p>　　第一章 交通燈的

9、背景6</p><p>　　1.1交通燈的背景6</p><p>　　1.1.1交通燈的歷史6</p><p>　　1.1.3交通控制存在的問題7</p><p>　　1.1.4交通燈的功能與作用7</p><p>　　1.1.5用單片機控制交通燈的優(yōu)點8</p><p>　　1.2

10、單片機簡介8</p><p>　　1.2.1單片機的概述8</p><p>　　1.2.2單片機的發(fā)展歷程8</p><p>　　1.2.3單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖9</p><p>　　第二章 單片機控制交通系統(tǒng)總體設(shè)計10</p><p>　　2.1單片機交通控制系統(tǒng)通行方案設(shè)計10</p>

11、<p>　　2.2交通控制的工作原理12</p><p>　　2.3單片機交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理15</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件的設(shè)計15</p><p>　　3.1系統(tǒng)硬件的總電路構(gòu)成及原理15</p><p>　　3.1.1系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成16</p><p>　　3.1.2系統(tǒng)

12、工作原理16</p><p>　　3.1.3 AT89S51芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡介17</p><p>　　3.1.4主要引腳功能19</p><p>　　3.2交通燈軟件的設(shè)計20</p><p>　　3.2.1相應(yīng)程序的代碼21</p><p>　　3.2.3交通控制的程序23</p><

13、p>　　第四章 實驗平臺24</p><p>　　4.1實驗平臺24</p><p>　　4.2實驗步驟25</p><p><b>　　致謝29</b></p><p><b>　　參考文獻30</b></p><p><b>　　緒論</b

14、></p><p>　　今天，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>　　1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍兩色的機械扳手式信號燈，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

15、綠兩塊以旋轉(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>　　1914年，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，安裝在紐約市5號大街的一座高塔上。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

16、把壓力探測器安在地下，當(dāng)車輛接近時,紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴音器來啟動紅綠燈，司機遇紅燈時按一下喇叭，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，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間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。</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

17、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可以進入交叉路口。</p><p>　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展，交通運輸中出現(xiàn)了一

18、些傳統(tǒng)方法難以解決的問題。道路擁擠現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，造成的經(jīng)濟損失越來越大，并一直保持大比例的增長。現(xiàn)在交通系統(tǒng)已不能滿足經(jīng)濟發(fā)展的需求。由于生活水平的提高，人們對交通運輸?shù)陌踩约胺?wù)水平提出了更高的要求。在交通中管理引入單片機交通燈控制代替交管人員在交叉路口服務(wù)，有助于提高交通運輸?shù)陌踩浴⑻岣呓煌ü芾淼姆?wù)質(zhì)量。并在一定程度上盡可能的降低由道路擁擠造成的經(jīng)濟損失，同時也減小了工作人員的勞動強度。

19、 </p><p>　　中國車輛數(shù)量不斷增加，交通控制在未來的交通管理中起著越來越重要的作用。智能交通燈的管理比重修一條馬路無論在經(jīng)濟、交通運行速率上都有很好的效益、更加節(jié)約資源。使交管人員有更多的精力投入到管理整個城市交通控制，帶來更大的經(jīng)濟和社會效益,為創(chuàng)造美好的城市交通形象發(fā)揮更多的作用。</p><p>　　第一章 交通燈的背景</p><

20、;p>　　1.1 交通燈的背景</p><p>　　1.1.1 交通燈的歷史</p><p>　　19世紀(jì)初，在英國中部的約克城，紅、綠裝分別代表女性的不同身份。其中，著紅裝的女人表示我已結(jié)婚，而著綠裝的女人則是未婚者。后來，英國倫敦議會大廈前經(jīng)常發(fā)生馬車軋人的事故，于是人們受到紅綠裝啟發(fā)，1868年12月10日，信號燈家族的第一個成員就在倫敦議會大廈的廣場上誕生了，由當(dāng)時英國機械

