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1、 . 毕业论文（设计）论文题目：基于单片机的交通灯控制电路设计学生：董仁龙学 号：1114010205所在院系：电气信息工程学院专业名称：自动化届 次：2011 届指导教师：井田 / 目 录摘 要：11设计目标22硬件设计22.1器件选择22.2MSC-51芯片简介22.3 8255可编程并行接口芯片简介62.4 74LS373简介73系统硬件设计83.1交通管理的方案论证83.2设计其目的83.3设计与步骤83.3 1 系统硬件设计103.3 2系统总框图103.3 3交通灯硬件线路图113.3 4系统工作原理124程序设计144.1流程图144.2程序源代码165设计结果分析226.设计体
2、会227.致23基于单片机的交通灯控制电路设计学生：董仁龙（指导老师：井田）（师学院电气信息工程学院）摘要:在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计
3、时剩5秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过PA口输出，显示时间直接通过8255的PC口输出至双位数码管）；车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。 当今，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。关键词:MSC-51系列单片机ATSC51；交通灯控制器；I/O接口芯片;双位数码管1. 设计目标1、实现交通灯控制系统的基本功能；2、系统具有较强的稳定性；3、系统可根据需要附加一些功能；2.硬件设计1.用单片机的定时器产生秒信号
4、，控制十字路口的红绿黄灯交替点亮和熄灭；2.用实验箱上的发光二级管模拟十字路口交通灯信号。用可编程并行接口芯片8255A来实现该设计；2.1 器件选择元件名参数备注MSC-51(8051)1单片机8255A2可编程外设接口LED-RED、GREEN、YELLOW3红绿黄LED74LS3736锁存器表12.2 MSC-51芯片简介MCS-51单片机部结构8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。 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与数据总线、地址总线和控制总线等三大
5、总线图1下图是MCS-51系列单片机的部结构示意图2。图2 MCS-51的引脚说明：MCS-51系列单片机中的8031、8051与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与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
6、在我们对这些引脚的功能加以说明：如图3图3Pin9:RESET/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
7、部RAM的数据不丢失。图4Pin30:ALE/当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问部程序存储器时，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程序存储器的外部选通线，8051和8751单片机，置有
8、4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取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。2.3 8255可编程并行接口芯片简介: 8255可编程并行接口芯片有三个输入输出端口，即A口、B口和C口，对应于引脚PA7PA0、PB7PB0和PC7PC0。其部还有一个控制寄存器，即控制口。通常A口、B口作为输入输出的数据端口。C口作为控制或状态信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成4位的端口，每个端口包含一个
9、4位锁存器。它们分别与端口A配合使用，可以用作控制信号输出或作为状态信号输入。方式控制字格式说明如表1：D7D6D5D4D3D2D1D0表2D7：设定工作方式标志，1有效。 D6、D5：A口方式选择 0 0 方式0 0 1 方式1 1 方式2 D4：A口功能 （1=输入，0=输出） D3：C口高4位功能 （1=输入，0=输出） D2：B口方式选择 （0=方式0，1=方式1） D1：B口功能 （1=输入，0=输出）D0：C口低4位功能 （1=输入，0=输出）8255A各口的应用：PA负责传输南北向数码管的值，PB负责传输东西向数码管的值，PC负责控制东西向、南北向数码的暗灭，控制寄存器（假设为P
10、D）负责控制8255a的工作方式，此系统中值为0x80，即无条件传输方式；图52.4 74LS373简介74LS373 是一种带三态门的8D锁存器，其管脚示意图如下示：图6其中：1D-8D为8个输入端。 1Q-8Q为8个输出端。LE为数据打入端：当LE为“1”时，锁存器输出 状态同输入状态；当LE由“1”变“0”时，数据 打入锁存器OE为输出允许端：当OE=0时，三态门打开； 当OE=1时，三态门关闭，输出高阻。因为P0口为数据线、地址线复用，所以用一个锁存器将8255a的地址所存；3 系统硬件设计3.1交通管理的方案论证东西、南北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
11、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，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。设计一个十字路口的交通灯控制系统。南北东西四个方向：南北口绿灯亮，东西红灯亮，南北方向通车，时间为20秒；南北口绿灯灭，黄灯开始闪烁5秒，红灯亮，东西口红灯灭，绿灯亮，东西口方向通车，时间为20秒；东西口绿灯灭，黄灯闪烁5秒，红灯亮，南北口红灯灭，黄灯开始闪烁5秒，绿灯亮，南北口通车，以此类推循环运行，按任意键停止。若有紧急情况，四个路口红灯全亮，紧急车通过时间为本10秒。3.2 设计其目的：应用、掌握接口芯片与中断技术的硬件电路组成与中断处理程序等软
12、件的编制方法容3.3 设计与步骤用实验箱上的发光二级管模拟十字路口交通灯信号。用可编程并行接口芯片8255A来实现该设计。8255A的B口和C口控制12个LED发光二极管的亮、灭（“0”亮，“1”灭）。并行接口硬件连线如图7所示图7. 并行接口连线图(3)三个端口均工作于方式0，处于输出状态(4)8255A A口地址为218H，B口地址为219H，C口为21AH，控制端口地址为21BH8255PA口输出信号接信号灯： 由于发光二极管为共阳极接法，输出端口为低电平，对应的二极管发光，所以可以用置位方法点亮红，绿，黄发光二极管。8255输出信号与数码管的连接： LED 灯的显示原理:通过同名管脚上
13、所加电平的高低来控制发光二极管是否点量而显示不同的字形3.3 1 系统硬件设计选用设备8031单片机一片选用设备：8031单片机一片，8255并行通用接口芯片一片，74LS07两片，MAX692看门狗一片，共阴极的七段数码管两个双向晶闸管若干，7805三端稳压电源一个，红、黄、绿交通灯各两个，开关键盘、连线若干。33 2 系统总框图如下：图833 3 交通灯硬件线路图 图9334 系统工作原理（1）开关键盘输入交通灯初始时间，通过8051单片机P1输入到系统 (2) 由8051单片机的定时器每秒钟通过P0口向8255的数据口送信息，由8255的PA 口显示红、绿、黄灯的燃亮情况；由8255的P
14、C口显示每个灯的燃亮时间。 (3)8051通过 设置 各个信号等的燃亮时间、通过8031设置，绿、红时间分别为60秒、80秒循环由8051的 P0口向8255的数据口输出。（4） 通过8051单片机的P3.0位来控制系统是工作或设置初值，当.牌位0就对系统进行初始化，为1系统就开始工作。（5）红灯倒计时时间，当有车辆闯红灯时，启动蜂鸣器进行报警，3S后然后恢复正常。（6）增加每次绿灯时间车流量检测的功能，并且通过查询P2.0端口的电平是否为低，开关按下为低电平，双位数码管显示车流量，直到下一次绿灯时间重新记入。（7）绿灯时间倒计时完毕，重新循环。 8051并行口的扩展 8051虽然有4个8位I/O端口,但真正能提供借用的只有P1口,因为P2和P0口通常用于传送外部传送地址和数据,P3口也有它的第二功能。因此，8031通常需要扩展。由于我们用外部输入设定红绿
