毕业论文--单片机交通灯控制应用

《毕业论文--单片机交通灯控制应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文--单片机交通灯控制应用（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1武汉工程职业技术学院毕 业 课 题 报 告题 目 单片机交通灯控制应用 系 （ 分 院 ） 机 电 工 程 系 学 生 姓 名 徐 梦 林 学 号 1004120618 专 业 班 级 机 电 1006 班 指 导 教 师 刘 磊 2013 年 4 月 5 日2目 录一、 本次课程设计的做题意义和选题背景1、传统交通灯的简介2、单片机的特点二、十字路口智能交通灯系统硬件设计1、设计要求2、交通灯管理系统电路原理图三、试验步骤四、心得体会五、参考文献3十字路口智能交通灯一， 本次课程设计的做题意义和选题背景由于我国经济的快速发展从而导致了汽车数量的猛增，大中型城市的城市交通，正面临着严峻的考验

2、，从而导致交通问题日益严重，其主要表现如下：交通事故频发，对人类生命安全造成极大威胁；交通拥堵严重，导致出行时间增加，能源消耗加大；空气污染和噪声污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成为人们司空见惯而又不得不忍受的问题。在这种背景下，结合我国城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统已经成为当前的主要任务。对交叉口实行科学的管理与控制是交通控制工程的重要研究课题，是保障交叉口的交通安全和充分发挥交叉口的通行能力的重要措施，是解决城市交通问题的有效途径。所以，改变和完善我国现有的交通系统已成为当务之急。交通灯信号灯的出现是人类历史上的一次重大改革，使人类的聚居生活，产生

3、了深远的影响。使交通得以有效管制，对于疏导交通流量，提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。随着电子技术的发展，利用单片机技术对交通灯进行智能化管理，已成为目前广泛采用的方法。1传统交通灯的简介在今天，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在 19 世纪就已出现了。1858 年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信

4、号灯。1868 年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止” ，绿色表示“注意” 。1869 年 1 月 2 日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。1914 年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市 C5 号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止” ，绿灯亮表示“通行” 。而中国最早的马路交通灯却是诞生于 1928 年 的 上 海 英 租 界 。 从 最 早 的手 牵 皮 带 到 20 世 纪 50 年 代 的 电 气 控 制 ，2单片机的特点4（1）性

5、价比高，开发周期短，易于产品化，（2）集成度高，可靠性好，抗干扰性强，（3）功能完善，接口多样，（4）低功耗、低电压一般电源供电电压在 53V 范围内单片机都能正常工作，供电的下限可达12V。（5）总线多样，易于扩展单片机外部的典型三总线结构,方便系统构扩展,构成各种规模的应用系统。外部总线增加了 I2C 及 SPI 等串行总线方式, 可根据需要进行并行或者串行扩展。80C51 是 INTEL 公司 MCS-51 系列单片机中最基本的产品，它采用 INTEL 公司可靠的 CHMOS 工艺技术制造的高性能 8 位单片机，属于标准的 MCS-51 的 HCMOS 产品。它结合了 HMOS 的高速和

6、高密度技术及 CHMOS 的低功耗特征，它继承和扩展了 MCS-48单片机的体系结构和指令系统。80C51 内置中央处理单元、128 字节内部数据存储器 RAM、32 个双向输入/输出(I/O)口、2 个 16 位定时/计数器和 5 个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外，80C51 还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结 CPU 而 RAM 定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存 RAM 数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。80C51 有 PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。3MCS51 单

7、片机内部结构有 8 大部分.一个 8 位的中央处理器 CPU（又称为微处理器）中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是 8 位数据宽度的处理器，能处理8 位二进制数据或代码，CPU 负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。有 128 字节 的片内数据存储器 RAM8051 内部有 128 个 8 位用户数据存储单元和 128 个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的 RAM 只有 128 个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。5.4KB 片内 程

8、序存储器 ROM 或 EPROM8051 共有 4096 个 8 位掩膜 ROM，用于存放用户程序，原始数据.片内 18 个 特殊功能寄存器（SFR）.4 个 8 位 的并行输入输出 I/O 口（PIO）8051 共有 4 组 8 位 I/O 口(P0、 P1、P2 或 P3)，用于对外部数据的传输P0 口 P0.0P0.7 输入与输出 分时的传送地址低 8 位与数据线P1 口 P1.0P1.7 输入与输出 无第二功能P2 口 P2.0P2.7 输入与输出 传送地址的高 8 位P3 口 P3.0P3.7 输入与输出 P3.0RXD：串行口输入端P3.1TXD：串行口输出端P3.1TXD：串行口