21、師德·哈特設(shè)計、制造的燈柱高7米，身上掛著一盞紅、綠兩色的提燈--煤氣交通信號燈，這是城市街道的第一盞信號燈。在燈的腳下，一名手持長桿的警察隨心所欲地牽動皮帶轉(zhuǎn)換提燈的顏色。后來在信號燈的中心裝上煤氣燈罩 ，它的前面有兩塊紅、綠玻璃交替遮擋。不幸的是只面世23天的煤氣燈突然爆炸自滅，使一位正在值勤的警察也因此斷送了性命。 </p><p>　　1.1.3交通控制存在的問題</p><

22、p>　　我國城市交通運輸?shù)默F(xiàn)狀和存在的問題，借鑒國外城市交通管理的先進經(jīng)驗，強調(diào)建立城市交通管理體制的重要性，提出加強城市交通研究的交通規(guī)劃，建立穩(wěn)定的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的資金出道，實行公交優(yōu)先政策，建立先進的交通信息系統(tǒng)等對策。</p><p>　　隨著城市機動車增長速度的加快。1994年臥軌城市機動車保有量已接近500完輛。20世紀(jì)90年代以來，經(jīng)濟的發(fā)展加快，從1985年到1995年，機動車增長率達13

23、%左右，近幾年更是增多。</p><p>　　然而，在此同時，城市道路建設(shè)規(guī)模也在加大，我國城市普遍存在道路密度，道路面積率偏低的問題，這是我國城市喲其是大城市有機的一個重要原因。我國城市道路的密度只有6.8km每平方千米，而在20世紀(jì)80年代，世界發(fā)達國家就已到達20km每平方千米。20世紀(jì)90年代，我國部分城市道路面積率，北京為5.9%，上海為6.4%，而國外東京為13.8%，巴黎為25%，普遍高于我國。近幾

24、年，國家雖不斷加大城市道路建設(shè)的力度，但仍趕不上車輛的增長速度，且與世界其他國家相比，差距仍很大。</p><p>　　1.1.4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)

25、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可以進入交叉路口。</p><p>　　通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機只需要

26、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控制系統(tǒng)。</p><p>　　1.1.5 用單片機控制交通燈的優(yōu)點</p><p><b>　　1.2單片機簡介</b></p><p>　　1.2.1單片機的概述</p><p>　　單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。單片機微型計算機簡稱

27、單片機，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。</p><p>　　通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：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控制系統(tǒng)。</p><p>　　單片機經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強，內(nèi)部資源在增多，引角的

28、多功能化，以及低電壓底功耗。</p><p>　　1.2.2單片機的發(fā)展歷程</p><p>　　單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。</p><p>　　在MCS-51系列單片機中，有兩個子系列：51子系列和52子系列。每個子系列有諾干中型號。51系列有8051、875

29、1和8031三個型號，后來經(jīng)過改進產(chǎn)生了80c51、87c51、80c31三個型號；52系列有5021、8752、8032三個型號，改進后的型號是80c52/87c52、80c32。改進后的型號更加省電。52系列比對應(yīng)的51系列增加了定時器T2并將內(nèi)部程序存貯器增加到8KB。Inter公司停止生產(chǎn)MCS-51系列單片機之后將生產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓給了許多其他公司，于是出現(xiàn)了許多與Mcs-51兼容的單片機?，F(xiàn)在生產(chǎn)mcs-51兼容單片機的公司對其進行

30、了不同程度的改進和提高。我們現(xiàn)在使用比較的多的是AT89C51/AT89S51等。</p><p>　　1.2.3 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖1.1單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　除去圖中的存儲電路和，I/O部件剩下的是CPU，它可以分為運算器和控制器兩部分。運算器功能部件包括算術(shù)邏輯運算單元ALU、累加器ACC、寄存器B、暫存寄存器TMP

31、1、TMP2、程序狀態(tài)字寄存器PSW等?？刂破鞴δ懿考ǔ绦蛴嫈?shù)器PC、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、定時控制邏輯電路CU、數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR、堆棧指針SP及時鐘電路等。</p><p>　　第二章 單片機控制交通燈的總體設(shè)計</p><p>　　2.1單片機交通控制系統(tǒng)通行方案設(shè)計</p><p>　　2.1.1單片機控制交通系統(tǒng)通行方案設(shè)計</p&

