单片机控制交通灯.doc

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1、 毕 业 论 文题目 单片机控制交通灯 姓 名 学 号系（院）电子电气工程系班 级P08电气2班指导教师 职 称 讲师 2011年 5月 3日目 录目 录I摘 要IIAbstractIII第一章 绪 论- 1 -1.1 课题背景- 1 -1.2 课题的目的和意义- 1 -第二章 设计原理- 2 -2.1单片机概述- 2 -2.2 芯片简介- 2 -2.2.1 MSC-51芯片简介- 2 -2.3 原理图- 5 -第三章 系统软件设计- 6 -3.1程序框图- 6 -3.2 程序：- 7 -第四章 系统调试- 9 -4.1 硬件检测- 9 -4.2 软件调试- 9 -结 束 语- 10 -参考文

2、献- 11 -致 谢- 12 -摘 要 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。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；

3、红绿灯循环点亮，倒计时剩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。 关键词：单片机 交通灯 闯红灯 Abstract In recent years, with the rapid development of science and technology, the single-chip microcomputer applications are continually deepening, and at the same time pr

4、omote the traditional control of the increasingly technical updates. In the real-time detection and control of the single-chip microcomputer application system, microcontroller as a core component often use only SCM knowledge is not enough, and also on specific hardware structure of hardware and sof

5、tware combination to be perfect. Crossroads shuttle vehicles, pedestrians Xining, the cab company lane, people walkways, methodically. What is less discipline order to achieve this? By the traffic light automatically command control system. the traffic lights are many ways. the system uses msc -51 s

6、eries monolithic integrated circuits atsc51 and the programmatic interface chip 8255a parallel i turned around for a device for the traffic signal controller nearby to be based on actual through 8051 p1 of the chip set of red, green lights time functions ； the traffic light, the need to five seconds

7、 for yellow lights flashing warning （ the traffic light signal passes through the pa of output and time through 8 directly .当前无已翻译列表 Key words：MCU chip ATSC51；Traffic lights；Red-light running第一章 绪 论1.1 课题背景当今，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

8、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”。 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

9、、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。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内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。1.2 课题的目的和意义 本论文是在学完单片机原理及课程之后综合利用所学单片机知识完成一个单片机应用系统设计并在实验室实现。该论文的主要任务是通过一两个实际问题，

10、巩固和加深“单片机原理与应用”课程所学的理论知识和实际能力，基本掌握单片机应用电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力，加深对单片机软硬知识的理解，获得初步的应用经验，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。第二章 设计原理2.1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，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。 单片机经过1、2、3、3代的发展

11、，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，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。2.2 芯片简介2.2.1 MSC-51芯片简介MCS-51单片机内部结构8051是MCS-51系列单片机的典型产品，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

12、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、

13、 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。 2.2.2 交通灯控制电路设计 交通灯8051LED蜂鸣器按键74HC595图2对于交通信号灯来说，应该有东西南北共四组灯，但由于同一道上的两组信号灯的显示情况是相同的，所以只要用两组就行了，因此，采用单片机内部的/口上的0口中的个引脚即可来控制个信号灯。通过编写程序，实现对发光二极管的控制，来模拟交通信号灯的管理。每延时一段时间，灯的显示情况都会按交通灯的显示规律进行状态转换。通过延时时间的设置，可以在原有的

14、交通信号灯系统的基础上，增添其倒计时间的显示功能，实现其功能的扩展。下面是交通灯的几种状态： 北 西 南 东绿 黄 红绿 黄 红绿 黄 红绿 黄 红状态0 状态1 状态2 状态3 状态4 、初始状态0为东西南北皆为红灯亮；、然后转入1状态，东西绿灯可以通车，南北方向红灯点亮；、过一段时间后，转入状态2，东西绿灯灭，东西黄灯开始闪烁，同时南北还是红灯；、闪烁5秒后转入状态3，南北绿灯可以通车，东西红灯点亮；、再过一段时间后转入状态4，南北方向绿灯灭，南北黄灯开始闪烁，东西方向为红灯亮；南北黄灯闪烁秒后，转入状态1。正常情况下，如此循环，周而复始。、另外还设置了一紧急按键，当紧急按键按下时，为特殊

