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1、信息工程职业学院毕业生毕业设计论文学生 杜 绍 杰 学生学号专 业 计算机应用技术 系 别 计算机应用系 指导教师娇 吴泽 指导系部 计算机系硬件组 20XX12月 25日单片机控制交通灯专业：计算机应用技术 _1班 ：杜绍杰指导娇、吴泽摘要：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,倒计时剩5
2、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。Abstract:Crossroads transports, bustling pedestrian, auto lane, a humanitarian, in an orderly way. So what to do this by an order? The traffic lights on is the automatic command system. There are many ways to control the tra
3、ffic lights. The system USES the MSC-51 series microcontroller ATSC51 and programmable parallel I/O interface chip 8255 A as the center device to designing traffic light controller, can realize the according to actual traffic flow through the 8051 chip set red, green P1 mouth brighten the function o
4、f the time; Traffic light cycle to light, countdown with 5 seconds yellow light flashing warning ; A red light vehicles alarm; Green time can be detected by a traffic and double digital pipe display. 关键词:单片机、交通灯、闯红灯、检测车流量Keywords: Single-chip microcomputer、Traffic lights、Went through a red light、Tra
5、ffic detection 目录 / 1 引言12 单片机概述23 芯片简介23.1 MSC-51芯片简介23.2 8255芯片简介63.3 74LS373简介74 系统硬件设计84.1交通管理的方案论证84.2系统硬件设计9421 系统总框图如下：9422 交通灯硬件线路图9423 系统工作原理115控制器的软件设计115.1每秒钟的设定115.2计数器硬件延时115.2.1 计数器初值计算115.2.2 计算公式125.2.3 秒的方法125.2.4相应程序代码125.3 软件延时135.4 时间及信号灯的显示145.4.1 8051并行口的扩展145.4.2显示原理：145.4.3 8
6、255PA口输出信号接信号灯：145.4.5 8255与8051的连接：165.5 程序设计165.5.1流程图如图所示165.5.2 程序源代码17毕业论文总结：24参考文献241 引言当今,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。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
7、2日,煤气灯爆炸,使警察受伤,遂被取消。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,1914年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示停止,绿灯亮表示通行。1918年,又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯,一种是把压力探测器安在地下,车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯,司机遇红灯时按一下嗽叭,就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时,它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间,推迟汽车放行,以免发生交通事故。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
8、明显效果。1968年,联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号,面对绿灯的车辆可以直行,左转弯和右转弯,除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号,面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号,面对黄灯的车辆不能越过停车线,但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。2 单片机概述单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支,也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机,特别适用于控制领域,故又称为微控制器。通常,单片机由单块集成电路芯片构成,部包含有计算机的
9、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。单片机经过1、2、3、3代的发展,目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展,它们的CPU功能在增强,部资源在增多,引角的多功能化,以及低电压底功耗。3 芯片简介3.1 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、数据存储器、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
10、：中央处理器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8051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。图1 8051部结构程序存储器：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：8051有两个16位的可编程定时/计数器,以实现定时
11、或计数产生中断用于控制程序转向。并行输入输出口：8051共有4组8位I/O口,用于对外部数据的传输。全双工串行口：8051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,即哈佛结构,另一种是采用通用计算机广泛使用的
12、程序存储器与数据存储器合二为一的结构,即普林斯顿结构。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系列单片机的部结构示意图2。图2 MCS-51结构框图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：MCS-51的引脚说明：MCS-51系列单片机中的8031、8051及
13、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 MCS-51引脚Pin9: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
14、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,以保证单片机部RAM的数据不丢失。图4Pin30:ALE/当访问外部程序器时,ALE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
