(完整版)單片機交通燈控制最新畢業(yè)設計論文.doc

1、優(yōu)秀論文未經允許審核通過切勿外傳指導老師：作者：學號：系別：專業(yè)：日期：內容摘要年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術日益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據具體硬件結構軟硬件結合，加以完善。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通信號燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用MSC-51 系列單片機 ATSC51 和可編程并行 IO 接口芯片 80C51為中心器件來設計交通燈控制器，實現(xiàn)了能根據實際車流量通過

2、8051 芯片的 P1 口設置紅、綠燈燃亮時間的功能；紅綠燈循環(huán)點亮，倒計時剩秒時黃燈閃爍警示。本系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展功能強本設計以單片機為核心，以 LED 燈作為直行和左右拐彎指示完成了題目要求的所有功能。關鍵字：單片機 、MSC-51、交通燈、紅綠燈設計目錄一：交通燈的做題意義和選題背景1.傳統(tǒng)交通燈簡介 ,42.單片機的發(fā)展歷程 ,.43.單片機的特點 ,.54.80C51單片機芯片簡介 ,.55.單片機內部結構 ,106.單片機內部結構圖 ,107.單片機執(zhí)行程序圖 ,11二 :,111.,.112. .123. .124. .145. .176. .18三 :21四 :.22

3、五 :十字路口智能交通燈由于我國經濟的快速發(fā)展從而導致了汽車數量的猛增，大中型城市的城市交通，正面臨著嚴峻的考驗，從而導致交通問題日益嚴重，其主要表現(xiàn)如下：交通事故頻發(fā)，對人類生命安全造成極大威脅；交通擁堵嚴重，導致出行時間增加，能源消耗加大；空氣污染和噪聲污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成為人們司空見慣而又不得不忍受的問題。在這種背景下，結合我國城市道路交通的實際情況，開發(fā)出真正適合我們自身特點的智能信號燈控制系統(tǒng)已經成為當前的主要任務。對交叉口實行科學的管理與控制是交通控制工程的重要研究課題，是保障交叉口的交通安全和充分發(fā)揮交叉口的通行能力的重要措施，是解決城市交通問題的有效途徑。所以，

4、改變和完善我國現(xiàn)有的交通系統(tǒng)已成為當務之急。交通燈信號燈的出現(xiàn)是人類歷史上的一次重大改革，使人類的聚居生活，產生了深遠的影響。使交通得以有效管制，對于疏導交通流量，提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。隨著電子技術的發(fā)展，利用單片機技術對交通燈進行智能化管理，已成為目前廣泛采用的方法。1傳統(tǒng)交通燈的簡介在今天，紅綠燈安裝在各個道口上，已經成為疏導交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術在19 世紀就已出現(xiàn)了。1858 年，

5、在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。 1868 年，英國機械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉式方形玻璃提燈組成， 紅色表示 “停止”，綠色表示“注意” 。 1869 年 1 月 2 日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914 年，電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市 C5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止” ，綠燈亮表示“通行” 。而中國最早的馬路交通燈卻是誕生于 1928 年的上海英租界。從最早的手

6、牽皮帶到 20 世紀 50 年代的電氣控制，2單片機的發(fā)展歷程單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領域，故又稱為微控制器。在 MCS-51系列單片機中， 有兩個子系列： 51 子系列和 52 子系列。每個子系列有諾干中型號。 51 系列有 8051、8751 和 8031三個型號，后來經過改進產生了 80c51、87c51、80c31 三個型號； 52 系列有 5021、8752、8032 三個型號，改進后的型號是80c5287c52、80c32。改進后的型號更加省電。 52 系列比對應的51 系列增加了定時器T2 并將內

7、部程序存貯器增加到8KB。Inter公司停止生產 MCS-51系列單片機之后將生產權轉讓給了許多其他公司，于是出現(xiàn)了許多與Mcs-51 兼容的單片機?，F(xiàn)在生產mcs-51 兼容單片機的公司對其進行了不同程度的改進和提高。我們現(xiàn)在使用比較的多的是AT89C51AT89s51等。通常，單片機由單塊集成電路芯片構成，內部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和IO 接口電路等。因此，單片機只需要和適當的軟件及外部設備相結合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。單片機經過 1、2、3、3 代的發(fā)展，目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強，內部資源在增多，引角的多功能化，以及低電

8、壓底功耗。3單片機的特點（1）性價比高，開發(fā)周期短，易于產品化，（2）集成度高，可靠性好，抗干擾性強，（3）功能完善，接口多樣，（4）低功耗、低電壓一般電源供電電壓在53V 范圍內單片機都能正常工作，供電的下限可達12V。（5）總線多樣，易于擴展單片機外部的典型三總線結構, 方便系統(tǒng)構擴展 , 構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)。外部總線增加了I2C 及 SPI 等串行總線方式 ,可根據需要進行并行或者串行擴展。480C51單片機芯片簡介80C51單片機引腳圖80C51是 INTEL 公司 MCS-51系列單片機中最基本的產品，它采用 INTEL 公司可靠的 CHMOS工藝技術制造的高性能8 位單片機，屬