32、gt;<p>　　設(shè)在十字路口，分為東西向和南北向，在任一時刻只有一個方向通行，另一方向禁行，持續(xù)一定時間，經(jīng)過短暫的過渡時間，將通行禁行方向?qū)Q。其具體狀態(tài)如下圖所示。說明：黑色表示亮，白色表示滅。交通狀態(tài)從狀態(tài)1開始變換，直至狀態(tài)6然后循環(huán)至狀態(tài)1，周而復(fù)始，即如圖2.1所示：</p><p><b>　　圖2.1 交通狀態(tài)</b></p><p>

33、　　通過具體的路口交通燈狀態(tài)的演示分析我們可以把這四個狀態(tài)歸納如下：</p><p>　　◆東西方向紅燈滅，同時綠燈亮，南北方向黃燈滅，同時紅燈亮，倒計時20秒。此狀態(tài)下，東西向禁止通行，南北向允許通行。</p><p>　　◆東西方向綠燈滅，同時黃燈亮，南北方向紅燈亮，倒計時2秒。此狀態(tài)下，除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換。</p><p>　　◆

34、南北方向紅燈滅，同時綠燈亮，東西方向黃燈滅，同時紅燈亮，倒計時20秒。此狀態(tài)下，東西向允許通行，南北向禁止通行。</p><p>　　◆南北方向綠燈滅，同時黃燈亮，東西方向紅燈亮，倒計時2秒。此狀態(tài)下，除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換。</p><p>　　下面我們可以用圖表表示燈狀態(tài)和行止?fàn)顟B(tài)的關(guān)系如下：</p><p>　　表2.1 交通狀態(tài)及紅

35、綠燈狀態(tài)</p><p>　　東西南北四個路口均有紅綠黃3燈和數(shù)碼顯示管2個，在任一個路口，遇紅燈禁止通行，轉(zhuǎn)綠燈允許通行，之后黃燈亮警告行止?fàn)顟B(tài)將變換。狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài)如表2.1所示。說明：0表示滅，1表示亮。</p><p>　　2.2 交通燈控制工作原理 </p><p>　　總開關(guān)閉合，交通燈開始工作。南北黃燈亮，東西紅燈亮，延遲20秒；然后，南北

36、綠燈亮，東西紅燈亮，延遲4分鐘；南北綠燈閃，亮十秒，滅十秒，循環(huán)3次，再南北綠燈滅，紅燈亮； </p><p>　　南北通行結(jié)束，東西開始運行。東西黃燈亮，南北紅燈亮，延遲20秒； 東西綠燈亮，南北黃燈亮，延遲4分鐘； </p><p>　　東西綠燈閃，亮十秒，滅十秒，循環(huán)3次，東西綠燈滅，紅燈亮； </p><p>　　按上

37、述狀態(tài)從開始依次循環(huán)。 </p><p>　　2.2.1 輸入輸出控制信號的配置 </p><p>　　1﹑輸入：總開關(guān)S0  P1.0 . 當(dāng)總開關(guān)S0閉合，P1.0=1；反之，開關(guān)S0斷開，P1.0=0  </p><p>　　2﹑ 輸出；南北黃燈P1.1，當(dāng)P1

38、.1=1時南北黃燈亮，P1.1=0時南北黃燈滅。 </p><p>　　南北紅燈P1.2，當(dāng)P1.2=1時南北紅燈亮，P1.2=0時南北紅燈滅。 </p><p>　　南北綠燈P1.3，當(dāng)P1.3=1時南北綠燈亮，P1.3=0時南北綠燈滅。 </p><p>　　東西黃燈P1.4，當(dāng)P1.4=1時東西黃燈亮，P1.4=0時東西黃燈滅。&

39、#160;</p><p>　　東西紅燈P1.5，當(dāng)P1.5=1時東西紅燈亮，P1.4=0</p><p><b>　　時東西紅燈滅。 </b></p><p>　　東西綠燈P1.6，當(dāng)P1.6=1時東西綠燈亮，P1.6=0時東西綠燈滅。</p><p>　　（南北通行，東西禁行）</p><

