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1、华 东 交 通 大 学课程设计任务书自动交通管理系统 姓名：。 专业：信息工程班级：10信息工程 学号： 组员： 目录一、 概述- 3 -1.1 课题名称- 3 -1.2 设计目的- 3 - 3 -二、 硬件设计- 4 -2.1 MCS-51单片机及ADC0832简介- 4 -2.2 系统硬件设计- 9 -2.2.1 自动交通管理系统方案论证- 9 -2.2.2 系统总框图- 10 -2.2.3 硬件接线图- 11 -三、 软件设计- 17 -3.1 程序流程图- 17 - 18 - 18 -四、 运行调试- 20 -五、心得体会- 21 -六、参考文献- 21 -七、附录- 22 - 26
2、-一、 概述摘要：本文研究的是以AT89C51单片机为控制器的自动交通控制系统，该系统用红、绿、黄三支共两组发光二极管表示交通信号灯，利用单片机模拟有时间显示的定时交通信号灯控制管理，并附带有撞红灯警告功能以及紧急按钮。本设计是以软件和硬件相结合的方式来实现，文中给出了具体的硬件电路图和软件流程图及程序源码。关 键 词：智能交通灯，AT89C51，LED1.1 课题名称自动交通管理系统1.2 设计目的要求我们掌握单片机各模块的基本工作原理，培养单片机应用系统的设计能力，熟练使用proteus进行设计仿真。设计内容设计用单片机控制的十字路口交通灯及撞红灯报警控制系统，并实现这些功能。设计要求用红
3、、绿、黄三支共两组发光二极管表示交通信号灯，利用单片机模拟有时间显示的定时交通信号灯控制管理。信号灯的变化规律可如下：1. 放行线：绿灯亮放行25秒，黄灯亮警告5秒，然后红灯亮禁止。2. 禁示线：红灯亮禁止30秒，然后绿灯亮放行。3. 当某一方向的红灯亮时，若该方向有车通过，则LED亮报警。（撞红灯信号可用3-5V模拟量表示）4. 同时用2位数码管进行30秒钟递减时间显示。5.增加手动按钮，按下紧急按钮后，所有红灯亮，禁止通行且时间持续为10秒。二、 硬件设计2.1 MCS-51单片机及ADC0832简介MCS-51单片机内部结构 8051是MCS-51系列单片机的典型产品，以这一代表性的机型
4、进行系统的讲解。 8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：中央处理器：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。数据存储器(RAM)8051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R
5、AM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。图1-内部结构程序存储器(ROM)：8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。定时/计数器(ROM)：8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。并行输入输出(I/O)口：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。全双工串行口：8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。中断系统：8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器
6、中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。时钟电路：8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿(Princeton)结构。INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。下图是MCS-51系列单片机的内部结构示意图2。图2-单片机的内部结构MCS-51的引脚说明
7、：MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：MCS-51的引脚说明：MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：如图3 图3-单片机外部引脚图Pin9:RESET
8、/Vpd复位信号复用脚，当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态，8051的初始态。8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图4。此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。图4Pin30:ALE/当访问外部程序
9、器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。如果单片机是EPROM，在编程其间，将用于输入编程脉冲。Pin29:当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。Pin31:EA/Vpp程序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4k
10、B时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地址则读取外部指令数据。如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。显然，对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。在编程时，EA/Vpp脚还需加上21V的编程电压。ADC0832软件简介ADC0832是一种8位分辨率，双通道AD转换芯片。它能够对两路模拟信号进行模数转换，可以在单端输入方式和差分输入方式下工作。ADC0832引脚图如下图：引脚说明如下：/CS：片选端，低电平时选中芯片CH0:模拟输入通道0CH1:模拟输入通道1GND:电源地DI:数据信号输入，通道选择控制端DO:数据信号输出，转换后的数据由此端口输出CLK:时
11、钟输入端VCC：电源 当ADC0832未工作时，必须将片选端CS置于高电平。此时，芯片禁用。当需要进行A/D转换时，应将片选端CS置于低电平并保持到转换结束。芯片开始工作后，还需让单片机想芯片的CLK端输入时钟脉冲，在第一个时钟脉冲的下降沿之前将DI端的输出必须是高电平，表示开始转换。在第2、3个脉冲的下降沿之前。DI端口输入两位数据，这两位数据用于选择数据采集通道。当DI端依次输入1、0时，选择通道0；当DI端依次输入1、1时，选择通道1；当DI端依次输入0、0时，CH0作为正输入端，CH1作为负输入端；当DI端依次输入0、1时，CH0作为负输入端，CH1作为正输入端； 在第三个脉冲下降沿后
12、，DI端口就失去作用了。此后数据输出端DO开始输出转换后的数据。在第四个脉冲的下降沿输出转换后数据的最高位直到第11个脉冲下降沿输出数据的最低位。至此，一个字节的数据输出完成。然后从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第11个脉冲的下降沿输出数据的最低位，直到第19个脉冲时数据输出完成，也标志着一次AD转换结束。后一相反字节的8个数据位是作为校验位使用的，一般只读出第一个字节的前8个数据位即能满足要求，对于后8位数据，可以将其丢弃。 正常情况下，ADC0832与单片机的接口应为4条数据线：CS,CLK,DI,DO。但由于DI和DO两个端口在通信时并未同时使用，而是先有DI端口输入两位数据来选
13、择通道，再由DO端口输出数据，因此，实际使用中可以将DI和DO并联在一根数据线上使用。2.2 系统硬件设计2.2.1 自动交通管理系统方案论证水平、垂直两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，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。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为显示干道的同行时间，指示灯燃亮的方案如下表。水平道30秒25秒5秒红灯绿灯黄灯垂直道25秒5秒30秒绿灯黄灯红灯紧急按钮10秒10秒红灯倒计时完成后，继续被打断前的计时状态水平垂直方向均为红灯说明：A 当水平方向为红灯时，时间持续30秒，此时水平方向的道路为禁行线，垂直方向
14、的道路为放行线，绿灯25秒正常通行，黄灯5秒提醒路人交通灯的状态即将变化；B 当垂直方向为红灯时，时间持续30秒，此时垂直方向的道路为禁行线，垂水平向的道路为放行线，绿灯25秒正常通行，黄灯5秒提醒路人交通灯的状态即将变化；C 水平方向的交通灯按红-绿-黄三种颜色循环变化，垂直方向的交通灯按绿-黄-红三种颜色循环变化，这样行人和车辆就可以安全畅通的通行。D当手动按下紧急按钮后，水平方向和垂直方向都会有十秒的红灯，十秒倒计时结束后，红灯继续完成被打断前的计时，直到数码显示管显示0，继续按设定的自动交通灯变化规律变化2.2.2 系统总框图时间显示8155并行口扩展8051单片机交通灯紧急按钮撞红灯报警系统ADC08322.2.3 硬件接线图1. 红绿灯接线图本设计利用单片机的p3口来驱动和控制各种信号灯的燃亮和燃亮时间，在实际中，交通灯的信号灯需要用高电压控制，在这里我们只是模拟一下它的控制信号，所以我们就只用单片机的信号引脚直接来控制发光二极管，其接线图如下：2.撞红灯系统接线图 作为单通道模拟信号输入时ADC0832的输入电压是05