9、于標準的MCS-51的 HCMOS產品。它結合了HMOS的高速和高密度技術及CHMOS的低功耗特征，它繼承和擴展了 MCS-48單片機的體系結構和指令系統(tǒng)。80C51內置中央處理單元、128 字節(jié)內部數據存儲器RAM、32 個雙向輸入輸出 (IO) 口、 2 個 16 位定時計數器和5 個兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內時鐘振蕩電路。此外， 80C51 還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結CPU而 RAM定時器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存RAM數據，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內其它功能。 80C51有 PDIP(40pin)和 PL

10、CC(44pin) 兩種封裝形式。5 MCS 51 單片機內部結構有8 大部分 . 一個 8 位的中央處理器 CPU（又稱為微處理器）中央處理器 (CPU)是整個單片機的核心部件，是 8 位數據寬度的處理器，能處理8 位二進制數據或代碼， CPU負責控制、指揮和調度整個單元系統(tǒng)協(xié)調的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。有128字節(jié) 的片內數據存儲器RAM8051 內部有128 個8 位用戶數據存儲單元和128 個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數據，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數據，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128 個，可存放讀寫的數據， 運算的

11、中間結果或用戶定義的字型表。 .4KB 片內 程序存儲器 ROM或 EPROM8051 共有 4096 個 8 位掩膜 ROM ，用于存放用戶程序，原始數據. 片內 18 個 特殊功能寄存器（ SFR）特殊功能寄存器SFR數據緩沖區(qū)位尋址區(qū)R7R0 3 組（8 字節(jié)）2 組1 組0 組片內特殊存儲器分布圖.4 個 8 位 的并行輸入輸出IO 口（ PIO）8051 共有 4 組 8 位 IO 口(P0、 P1 、P2 或 P3)，用于對外部數據的傳輸P0 口P0.0P0.7輸入與輸出分時的傳送地址低8 位與數據線P1 口P1.0P1.7輸入與輸出無第二功能P2 口P2.0P2.7輸入與輸出傳送

12、地址的高8 位P3 口P3.0P3.7輸入與輸出P3.0 RXD：串行口輸入端P3.1TXD：串行口輸出端P3.1TXD：串行口輸出端P3.2：外部中斷 0 中斷請求輸入端P3.3：外部中斷 1 中斷請求輸入端P3.4T0：定時器計數器0 外部輸入端P3.5T1：定時器計數器1 外部輸入端P3.6：外部數據存儲器寫選通信號P3.7：外部數據存儲器讀選通信號 .1 個 串行口 IO（SIOUART）完成單片機與其他微機的之間的串行通信 .23 個 16 位 定時器計數器（ TIMERCOUNTER） . 可處理 5 個中斷源，兩級可程序優(yōu)先級的中斷系統(tǒng)其中含有 MCS-51指令集含 111 條指

13、令，按照指令操作功能話費有五類：<1>數據傳送指令（ 28）<2>算術運算指令（ 24）<3>邏輯運算及轉移指令（ 25）<4>控制轉移指令（ 22）<5>位操作指令（ 12）6>單片機內部結構圖單片機內部結構圖80C51 單片機的內部結構框圖。除去圖中的存儲電路和IO部件，剩下的是 CPU，它可以分為運算器和控制器兩部分。運算器功能部件包括算術邏輯運算單元ALU、累加器 ACC、寄存器 B、暫存寄存器 TMP1、TMP2、程序狀態(tài)字寄存器PSW等?？刂破鞴δ懿考ǔ绦蛴嫈灯鱌C、指令寄存器 IR、指令譯碼器 ID、定時控制邏

14、輯電路CU、數據指針寄存器DPTR、堆棧指針SP 及時鐘電路等。7>指令執(zhí)行過程示意圖指令執(zhí)行過程示意圖一條指令的執(zhí)行過程為：取指令分析指令執(zhí)行指令規(guī)定的操作二：十字路口智能交通燈系統(tǒng)硬件設計1；設計要求：主、支干道交替通行，主、支干道每次通行時間均為20 秒；綠燈亮時表示可以通行，紅燈亮時表示禁止通行，紅綠燈之間的轉換通過黃燈來實現(xiàn)。每次綠燈變紅燈時，黃燈先閃3 秒（此時另一干道上的紅燈不變）；十字路口要求有數字顯示，作為時間提示，以便人們更直觀地把握時間。2：交通燈管理系統(tǒng)電路原理圖北南交通燈管理系統(tǒng)電路原理圖20秒1秒20秒,東西方向紅燈黃燈綠燈,燈南北方向綠燈紅燈紅燈,燈從上表中

