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1、中州大学机电与汽车工程学院单片机课程设计报告 设计题目： 现代交通灯的设计 专业班级 学号 姓名 指导教师 1中州大学机电与汽车工程学院单片机课程设计报告目录摘要.2概述.3一、 系统方案设计.4 1.1、方案选择.4 1.2、设计方案流程.4二、系统硬件设计.5 2.1、各组成部分电路设计.5 2.2、路口指示灯部分.6 2.3、定时器1工作方式.6 2.4、AT89S51单片机.6 2.5、单片机管脚介绍.7 2.6、工作方式介绍.9 2.7、定时/计数器介绍.9 2.8、寻址方式介绍.9三、 系统软件设计.9总结.11致谢.12参考文献.13附件.14- 1 -1中州大学机电与汽车工程学
2、院单片机课程设计报告摘要本设计是交通信号灯控制系统，随着社会的不断的进步，社会的不断发展。交通也日渐复杂，交通的自动化也不断更新，交通的一些指挥系统光靠人来完成是远远不够的，这就需要设计各种交通指挥自动化系统来完成这些复杂的工作。从而使交通指挥系统更加有秩序，更加安全。至此本人设计了交通信号灯控制系统，来指挥十字路口车辆的停通，使红绿灯指挥系统实现自动化，无人化。 该交通灯控制系统控制的是东西和南北两个方向上的车辆通行，此系统核心元件为单片机AT89C51，单片机的低电压，高性能的8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出
3、管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。对其编写相关程序来控制交通信号灯和数码管的时间显示，并采用外部中断来控制紧急情况。此设计的硬件电路不是很复杂，关键在于软件的设计，即程序的编写。本设计采用的程序编写语言为现在流行的C语言，简单又便于阅读。编写程序的原则是：1.满足设计的要求。2.尽量采用最好，最有效的算法。3.编写时应尽量用最简洁的语言。编写好源程序后，采用keil软件对其进行编译，使其生成单片机可以识别的.hex文件，再把此文件导入单片机89C51中即可。关键词：单
4、片机AT89C51 交通指示灯 控制概述随着社会的发展，人们生活水平的改善，私家车越来越多。车流量的增加给交通带来了极大的压力，也使得交通安全日益严峻。而交通灯则成为疏通车辆，缓解交通压力，减少交通事故，维护交通安全，制定交通规则最常见和最有效的手段。十字路口是生活中常见的交通路线，而十字路口也是车流量较多，导致车辆堵塞教为严重的交通路口，因此，十字路口交通灯成了交通路线上最常见的交通设备。红灯停绿灯行成了每个人口熟能详的交通规则。在很久以前，交通灯仅仅只是通过简单的时序电路控制红绿灯的切换，这导致了人们对时间把握的不准确，如行人和司机不能正确的把握交通灯的变换，从而出现不必要的交通事故。由单
5、片机控制的十字路口交通灯具有黄灯示意减速停车和夜间警示等功能，完善了交通灯功能，减少交通事故，做到了更好的改善交通环境，维护人们生命和财产安全，为创造美好城市交通形象发挥了不可替代的作用。设计要求：1、设计一款带左转、直行，右转三种通行绿灯；2、 带紧急按钮功能，方便特种车辆通行；3、夜间运行模式按钮，按下时，所有方向黄灯闪烁；4、其他功能（创新部分）；一、 系统方案设计 1、 方案选择 方案一 PLC控制交通灯 PLC主要应用于强电方面的工业控制，或者整条流水线的控制。虽然比较稳定,但是功耗要大。 方案二 单片机控制交通灯 单片机具有结构简单、编程方便、经济、易于连接等优点, 特别是其内部定
6、时器计数器、中断系统资源丰富, 可对交通灯进行精确的控制, 有应用价值。 经过我们的小组一致讨论得出，使用单片机控制的交通灯更方便实用，所以我们选择了方案二作为我们的设计方案。2、 设计方案流程采用定时器方式来实现交通灯的控制系统，使道路状况切换时间更加准确。正常情况下，90S后信号灯由“红灯”转“黄灯”，经过5S的过渡时间“黄灯”转“绿灯”。假如当有紧急情况时，按键SW1，这时候东西路的灯都变为红灯，南北路的灯变为绿灯。如果东西路的车流量大，南北路没有车，而此时东西路是红灯，南北路是绿灯，此时按键SW2使东西路亮绿灯，南北路亮红灯。另外设置一个开关SW3，在晚上由人工闭合，此时所有的灯都变成
7、黄灯。路口交通指挥系统如下图所示路口交通指挥系统示意图二、 系统硬件设计系统硬件设计组成：AT89C51单片机、控制电路、振荡电路、交通灯。原理图如下硬件原理图2.1、各组成部分电路设计：时钟电路部分 本系统采用内部时钟产生方式：在和两端跨接陶瓷谐振器，与内部反相器构成稳定的自激振荡器采。晶振采用12MHz的振荡频率和两个30Pf瓷片电容C1、C2，两个电阻对频率有微调作用。其电路下图2.2、路口指示灯部分采用红黄绿三种颜色的发光二极管共12个分为4组代表路口的交通灯（电路图中用两组示意）.其中每两组控制一个路口，具体时序如下表：颜色方向东西南北红灯9090黄灯55绿灯9090交通灯时序表2.
8、3、定时器1工作方式定时器1工作方式1，即16位定时器，定时器50000uS（50mS）中断一次，所以定时常数的设置可按以下方法计算：定时时间=（65536-定时常数) X 1uS=50000uS定时常数=15536，（0x3CB0）对50mS中断次数计数10次，就是0.5秒钟。定时器0工作于方式1，定时20mS，定时常数=45536，（0XB1E00）。2.4、AT89S51单片机 本设计采用ATMEL公司的AT89S51单片机. （1）AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦
9、除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 （1）AT89C51单片机的主要特性 与MCS-51 兼容 ，4K字节可编程闪烁存储器 ，寿命：1000写/擦循环，数 据保留时间：10年，全静态工作：0Hz-24Hz，三级程序存储器锁定，128*8位内部RAM，32可编程
10、I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中断源（两个外部中断源和3个内部中断源） 可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路。（1）80C51单片机基本结构 2.5单片机管脚介绍 80S51总线型引脚封装电源及时钟引脚（4个） CCV:电源接入引脚； SSV:接地引脚； XTAL1:晶体振荡器接入的一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚接地）； XTAL2:晶体振荡器接入的另一个引脚（采用外部振荡时，此引脚作为外部振荡信号的输入端）。 控制线引脚（4个） RST/VPD：复位信号输入引脚/备用电源输入引脚； ALE/PROG：地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚； EA/V
11、PP：内外存储器选择引脚/片内EPROM（或FlashROM）编程电压输入引脚； PSEN：外部程序存储器选通信号输入引脚。 1）、并行I/O引脚（32个，分成4个8位口） P0.OP0.7:一般I/O引脚或数据/低位地址总线复用引脚； P1.OP1.7: 一般I/O引脚； P2.OP2.7: 一般I/O引脚或高位地址总线引脚； P3.OP3.7: 一般I/O引脚或第二功能引脚。 2）、I/O引脚结构介绍 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIA
12、SH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写1时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时