9、输出端P3.2 ：外部中断 0 中断请求输入端P3.3 ： 外部中断 1 中断请求输入端P3.4T0：定时器/计数器 0 外部输入端P3.5T1：定时器/计数器 1 外部输入端P3.6 ：外部数据存储器写选通信号P3.7 ：外部数据存储器读选通信号.1 个 串行口 I/O（SIO/UART）完成单片机与其他微机的之间的串行通信.2/3 个 16 位 定时器/计数器（TIMER/COUNTER）.可处理 5 个中断源，两级可程序优先级的中断系统其中含有 MCS-51 指令集含 111 条指令，按照指令操作功能话费有五类：数据传送指令（28）算术运算指令（24）逻辑运算及转移指令（25）控制转移指

10、令（22）位操作指令（12）80C51 单片机的内部存储电路和 I/O 部件，剩下的是 CPU，它可以分为运算器和控制器两部分。运算器功能部件包括算术逻辑运算单元 ALU、累加器 ACC、寄存器B、暂存寄存器 TMP1、TMP2、程序状态字寄存器 PSW 等。控制器功能部件包括程序计数器 PC、指令寄存器 IR、指令译码器 ID、定时控制逻辑电路 CU、数据指针寄存器6DPTR、堆栈指针 SP 及时钟电路等。一条指令的执行过程为：取指令分析指令执行指令规定的操作二：十字路口智能交通灯系统硬件设计1；设计要求：主、支干道交替通行，主、支干道每次通行时间均为 20 秒；绿灯亮时表示可以通行，红灯亮

11、时表示禁止通行，红绿灯之间的转换通过黄灯来实现。每次绿灯变红灯时，黄灯先闪 3 秒（此时另一干道上的红灯不变） ；十字路口要求有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。2：交通灯管理系统电路原理图 东北 南交通灯管理系统电路原理图20 秒 1 秒 20 秒 东西方向灯 红灯 黄灯 绿灯 西7南北方向灯 绿灯 红灯 红灯 从上表中我们可以很容易的看出：（1）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为 20 秒。（2）黄灯闪烁 1 秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。 （3）当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，

12、南北道车辆禁止通过，行人通行，时间为 20 秒。（4）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。通过单片机的P1口控制实验仪上6个LED按照交通灯的变化规律循环发光，模拟十字路口（假设为东西南北走向）交通灯。实验电路如下，L5、L4、L3模拟东西方向交通灯，L2、L1、L0模拟南北方向交通灯。通过一条SETB 指令，可使某一灯亮，通过一条CLR 指令，可使某一灯灭。END三：试验步骤：1： 选择一个空间，建立一个文件夹TMD-1。2：打开软件3：在这个文件夹中建立一个工程 TMD-1：点击下拉菜单工程新的工程。4：点击保存之后，在左侧按生产厂商来选则所需的

13、单片机型号，选好之后点击确定。5：建立 Target1：这部操作时需要更改出错、输出的单片机设置： 6；新建文件：点击下拉菜单文件新建，出现一个；Txt 界面7：建立 A51 文件：点击下拉菜单文件保存8：加载文件：光标在Source Group1 上右键，点击Add Files to GroupSource、Group1。选择刚才新建的A51 文件9：写完汇编程序后，按F7 键则对程序进行汇编、连接，生成目标文件（.HEX 文件）、映象文件（.M51 文件）和列表文件（.LST 文件）等各种文件。如编译有错误，则在屏幕底底部显示出来，双击错误类型，即对源文件中底错误处予以标注，对错8误处改正

14、之后，再按F7 按键，重新汇编、连接，直到全部正确为止。四：心得体会通过这次交通灯的课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决现实问题的能力。使我在单片机的基本原理、单片机应用学习过程中，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为一名合格的应用型人才打下良好的基础。综合课程设计让我把以前学习到的知识得到巩固和进一步的提高认识，对已有知识有了更深层次的理解和认识。在此，由于自身能力有限，在课程设计中碰到了很多的问题，我通过查阅相关书籍、资料以及和周围同学交流得到解决。还有交通灯是我们生活中非常常见的一种东西，对于我们学以致用的这种能力得到了很好锻炼，能够为我们

15、以后的工作于学习打下基础。通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。在大学中，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力。在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法.参考文献：1李明 毕万新主编 单片机原理与接口技术，大连理工大学出版社2张 毅 坤 主 编 . 单 片 微 型 计 算 机 原 理 及 应 用 .西 安 电 子 科 技 大 学 出 版 社9毕业课题成绩评定表指导教师评语：建议成绩：指导教师签名： 年 月 日评审小组评语：评审成绩：评审组长： 年 月 日综合评定成绩：评审组长： 年 月 日备注1、 综合评定成绩=指导教师成绩*60%+评审成绩*40%。2、 指导教师及评审小组成绩均按百分制；综合评定成绩按优秀、良好、及格、不及格评定（85 分以上为优秀，7084 分为良