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1、1 选题背景今天，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。信号灯的出现，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。在交通中管理引入单片机交通灯控制代替交管人员在交叉路口服务，有助于提高交通运输的安全性、提高交通管理的服务质量。并在一定程度上尽可能的降低由道路拥挤造成的经济损失，同时也减小了工作人员的劳动强度。关键词：AT89C51; 7448，LED2 方案论证2.1 设计任务设计基于单片机的智能交通红绿灯控制系统，要求能通过按键或遥控器设置系统参数，系统运行时， “倒计时等信息”能通过数码管或点阵发光管显示，设计时应考虑交通红绿
2、灯控制的易操作性及智能性。以单片机的最小系统为基础设计硬件，用汇编语言、或 C 语言设计软件。通过本设计可以培养学生分析问题和解决问题的能力，掌握 Mcs51单片机的硬件与软件设计方法，从而将学到的理论知识应用于实践中，为将来走向社会奠定良好的基础。东西（A） 、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮时车辆及行人小心通过。红灯的设计时间为 45 秒，绿灯为 40 秒，黄灯为 5 秒。2.2 方案介绍方案 1 设计思想：采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器 ， 选择一个单片机，其内部为
3、一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状态的转换， 由于每一个模块的计数多不是相同， 这里的各模块是以预置数和计数器计数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输入要产生相应状态的下一个状态的预置数， 如图中 A 道和 B 道,分别为次干道的置数选择和主干道的置数选择。方案 2 设计思想： 由两个传感器监视南北方向即 A 道与东西方向即 B 道的车辆来往情况，设开关 K=1为有车通过，K=0 为没有车通过。则有以下四种情况：Ka=1 时：Kb=0，表示 A 有车 B 没有车，则仅通行 B 道：Kb=1,表示 A 有车 B 有车，则优先通行
4、 A 道；Ka=0 时：Kb=0 表示 A 没有车 B 也没有车，同样优先通行 A 道；Kb=1 表示 A 没有车 B 有车，则仅通行 B 道。方案比较：方案 1 用了模块设计，而方案 2 采用逻辑设计，相比之下 1 有较强的可读性和较强的可修改性，而 2 则在设计上显得较简单，设计纯朴，便于测试，它的优势则在于提供了一条较为便捷的解决方案。2 首先将许多逻辑关系简化到极点，而后将其一起集成用较少的芯片去完成所需功能。我们最终的设计应该尽量使用模块化设计。对工程设计人员来说，将来的产品无论从修改还是升级考虑对有好处，但另外我们又需将设计简单化，因此我觉得在设计初期尽可能的简单化设计，而一旦设计
5、的各项测试通过了，在有可能的条件下将设计模块化，所以本设计以第一方案为主进行。 我们最终的设计应该尽量使用模块化设计。对工程设计人员来说，将来的产品无论从修改还是升级考虑对有好处，但另外我们又需将设计简单化，因此我觉得在设计初期尽可能的简单化设计，而一旦设计的各项测试通过了，在有可能的条件下将设计模块化，所以本设计以第一方案为主进行。3 交通灯系统硬件设计 3.1 单片机概述单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。单片机是把包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。通常，单片机由单个集
6、成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和 I/O 接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。3.2 系统构成电路板一块，AT89S51 单片机一片，7448 芯片 2 片，七段数码管八个。发光二极管 20 个（8 个绿的，8 个红的，4 个黄的用于交通控制） ，100 欧姆电阻 20 个，2 个按键，2 个开关，51K 欧姆电阻 2个，5V 稳定电源 1 个，3 个电容 2 个单刀单掷开关等。系统结构框图: 图 3-1 系统结构框图系统工作流程：（1）程序初始，通过两个传感器来判断南北与东西方向车辆通行情况。(2) 情况
7、判定后由 AT89S51 单片机 p1 口及部分 p2 口输出二进制信号控制红绿黄灯亮的情况。(3) 确定那些灯亮后，由对应的七段数码管来进行到计时显示。由 p0 口输出来控制七段数码管的显示，而 p2 口的高四位则用来控制数码管显示时的个位和十位（4）系统是否需要紧急工作状态，而此任务由外部中断来实现。（5）LED 采用 5V 的直流电来驱动，低电平。3.3 芯片选择与介绍3.3.1 AT89S51 芯片选用的 AT89S51 与同系列的 AT89C51 在功能上有明显的提高，最突出是的可以实现在线的编程。用于实现系统的总的控制。其主要功能列举如下：1) 为一般控制应用的 8 位单片机2)
8、晶片内部具有时钟振荡器（传统最高工作频率可至 33MHz）3) 内部程式存储器（ROM）为 4KB4) 内部数据存储器（RAM）为 128B5) 外部程序存储器可扩充至 64KB6) 外部数据存储器可扩充至 64KB7) 32 条双向输入输出线，且每条均可以单独做 I/O 的控制8) 6 个中断向量源9) 2 组独立的 16 位定时器10) 1 个全双工串行通信端口11) 8751 及 8752 单芯片具有数据保密的功能12) 单芯片提供位逻辑运算指令图 3-1 AT89C51 芯片3.3.2 7448 芯片介绍7448七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。该集成显示译码器设有多