40、;p>　?。媳苯?，東西通行）</p><p>　　2.3單片機交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理</p><p>　　單片機設(shè)計交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機直接控制信號燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，當(dāng)然，接入LED數(shù)碼管就可以顯示倒計時以提醒行使者，更具人性化。本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，加入了違規(guī)檢測電路和車流量檢測電路為單片機采集數(shù)據(jù)，單片機對此進行具體處理，及時調(diào)整控制指揮，為

41、了超越視覺指揮的局限性，同時接上蜂鳴器，在聽覺上加強了指揮提醒作用。</p><p>　　圖2-2 系統(tǒng)的總體框圖 </p><p>　　據(jù)此，本設(shè)計系統(tǒng)以單片機為控制核心，連接成最小系統(tǒng)，由倒計時模塊，違規(guī)檢測模塊和按鍵設(shè)置模塊等產(chǎn)生輸入，信號燈狀態(tài)模塊，LED倒計時模塊和蜂鳴器狀態(tài)模塊接受輸出。系統(tǒng)的總體框圖如上所示。</p><p>　　鍵盤設(shè)置模塊對系統(tǒng)輸入

42、模式選擇及具體通行時間設(shè)置的信號，系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，同時將時間數(shù)據(jù)倒計時輸入到LED數(shù)碼管上實時顯示。在此過程中還要實時捕捉違規(guī)檢測和緊急按鍵信號，以達到對異常狀態(tài)進行實時控制的目的。急停按鍵和違規(guī)檢測隨時調(diào)用中斷。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計</p><p>　　3.1系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理</p><p>　　實

43、現(xiàn)本設(shè)計要求的具體功能，可以選用AT89C52單片機及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12個發(fā)光二極管分成4組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號燈指示模塊，8個LED東西南北各兩個構(gòu)成倒計時顯示模塊，光敏傳感器捕獲違規(guī)信號，若干按鍵組成時間設(shè)置和模式選擇按鈕和緊急按鈕等，以及用1個蜂鳴器進行報警。</p><p>　　3.1.1系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成</p><p>　　圖3.1 總體設(shè)計電路圖</p>

44、<p>　　本系統(tǒng)以單片機為核心，組成一個集車流量采集、處理、自動控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由單片機、違規(guī)檢測電路，狀態(tài)燈，LED顯示，按鍵，蜂鳴器組成。其具體的硬件電路總圖如上圖所示。</p><p>　　3.1.2系統(tǒng)工作原理</p><p>　　系統(tǒng)上電或手動復(fù)位之后，系統(tǒng)等待模式選擇設(shè)置鍵按下，模式分兩種：紅綠燈時間自動和紅綠燈時間設(shè)置。若此時F鍵按下，則

45、設(shè)置為自動模式，若此時按下的是S鍵，則設(shè)置為時間設(shè)置模式，依次按S若干次，J鍵若干次可設(shè)置好兩個方向的紅綠燈時間，再按F鍵確認。其實這個過程就是將存儲時間值的寄存器進行設(shè)置，以及標(biāo)志是否要進行車流量檢測及調(diào)整。</p><p>　　接下來，系統(tǒng)必須先顯示狀態(tài)燈及LED數(shù)碼管，將狀態(tài)碼值送顯P2口，將要顯示的時間值的個位和十位分別送顯P0和P1口，在此同時以50ms為周期，用軟件方法計時1秒，到達1s就要將時間值減

46、1，刷新LED數(shù)碼管。</p><p>　　時間到達一個狀態(tài)所要全部時間，則要進行下一狀態(tài)判斷及銜接，并裝入次狀態(tài)的相應(yīng)狀態(tài)碼值以及時間值，</p><p>　　3.1.3 AT89S51芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡介 </p><p>　　AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4k bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器,器件

47、采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器 既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中,ATMEL公司的功能強大，低價位AT89S51單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。</p><p><b>　　·中央處理器：</b></p><p&