15、我們可以很容易的看出：（ 1）當東西方向為紅燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可通過；南北道為綠燈，此道車輛通過，行人禁止通行。時間為 20 秒。（ 2）黃燈閃爍 1 秒，警示車輛和行人 紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。（ 3）當東西方向為綠燈， 此道車輛通行； 南北方向為紅燈，南北道車輛禁止通過，行人通行，時間為 20 秒。（ 4）這樣如上表的時間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。3：硬件選擇選用 8051 單片機一片，紅、黃、綠 LED交通顯示燈各兩個，導線若干，單片機試驗機。單片機端口與 LED 顯示燈的鏈接4. 單片機角路圖單片機角路圖上面兩個圖相會鏈接就是簡單的交

16、通燈實驗圖電路圖。其中 21L0:22L123L224 L325L426L5 按照這個順序進行連接然后進行試驗。通過單片機的 P1口控制實驗儀上 6個LED按照交通燈的變化規(guī)律循環(huán)發(fā)光，模擬十字路口（假設為東西南北走向）交通燈。實驗電路如下， L5、L4、L3模擬東西方向交通燈，L2、L1、L0模擬南北方向交通燈。通過一條SETB 指令，可使某一燈亮，通過一條 CLR 指令，可使某一燈滅。5：紅綠燈工作參考程序流程圖6：十字路口交通燈設計程序LEDEQUP1ORG0000HLJMP STARTORG0030HSTART:MOVSP,#60HLCALLS0;初始狀態(tài)（都是紅燈）LCALLS1;南

17、北綠燈 ,東西紅燈LCALLS2; 南北綠燈閃轉黃燈,東西紅燈LCALLS3;南北紅燈 ,東西綠燈LCALLS4; 南北紅燈 ,東西綠燈閃轉黃燈LJMP STARTS0: MOVA,# B ;南北紅燈 ,東西紅燈MOVLED,AMOVR2,#10 ;延時 1m 秒LCALLDELAYS1:MOVA,# B;南北綠燈 ,東西紅燈MOVLED,AMOVR2,#200;延時 20 秒LCALLDELAYRETS2:MOVR3,#03H;南北綠燈閃 3 次FLASH: MOVA,# B;南北綠燈滅 ,東西紅燈亮MOV L ED,AMOV R2,#03HLCALLDELAYMOV A,# B;南北綠燈

18、,東西紅燈MOV L ED,AMOV R2,#03HLCALLDELAYDJNZR3,FLASHMOV A,# B;南北轉黃燈，東西紅燈MOV L ED,AMOV R2,#10;延時1秒LCALLDELAYRETS3:MOV A,# B;南北紅燈 ,東西綠燈MOV L ED,AMOV R2,#200;延時 20 秒LCALLDELAYRETS4:MOVR3,#03H;東西綠燈閃 3 次FLASH1: MOVA,# B ;南北紅燈亮 ,東西綠燈滅MOV L ED,AMOV R2,#03HLCALLDELAYMOV A,# B;南北紅燈亮 ,東西綠燈亮MOV L ED,AMOV R2,#03HLC

19、ALLDELAYDJNZR3,FLASH1MOV A,# B;南北紅燈 ,東西黃燈MOV L ED,AMOV R2,#10;延時 1秒LCALLDELAYRETDELAY:PUSH，02H;延時子程序PUSH01HPUSH00HDELAY1: MOVR1,#00HDELAY2: MOVR0,#0C2HDJNZR0,$DJNZR1,DELAY2;延時 100msDJNZR2,DELAY1POP 00HPOP01HPOP 02HRETEND三：試驗步驟 ：1： 選擇一個空間，建立一個文件夾TMD-1。2：打開軟件3：在這個文件夾中建立一個工程TMD-1：點擊下拉菜單工程新的工程。4：點擊保存之后，

20、在左側按生產廠商來選則所需的單片機型號，選好之后點擊確定。5：建立 Target1 ：這部操作時需要更改出錯、輸出的單片機設置：6；新建文件：點擊下拉菜單 文件新建， 出現(xiàn)一個； Txt 界面7：建立 A51 文件：點擊下拉菜單文件保存8：加載文件：光標在 Source Group1 上右鍵，點擊 Add Files to GroupSource、Group1。選擇剛才新建的 A51 文件9：寫完匯編程序后，按F7 鍵則對程序進行匯編、連接，生成目標文件（ .HEX 文件）、映象文件（ .M51 文件）和列表文件（ .LST 文件）等各種文件。如編譯有錯誤，則在屏幕底底部顯示出來，雙擊錯誤類型，即對