51单片机的交通灯设计论文.doc
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1、引 言在今天,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2日,煤气灯爆炸,使警察受伤,遂被取消。1914年,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,安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”
2、,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
3、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。代做本论文毕业设计实物。代做专科、本科各个专业毕业论文。代做电子、机械类专业毕业设计。完全按照毕业设计指导书做,指导毕业答辩。淘宝交易: QQ: 1226388638摘 要近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入,同时也带动着传统控制的日新月异更新。在自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还
4、应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,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AT89S52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单片机芯片的P2口设置红、绿灯燃亮时间的功能;显示时间直接通过单片机的P0、P3口输出,系统实用性强、操作简单、扩展性强。 关键词:单片机 交通灯 控制器 In recent years along with science and technology develop fast, th
5、e application of single flat machine is moving towards thorough continuously, at the same time drive traditional control detection day the benefit of new moon update. In the only flat machine application system of the automatic control and detection of real time, only flat machine is often to use as
6、 a key parts, only single flat machine aspect knowledge is insufficient , return should basis specificly hardware structure, as well as aim at the software that applies object characteristic specificly combination, perfect. Crossroads vehicle wear comb, pedestrian Xi Rang, turn to be all right lane,
7、 person pedestrian says , methodically. Do you lean what to realize this orderly order? What lean is that the automatic command system of traffic signal lamp. Traffic signal lamp control way is many . Keywords: Only flat machine Traffic lights Controler Design Realize目录引 言1摘 要2目录3一 设计要求41.基本要求42.创新部
8、分4二 交通管理的方案论证4三 总体方案设计51系统框图52.工作原理53.计时控制方案64.显示控制方案6四 芯片的选择与简介71. MSC-51芯片资源简介72. 单片机的引脚83. 89S51单机的电源线94. 89S51单片机的外接晶体引脚95. 89S51单片机的控制线96. 89S51单片机复位方式10五 系统电路设计111.电路原理图112.电源电路113.单片机最小系统124.显示部分125.信号灯部分13六 系统软件设计141.定时秒的方法142.定时器初值计算143.主程序模块144.中断服务程序模块155.显示程序模块16七 结论17八 致谢18九 参考文献19附录1:程
9、序清单20一 设计要求1.基本要求(1)运用所学的知识设计一个交通灯控制系统。(2)上电的时候南北方向的红灯亮25秒;东西方向的绿灯亮20秒,绿灯秒闪2秒,黄灯秒闪3秒。再接下来东西方向的红灯亮25秒;南北方向的绿灯亮20秒,绿灯秒闪2秒,黄灯秒闪3秒。如此循环。2.创新部分(1)各种信号灯所亮的时间由数码管显示出来。(2)在允许加器件的情况下实现在上电时南北方向和东西方向显示不一样的时间。二 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
10、东西、南北两干道的公共停车时间。设东西道比南北道的车流量大,指示灯燃亮的方案如表2。60S5S80S5S东西道红灯亮黄灯亮绿灯亮黄灯亮南北道绿灯亮黄灯亮红灯亮黄灯亮 表2说明: (1)当东西方向为红灯,此道车辆禁止通行,东西道行人可通过;南北道为绿灯,此道车辆通过,行人禁止通行。时间为60秒。(2)黄灯闪烁5秒,警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。 (3)当东西方向为绿灯,此道车辆通行;南北方向为红灯,南北道车辆禁止通过,行人通行。时间为80秒。 东西方向车流大 通行时间长。(4)这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。(5)此表可根据车流量动态设定红