48、gt;　　中央處理器(CPU)是整個單片機的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。</p><p>　　·數(shù)據(jù)存儲器(內(nèi)部RAM)：</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲器用于存放變化的數(shù)據(jù)。AT89S51中數(shù)據(jù)存儲器的地址空間為256個RAM單元，但其中能作為數(shù)據(jù)存儲器供用戶使用

49、的僅有前面128個，后128個被專用寄存器占用。</p><p>　　·程序存儲器(內(nèi)部ROM)：</p><p>　　程序存儲器用于存放程序和固定不變的常數(shù)等。通常采用只讀存儲器，且其又多種類型，在89系列單片機中全部采用閃存。AT89S51內(nèi)部配置了4KB閃存。</p><p>　　·定時/計數(shù)器(ROM)：</p><p

50、>　　定時/計數(shù)器用于實現(xiàn)定時和計數(shù)功能。AT89S51共有2個16位定時/計數(shù)器。</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。每個口都由1個鎖存器和一個驅(qū)動器組成。它們主要用于實現(xiàn)與外部設(shè)備中數(shù)據(jù)的并行輸入與輸出，有些I/O口還有其他功能。</p>&

51、lt;p><b>　　·全雙工串行口：</b></p><p>　　A89S51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>　　·時鐘電路：</b></p><p>　　時鐘電路的作用是產(chǎn)生單片機工作

52、所需要的時鐘脈沖序列。</p><p><b>　　·中斷系統(tǒng)：</b></p><p>　　AT89S51共有5個中斷源，其中有2個外部中斷源和3個內(nèi)部中斷源。</p><p>　　中斷系統(tǒng)的作用主要是對外部或內(nèi)部的終端請求進行管理與處理。</p><p>　　圖3.2 AT89S51系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意

53、圖 </p><p>　　3.1.4 主要引腳功能</p><p>　　AT89S51 引腳圖如圖3.3 所示：</p><p><b>　　VCC：電源電壓</b></p><p><b>　　·GND：地</b></p><p>　　·P0口：P0口是

54、一組8位漏極開路型雙向I／0口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“l(fā)”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(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。</p><p>　　·P1口：Pl 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I／O口，Pl的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“l(fā)”

55、，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。Flash編程和程序校驗期間，Pl接收低8位地址。</p><p>　　3.2交通燈軟件的設(shè)計</p><p>　　3.2.1程序主體設(shè)計流程</p><p>　　圖4.1 系統(tǒng)總流程圖</p><p>

56、;　　全部控制程序?qū)嶋H上分為若干模塊：鍵盤設(shè)置處理程序，狀態(tài)燈控制程序，LED顯示程序，消抖動延時程序，次狀態(tài)判斷及處理程序，緊停或違規(guī)判斷程序，中斷服務(wù)子程序，紅綠燈時間調(diào)整程序等。</p><p>　　3.2.2 相應(yīng)程序的代碼 </p><p>　　定時器的原理及設(shè)置　</p><p>　　定時器工作的基本原理其實就是給初值，讓它不斷加1直至減完為模值，這個初

57、值是送到TH和TL中的。它是以加法記數(shù)的，并能從全1到全0時自動產(chǎn)生溢出中斷請求。因此，我們可以把計數(shù)器記滿為零所需的計數(shù)值，即所要求的計數(shù)值設(shè)定為C，把計數(shù)初值設(shè)定為TC 可得到如下計算通式：</p><p><b>　　TC=M-C</b></p><p>　　式中，M為計數(shù)器模值。計數(shù)值并不是目的，目的是時間值，設(shè)計1次的時間，即定時器計數(shù)脈沖的周期為T0，它是

58、單片機系統(tǒng)主頻周期的12倍，設(shè)要求的時間值為T，則有C=T／T0。計算通式變?yōu)椋?lt;/p><p>　　T=（M－TC）T0</p><p>　　模值和計數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式0時M為8192；在方式1時M的值為65536；在方式2和3為256。就此可以算出各種方式的最大延時。如單片機的主脈沖頻率為12MHZ，經(jīng)過12分頻后，若采用方式０最大延時只有8.129毫秒，采用方式１最大延時也只有