15、情况，转入状态，此时为 南北方向绿灯，东西方向禁行，报警器长鸣，再次按下紧急按键，回复正常。其中计时可自由设置。2.3 原理图第三章 系统软件设计3.1程序框图主程序： 紧急情况下中断服务程序： 是中断响应关中断保护现场开中断南北绿灯亮东西红灯亮判断是否再次有键按下恢复现场否关中断开中断返回初 始 化开 始东西绿灯，南北红灯延时25S东西黄灯闪烁南北黄灯闪烁延时45南北绿灯，东西红灯延时延时3.2 程序：ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0013H AJMP INTT1MAIN: MOV TCON, #00H MOV IE, #84H DISP: MOV TMOD, #01H S

16、ETB P2.0 MOV P1, #0E7H MOV R2, #20DISP1: ACALL DELAY DJNZ R2, DISP1 MOV R2, #05 L1: MOV P1, #0B7H ACALL DELAY MOV P1, #0F7H ACALL DELAY DJNZ R2, L1 MOV P1, #7EH MOV R2, #30DISP2: ACALL DELAY DJNZ R2, DISP2 MOV R2, #05L2: MOV P1, #7DH ACALL DELAY MOV P1, #7FH ACALL DELAY DJNZ R2, L2 AJMP DISP INTT1:

17、PUSH P1 JNB P3.3, $ CLR EA PUSH 03H PUSH TH1 PUSH TL1 SETB EA MOV P1, #7EH MOV R5, #30 CLR P2.0 L6: ACALL DELAY JNB P3.3, LL1 DJNZ R5, L6 AJMP DP LL1: ACALL DEY10 NOP NOP NOP JNB P3.3, LL2 AJMP L6 LL2: JB P3.3, DP AJMP LL2 DP: CLR EA POP TL1 POP TH1 POP 03H POP P1 SETB EA SETB P2.0 RETI DEY10: MOV R

18、7, #20DELL2: MOV R6, #100DELL1: NOP NOP DJNZ R6, DELL1 DJNZ R7, DELL2 RET DELAY: MOV R3, #10 MOV TH0, #3CH MOV TL0, #0B0H SETB TR0 L3: JBC TF0, L4 SJMP L3 L4: MOV TH0, #3CH MOV TL0, #0B0H DJNZ R3, L3 RET END 第四章 系统调试4.1 硬件检测硬件检测又分为，静态检测和动态检测静态检测为:第一步：目测，检查外部的各种原件或电路是否有断点；第二部:用万用表测试。先用万用表复核目测电路中有疑问的连

19、接点，再检测各种电源线与底线之间是否有短路现象；第三部：加电检测。给板加电，检测所有的插板或是期间器件端是否符合要求的值；第四步：联机检查。因为只有用单片机开发成对用户系统的调试。动态检测：动态检测是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。动态调试的一般方法是由近及远、有分到合。由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时，与该元件无关的器件全部从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。当各块电路无故障后，将各电路逐块加入系统中，在对各块电路功能机各电路间可能存在的相互联系进行调试。由分到合的

20、调试既告完成。由近及远是将信号流经的各器件按照距离单片机的逻辑距离进行由近及远的分层，然后分层调试。调试时，仍采用去掉无关元件的方法，逐层调试下去，就会定位故障元件了。4.2 软件调试软件调试是通过对用户程序的编程、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。程序后，编辑，查看程序是否有逻辑的错误。结 束 语通过本次论文设计，加强了我的思考和解决问题的能力，写论文的同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用，而且考试内容有限，所以在这次论文设计的过程中，我加深了对单片机的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如

21、何去培养自己的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。这次课程设计最终顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，迎刃而解了。同时，在同学的身上我也到很多实用的知识。此次论文设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。随着新的控制理论(如失量变换控制)和计算机技术的运用,更高性能、更适合调速控制的新型电动机和调速系统必将不断涌现出来。新世纪的电动机调速技术将向着高效率、高性能、高精度、响应快、智能化、绿色化的方向发展，为我国经济发展做出更大贡献。参考文献1 刘守义.单片机应用技术.西安：西安电子科技大学出版社，20072 张大明.单片微机控制应用技术.机械工业出版社.20063 刘焕平 童一帆.单片机原理及应用. 北京:高等教育出版社,2008致 谢在本文完成之际，我由衷地感谢关怀、教诲、帮助、支持和鼓励我完成此课题的老师和同学。特别感谢王老师，他渊博的知识、宽广无私的胸怀、诲人不倦的教师风范和对问题的敏锐观察力，都将使我毕生受益。通过这次论文设计，使我能够更系统、全面地学习控制交通灯技术，这对我今后的工作来说，无疑是不可多得的宝贵财富。在此我谨向我的老师以及在该论文设计过程中给予我很大帮助的同学致以最诚挚的谢意！