11、绿灯初始值。三 总体方案设计1系统框图 交通灯控制的总体设计框图如图2.1所示。电 源信号灯 AT89S52 信号灯时间显示部分震 荡部 分复 位电 路 图2.12.工作原理由软件设置交通灯的初始时间,南北方向和东西方向各25秒,数码管的段码用不同的口线,东西方向的是用的P0口,南北的使用P3口,用单片机来控制各种信号灯的燃亮时间,通过单片机的P2口控制。3.计时控制方案利用MCS-51内部的定时器/计数器进行定时,配合软件延时实现到计时。该方案节省硬件成本,切能够使读者在定时器/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高,4.显示控制方案显示分为静态示和动态显示静态显示由于占用较多的接口
12、,在单片机设计中常采用串行扩展来完成。该方案占用接口资源多,显示亮度由保证,但硬件开销大,电路复杂,信息刷新速度慢,实用于并行接口资源较少以及对显示没有要求的场合。LED动态显示硬件连接简单,但动态扫描的显示方式需占用CPU较多的时间,在该系统中由于单片机除了扫描89S51芯片外没有太多的实时测控任务,故选用动态扫描方式。 四 芯片的选择与简介1. MSC-51芯片资源简介 89S51是MCS-51系列单片机的典型产品,我们就这一代表性的机型进行系统的讲解。89S51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
13、、地址总线和控制总线等三大总线,现在我们分别加以说明:图3.1 单片机内部结构示意图(1)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。(2)数据存储器(RAM)89S51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。(3)程序存储器(ROM)89S51共有4
14、KB掩膜ROM,最大可扩展64K字节,用于存放用户程序,原始数据或表格。(4)定时/计数器:89S51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。(5)并行输入输出(I/O)口:89S51共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3),用于对外部数据的传输。(6)中断系统89S51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。2. 单片机的引脚89S51单片机内部总线是单总线结构,即数据总线和地址总线是公用的. 89S51有40条引脚, 与其他51系列单片机引脚是兼容的. 这40条引脚可
15、分为I/O接口线、电源线、控制线、外接晶体线4部分. 89S51单片机为双列直插式封装结构, 如图3.2所示. 图3.2 89S51引脚分配图3. 89S51单机的电源线(1) VCC:+5V电源线。电源线 (2) GND:接地线。4. 89S51单片机的外接晶体引脚 (1)XTAL1:片内振荡器反相放大器的输入端和内部时钟工作的输入端。采用内部振荡器时,它接外部石英晶体和微调电容的一个引脚。(2) XTAL2:片内振荡器反相放大器的输出端,接外部石英晶体和微调电容的另一端。采用外部振荡器时,该引脚悬空。外接晶体引脚。5. 89S51单片机的控制线(1) RST:复位输入端,高电平有效。(2)
16、 ALE/PROG:地址锁存允许/编程线。(3) PSEN:外部程序存储器的读选通线。(4) EA/Vpp:片外ROM允许访问端/编程电源端。 6. 89S51单片机复位方式单片机在开机时或在工作中因干扰而使程序失控,或工作中程序处于某种死循环状态,在这种情况下都需要复位. 复位的作用是使中央处理器CPU以及其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态,并从这个状态重新开始工作.89S51单片机的复位靠外部电路实现,信号由RESET(RST)引脚输入,高电平有效,在振荡器工作时,只要保持RST引脚高电平两个机器周期,单片机即复位. 复位后,PC程序计数器的内容为0000H,片内RAM中内容不变. 复
17、位电路一般有上电复位、手动开关复位和自动复位电路3种,如图3.3所示. a.上电复位电路 b. 手动复位电路 c. 自动复位电路图3.3 单片机复位电路五 系统电路设计1.电路原理图XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/
18、RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51234567891RP1RESPACK-8 图3.22.电源电路 采用经市电变压,稳压的稳压电源电路图如图5.1所示 图5.1 电源电路220V市电经过降压后得到12V交流电,经二极管整流成脉动直流电,经过电容滤波后再又经过LM7805稳压得到5V的直流电供系统工作,后面的发光二极管是起一个电源指示的作用,470UF的电容是起一个再次滤波的作用。3.单片机最小系统 图5.2.1单
19、片机最小系统 单片机最小系统以89c51为核心,外加时钟和复位电路,电路结构简单,抗干扰能力强,成本相对较低,非常符合本设计的所有要求.89c51单片机系列是在MCS-51系列的基础上发展起来的,是当前8位单片机的典型代表,采用CHMOS工艺,即互补金属氧化物的HMOS工艺, CHMOS是CMOS和HMOS的结合,具有HMOS高速度和高密度的特点,还具有CMOS低功耗的特点.时钟电路在单片机的外部通过XTAL1,XTAL2这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容,构成稳定的自激振荡器.本系统采用的为12MHz的晶振,一个机器周期为1us,C1,C2为30pF。复位电路分为上电自动复位和按键手动复位,
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- 51 单片机 交通灯 设计 论文
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