59、65.536毫秒。這就是為什么掃描周期為50ms的原因，</p><p>　　若使用軟件則會耽擱程序流程，顯然不可行。相反，時間計時方面卻不可能只用計數(shù)器，因為顯然１秒鐘已經(jīng)超過了計數(shù)器的最大定時間，所以我們還必須采用定時器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個問題。</p><p>　　定時器需定時５０毫秒，故Ｔ1工作于方式１?！?lt;/p><p>　　初值計算： TC=

60、M－T/T計數(shù)?。?16－50ms/1us=15536=3CBOH</p><p>　　START: MOV TMOD, #10H ；令ＴＯ為定時器方式１</p><p>　　MOV TH0, #3CH ；裝入定時器初值</p><p>　　MOV TL0, #0BOH　　</p><p>　　SETB

61、EA　　 ； 打開總中斷</p><p>　　SETB ET1　 ；開Ｔ1中斷</p><p>　　SETB ER　 ；啟動Ｔ1計數(shù)器</p><p>　　CLR FLAG1 </p><p>　　CLR FLAG2 </p&

62、gt;<p>　　CLR FLAG3 </p><p>　　MOV 　R3,　　#20H　　 ；軟件計數(shù)器賦初值</p><p>　　（２）相應(yīng)中斷服務(wù)子程序</p><p>　　ORG　　001BＨ</p><p><b>　　LJMP　　DSD</b></p><

63、;p>　　ORG 0030H</p><p>　　DSD： INC 　R3</p><p>　　MOV TH0, #3CH ；重裝入定時器初值</p><p>　　MOV TL0, #BOH　　</p><p>　　CJNE R3，#20，F(xiàn)H</p><p><b>

64、;　　DEC R0 </b></p><p><b>　　DEC R1</b></p><p>　　MOV R3，#00H</p><p>　　FH： RETI</p><p><b>　　程序的軟件延時：</b></p><p>　　AT89S51的工作頻

65、率為0—33MHZ，我們選用的AT89S51單片機的工作頻率為12MHZ。機器周期與主頻有關(guān)，機器周期是主頻的12倍，所以一個機器周期的時間為12*（1/12M）=1us。我們可以知道具體每條指令的周期數(shù)，這樣我們就可以通過指令的執(zhí)行條數(shù)來確定1秒的時間。</p><p>　　具體的延時程序分析：</p><p>　　DELAY: MOV R4,#08H 延時1秒主程序</p&

66、gt;<p>　　DE2: LCALL DELAY1 </p><p>　　DJNZ R4, DE2</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY1：MOV R4，#00H ；延時125us 子程序</p><p>　　D1： MOV R5，#00H</p>

67、<p>　　D2： DJNE R5，DL2</p><p>　　DJNE R4，D1</p><p><b>　　RET </b></p><p>　　DELAY1為一個雙重循壞 循環(huán)次數(shù)為256*256=65536 所以延時時間=65536*2=131072us 約為125us </p><p>

68、　　DELAY R4設(shè)置的初值為8 主延時程序循環(huán)8次，所以125us*8= 1秒</p><p>　　3.3 交通控制的程序</p><p><b>　　（1）主程序</b></p><p>　　START: MOV SP,#80H</p><p>　　MOV R0,#00H</p><p&

69、gt;　　MOV R7,#8FH</p><p>　　CLEARDISP: MOV @R0,#00H</p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　DJNZ R7,CLEARDISP</p><p>　　MOV TIMED0,#78H</p><p>　　MOV TIM

70、ED1,#6EH</p><p>　　MOV TIMED2,#46H</p><p>　　MOV TIMED3,#3CH</p><p>　　MOV TIMED4,#0AH</p><p>　　CLR SNEWFLAG</p><p>　　MOV TMOD ,#11H</p><p>　　MOV

71、 TL0,#0B0H</p><p>　　MOV TH0,#3CH</p><p>　　MOV TL1,#0B0H</p><p>　　MOV TH1,#3CH</p><p>　　JB SCAN.7,SSST</p><p><b>　　第四章 實驗平臺</b></p><