9、个辅助控制端，以增强器件的功能,可将单片机输出的四位二进制数转换成10进制数与七段数码管显示对应，用于显示09的数字。 图 3-2 7448 芯片其中 LT 为测试输入。3.3.3 红绿 LED 信号显示灯及七段数码显示管LED 灯的显示原理:通过同名管脚上所加电平的高低来控制发光二极管是否点亮。如下图： 图 3-3 红绿 LED 信号显示灯而七段数码管的显示不同的字形如 SP，g,f,e,d,c,b,a 管角上加上 OFE所以 SP 上为伏，不亮其余为 TTL 高电平，全亮则显示为。采用共阴极连接:表 3-4 七段数码管的显示显示数值a b c d e f g dop 驱动代码（16 进制）
10、01 1 1 1 1 1 1 1 0FCH1 0 0 0 0 0 1 1 060H2 1 1 0 1 1 0 1 00DAH3 1 1 1 1 0 0 1 00F2H4 0 1 1 0 0 1 1 066H5 1 0 1 1 0 1 1 00B6H6 1 0 1 1 1 1 1 00BEH7 1 1 1 0 0 0 0 00E0H8 1 1 1 1 1 1 1 00FEH9 1 1 1 1 0 1 1 00F6H3.3.4 交通灯控制线路图 图 3-5 原理图4 交通灯软件设计4.1 程序设计流程图程序设计框图图 4-1 程序设计框图4.2 延时的设定延时方法可以有两种一种是利用 AT89S5
11、1 内部定时器的溢出中断来确定 1 秒的时间，另一种是采用软件延时的方法.实现 1ms 秒的方法:我们采用在主程序中设定一个初值为 0 的软件计数器和使 T1 定时 1 毫秒相应程序代码：D1MS: MOV R7,#250 ;1MS 延时程序DJNZ R7,$RET4.3 子程序的实现A 道通车情况：START1: MOV TEMP, #25MOV P1, #0F3HLOOP1: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START3JNB P1.7,START11CJNE A,#0, NEXT1LJMP START2NEXT1: LJ
12、MP LOOP1START11: MOV TEMP, #65MOV P1, #0F3HLOOP11: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START33JNB P1.7,START1CJNE A,#0, NEXT11LJMP START11NEXT11: LJMP LOOP11START2: MOV P1, #0F5HMOV TEMN,#05LOOP2: ACALL DELAY1DEC TEMNMOV A,TEMNCJNE A, #0,NEXT2LJMP START3NEXT2: LJMP LOOP2B 道通车情况：START3:
13、 MOV TEMP, #25MOV P1,#0DEHLOOP3: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMP MOV P0, TEMPJNB P1.6,START1JNB P1.7,START33 CJNE A, #0,NEXT3LJMP START4NEXT3: LJMP LOOP3START33: MOV TEMP, #65MOV P1,#0DEHLOOP33: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMP MOV P0, TEMPJNB P1.6,START11JNB P1.7,START3 CJNE A, #0,NEXT33LJMP START4NEXT3
14、3: LJMP LOOP33START4: MOV P1, #0EEHMOV TEMN,#05 LOOP4: ACALL DELAY1中断情况即紧急情况：ORG 0000H TEMP EQU 24HTEMN EQU 25HLJMP MAIN ORG 0003HLJMP T0_INTORG 0013HLJMP TI_INTT0_INT: MOV A, P1PUSH ACCMOV P1, #0FFHMOV P1, #0F3HMOV P0, #00HJNB P3.2,$ POP ACCMOV P1, ACCRETITI_INT: MOV A, P1PUSH ACC MOV P1, #0FFHMOV
15、P1, #0DEHMOV P0,#00HJNB P3.3,$ POP ACCMOV P1, ARETI5 实验仿真5.1 仿真图根据对称性选用部分对称元件仿真，图 5-1 仿真图5.2 实验步骤5.2.1 编写程序代码程序代码分为几个模块：中断模块，循环模块，延时模块。 原程序实现：ORG 0000H TEMP EQU 24HTEMN EQU 25HLJMP MAIN ORG 0003HLJMP T0_INTORG 0013HLJMP TI_INTT0_INT: MOV A, P1PUSH ACCMOV P1, #0FFHMOV P1, #0F3HMOV P0, #00HJNB P3.2,$
16、POP ACCMOV P1, ACCRETITI_INT: MOV A, P1PUSH ACC MOV P1, #0FFHMOV P1, #0DEHMOV P0,#00HJNB P3.3,$ POP ACCMOV P1, ARETIMAIN: SETB EASETB EX0SETB EX1CLR F0START1: MOV TEMP, #25MOV P1, #0F3HLOOP1: ACALL DELAYDEC TEMPMOV A,TEMPMOV P0, TEMPJNB P1.6,START3JNB P1.7,START11CJNE A,#0, NEXT1LJMP START2NEXT1: LJMP LOOP1START11: MOV TEMP, #65MOV P1, #0F3HLOOP11: ACALL DELAY