72、p><b>　　4.1實驗平臺</b></p><p>　　我們采用的是Keil Software生產(chǎn)的Cx51編譯器。運行在Windows XP操作平臺下。 開啟計算機進入Keil C51編譯器介面。 </p><p>　　Keil C51編譯器介面</p><p><b>　　4.2 實驗步驟</b><

73、;/p><p>　　4.2.1編寫程序代碼</p><p>　　程序代碼分為3個模塊：中斷模塊、延時模塊，循環(huán)模塊</p><p><b>　　中斷程序</b></p><p>　　ORG　　001BＨ</p><p><b>　　LJMP　　DSD</b></p>

74、<p>　　ORG 0030H</p><p>　　DSD： INC 　R3</p><p>　　MOV TH0, #3CH ；重裝入定時器初值</p><p>　　MOV TL0, #BOH　　</p><p>　　CJNE R3，#20，F(xiàn)H</p><p><

75、b>　　DEC R0 </b></p><p><b>　　DEC R1</b></p><p>　　MOV R3，#00H</p><p>　　FH： RETI</p><p><b>　　延時程序</b></p><p>　　DELAY: MOV

76、R4,#08H 延時1秒主程序</p><p>　　DE2: LCALL DELAY1 </p><p>　　DJNZ R4, DE2</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY1：MOV R4，#00H ；延時125us 子程序</p><p>　　D

77、1： MOV R5，#00H</p><p>　　D2： DJNE R5，DL2</p><p>　　DJNE R4，D1</p><p><b>　　RET </b></p><p><b>　　循環(huán)程序</b></p><p>　　DIAOY:；

78、循環(huán)控制子程序</p><p>　　CJNE R2, #01H, AA；判斷不相等剛跳轉(zhuǎn)</p><p>　　JB FLAG1, AA；FLAG1為1則跳轉(zhuǎn)</p><p>　　LJMP SEC ；跳轉(zhuǎn)到SEC</p><p>　　AA:CJNE R2, #02H, AAA</p><

79、p>　　JB FLAG2, AAA</p><p><b>　　SETB F0</b></p><p><b>　　LJMP THR</b></p><p>　　AAA:CJNE R2, #03H, BB</p><p>　　JB FLAG3, BB</p><p>

80、;<b>　　LJMP FOU</b></p><p>　　BB:CJNE R2, #04H, BBB；判斷不相等則跳轉(zhuǎn)</p><p>　　CLR F0；F0位清0</p><p><b>　　CLR FLAG1</b></p><p><b>　　CLR FLAG2&l

81、t;/b></p><p><b>　　CLR FLAG3</b></p><p><b>　　LJMP FIR</b></p><p>　　BBB:CJNE R0, #00H, SGL</p><p>　　INC R2；R2加1</p><p>　　L

82、JMP DIAOY</p><p>　　4.2.2 調(diào)試程序</p><p>　　⑴ 打開Keil軟件，新建工程；</p><p><b>　?、?選擇芯片；</b></p><p>　　⑶ 新建文檔，把編寫好代碼寫入文檔并保存了ASM文件； </p><p>　?、?把保存的文檔加載到Sourc

83、e Group；</p><p><b>　?、删幾g程序；</b></p><p>　?、试O(shè)置轉(zhuǎn)換成16進制；</p><p><b>　　⑺運行程序的結(jié)果；</b></p><p>　　2. 把編譯好的16進制文件(jtd.hex) 輸入單片機AT89S51仿真器和對其進行初始化。</p&g

84、t;<p>　　3．給實驗板進行通電，觀察運行結(jié)果，不一致則跳到第一步進行反復(fù)調(diào)試，直到與預(yù)定目的一致。</p><p>　　以下是在程序調(diào)試過程中出現(xiàn)在情況：通電以后，把程序裝好，數(shù)碼管是的數(shù)字不變，按復(fù)位鍵后重新開始還是如此。經(jīng)過和同組人的共同分析后，發(fā)現(xiàn)是中斷系統(tǒng)在計時到了1秒以后，賦的初值R0，R1沒有減1，修改如下：</p><p>　　DSD:INC R3&l

85、t;/p><p>　　MOV TH1, #3CH</p><p>　　MOV TL1, #0B0H</p><p>　　CJNE R3, #20, FH；判斷是否夠 1秒</p><p><b>　　DEC R0</b></p><p><b>　　DEC R1</b><

86、;/p><p>　　MOV R3, #00H；R3清0</p><p>　　FH:RETI；中斷返回</p><p>　　通電以后，東西、南北方向的時間均遞減，20秒以后，東西方向的20秒用完，變成東西左轉(zhuǎn)、南北各20秒，此后，時間顯示和紅綠燈不再變化，一直保持這一狀態(tài)。</p><p>　　經(jīng)過老師和同組人的共同努力，終于找到

87、原因，問題出在循環(huán)控制過程中，當(dāng)經(jīng)過第一次20秒判斷后，寄存器R2加1，當(dāng)再次運行到循環(huán)控制處時，判斷R2與#01H相同，程序跳到SEC處執(zhí)行，此后一直如此。解決方法如下：</p><p><b>　　設(shè)置3個標(biāo)記位：</b></p><p>　　FLAG1 BIT 00H；標(biāo)記00H位</p><p>　　FLAG2 BIT 01H&

88、lt;/p><p>　　FLAG3 BIT 02H</p><p>　　在循環(huán)控制中加入判斷如：</p><p>　　DIAOY:CJNE R2, #01H, AA；判斷不相等剛跳轉(zhuǎn)</p><p>　　JB FLAG1, AA；FLAG1為1則跳轉(zhuǎn)</p><p>　　LJMP SEC

89、 ；跳到SEC</p><p>　　在跳到SEC后，在運行到該程序后加給FLAG1置數(shù)，程序如下：</p><p>　　SEC:CLR P1.0</p><p><b>　　SETB P1.1</b></p><p><b>　　CLR P1.2</b></p><p>

90、;<b>　　CLR P1.3</b></p><p>　　MOV R0, #20</p><p>　　MOV R1, #20</p><p>　　SETB FLAG1</p><p><b>　　LJMP SGL</b></p><p><b>　　致謝</

91、b></p><p>　　本論文是在**老師指導(dǎo)下完成的。從論文選題到課題難點的解決，都給予了本人悉心地指導(dǎo)。*老師的治學(xué)態(tài)度、專業(yè)造詣和敬業(yè)精神都使我收益非淺，。在此，我首先向*老師致以衷心的感謝!</p><p>　　在課題完成過程中，還得到了舍友及同班同學(xué)的幫助，給我提供了很多思路與經(jīng)驗，對我深入理解課題的有關(guān)知識與方法起到了重要作用。在此，我對同學(xué)們也表示誠摯的謝意。<

92、/p><p>　　最后，衷心感謝在百忙之中抽出時間審閱本論文的老師。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　?、購堃銊?單片機原理及應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,2004.</p><p>　?、谛鞇劬?彭秀華.keil cx51 V7.0單片機高級語言編程與μVision2應(yīng)用實踐[M].北京

93、:電子工業(yè)出版社,2004.</p><p>　?、圻叴涸?李文濤,等.C51單片機典型模塊設(shè)計與應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008.</p><p>　　④南建輝,熊鳴,等.MCS-51單片機原理及應(yīng)用實例[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.</p><p>　?、莅遵x珩,雷曉平.單片計算機及其應(yīng)用[M].成都:電子科技大學(xué)出版社,1997.</

94、p><p>　　⑥求是科技,勒達.單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實例導(dǎo)航[M].北京:人民郵電出版社,2003.</p><p>　?、摺№n學(xué)輝,孫慧蓮.交通信號燈PLC控制的實現(xiàn)[J].長春理工大學(xué)學(xué)報,2003.4.</p><p>　　⑧　楊漢祥,劉良福,鄔喜輝.利用單片機改進交通燈控制系統(tǒng)[J].北京電子科技學(xué)院學(xué)報,2005,13(4):68-71.</p>