單片機(jī)城市交通燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)珠江學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)城市交通燈控制系統(tǒng) 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 系： 信息工程系 年級(jí)專業(yè)： 09級(jí)自動(dòng)化 提交日期： 2013年3月9日 答辯日期： 答辯委員會(huì)主席（簽名）： 評(píng)閱人（簽名）： 年 月 日 摘要近年來(lái)，隨著國(guó)民生活水平的提高，車成為了我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡慕煌üぞ摺Ｔ谲囕v日益增多的情況下要保證交通秩序有條不紊，就必須合理的設(shè)置交通燈。單片機(jī)具有小巧靈活，成本低，易于產(chǎn)品化，可靠性好，易擴(kuò)展和具有通訊功能等卓越的性能，應(yīng)用越來(lái)越廣泛和深入。利用單片機(jī)來(lái)控制交通燈，具有安全可靠，控制操作靈活方便等各方面的優(yōu)勢(shì)。本文設(shè)計(jì)的城市交通燈是基于stc89c51

2、6rd+單片機(jī)的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際的道路交通燈的全部功能。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以分為以下幾個(gè)模塊：按鍵控制模塊，車輛指示燈led模塊，人行道指示led模塊，時(shí)間指示數(shù)碼管模塊?？紤]到突發(fā)情況，本系統(tǒng)還設(shè)置了手控模式，按下手控按鍵，某一方向可以強(qiáng)制通行。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，所有模塊的程序都是先用keil編程軟件寫出來(lái)，然后在protues軟件上進(jìn)行仿真調(diào)試后再在硬件上進(jìn)行調(diào)試。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短，可靠性高，實(shí)用性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，擴(kuò)展功能強(qiáng)。關(guān)鍵詞：交通燈；單片機(jī)；編程；仿真abstractin recent years, with the improvement of the national sta

3、ndard of living,the car has become an indispensable transport in our daily life.with the increasing of vehicles,if we want to ensure the traffic order methodical,we must set of traffic lights reasonable.the chip microcomputer has the advantages of compact and flexible,low cost, easy-to-productizatio

4、n, excellent reliability, easy to expand and have communication function.with these superior performances,application of chip mircrocomputer has been more and more widely and deeply.a traffic lights controned by chip microcomputer has the advantages of safe and reliable ,flexible and convenient cont

5、rol operations and other advantages.in this paper,the design of city traffic lights is based on stc89c516rd+ mircrocomputer, it can achieve all of the features of the actual road traffic lights. the design of the system can be divided into the following modules: button control module, the vehicle in

6、dicator led module, sidewalk indication led dot module, time indicates the digital tube control module. take into account unforeseen circumstances, the system also set a manual mode, press manual control keys, one direction can force passage. in the process of doing this design, all modules of the p

7、rogram are write by the keil programming software first,and then simulation debugging in the protues software and hardware debugging the last. the system design cycle is short,and it has the advantages of high reliability,good practicality, simple operation, easy maintenance and excellent extended f

8、unctionality.keywords: traffic lights;chip mircrocompture; programming; simulation設(shè)計(jì)說(shuō)明單片機(jī)城市交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師給出的任務(wù)書并在其指導(dǎo)下完成的。設(shè)計(jì)任務(wù)主要是以51系列單片機(jī)為核心的針對(duì)一個(gè)大型十字路口設(shè)計(jì)的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)。通過(guò)單片機(jī)stc89c516rd+控制led燈、數(shù)碼管，模擬現(xiàn)實(shí)生活中的交通燈工作情景。 該交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有以下幾點(diǎn)基本要求：（1）硬件電路的設(shè)計(jì)方案（包含元器件的選擇）。（2）程序的編寫和硬件調(diào)試。針對(duì)上述要求，經(jīng)過(guò)考慮，我們構(gòu)思出具有自身特色的交通燈控制系統(tǒng)。通過(guò)

9、利用stc90c51rd單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)交通控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)十字路口的實(shí)際調(diào)查，由交通狀況的車流量大小，確定放行時(shí)間為60秒，即當(dāng)一個(gè)方向的車輛處于放行狀態(tài)時(shí)，其他方向禁止放行。并在最后5秒，黃燈燈閃爍，警示放行狀態(tài)的變化。為了應(yīng)對(duì)可能發(fā)生的突發(fā)狀況，使其中一條干道隨時(shí)可以強(qiáng)制放行，因此，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為兩種模式，自動(dòng)控制模式和人工控制模式。在自動(dòng)控制模式中，兩個(gè)干道依次各放行60秒，輪流進(jìn)行。人工控制模式中，通過(guò)按鍵操作，使某個(gè)干道處于強(qiáng)行通行狀態(tài)，另一車道禁止通行，時(shí)間顯示為99。由此大大改善了交通運(yùn)營(yíng)狀況，提高了交通路口的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，方便了人們的出行。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為：（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)模

10、塊：整個(gè)控制系統(tǒng)都是依靠單片機(jī)完成。從功能和價(jià)位以及本題目要求來(lái)看，我們選擇stc90c51rd芯片作為本系統(tǒng)的控制核心，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)控制、顯示、鍵盤等功能，電路設(shè)計(jì)和制作比較簡(jiǎn)單，一般由時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，鍵盤電路，顯示電路等部分組成，有時(shí)也外擴(kuò)有片外ram和rom以及外部擴(kuò)展接口等電路。（2）led顯示模塊：本系統(tǒng)中l(wèi)ed顯示主要用于機(jī)動(dòng)車道和人行道通行狀態(tài)的指示，采用的led顏色為紅色，綠色，黃色。（3）數(shù)碼管顯示模塊：數(shù)碼管顯示用于指示本狀態(tài)亮燈時(shí)間的秒倒計(jì)時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)處于手控模式是，數(shù)碼管顯示99。（4）按鍵模塊。本系統(tǒng)設(shè)置了兩個(gè)獨(dú)立按鍵，用來(lái)控制交通燈的手動(dòng)模式。在做本設(shè)計(jì)的過(guò)程中，

11、我們組查閱了很多的相關(guān)資料，其中主要的技術(shù)資料是各個(gè)芯片的資料，如：stc89c52rc單片機(jī)資料、8*8雙色點(diǎn)陣資料、雙位數(shù)碼管資料、74hc595資料、74hc138資料等。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；點(diǎn)陣顯示；數(shù)碼管；模塊iv 目 錄1 引言11.1 研究背景11.2 研究的目的與意義11.2.1 國(guó)內(nèi)研究狀況21.2.2 國(guó)外研究狀況22 城市交通燈控制系統(tǒng)總體介紹32.1 系統(tǒng)總體方案32.1.1上位機(jī)部分選擇32.1.2 通信部分方案選擇32.2 系統(tǒng)功能42.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)42.3.1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)42.3.2 組成結(jié)構(gòu)53 單片機(jī)城市交通燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)63.1 系統(tǒng)主要芯片介紹63.1.1

12、stc89c516rd+63.1.2 74ls0473.2 單片機(jī)初始化程序83.3 系統(tǒng)運(yùn)行的整體程序94 交通燈控制系統(tǒng)的仿真調(diào)試155 結(jié)語(yǔ)17參考文獻(xiàn)18致謝19附錄20附錄a 單片機(jī)和原理圖20附錄b 設(shè)計(jì)源程序211. 引 言隨著社會(huì)的發(fā)展，城市化的速度加快，機(jī)動(dòng)車的數(shù)量不斷擴(kuò)增。機(jī)動(dòng)車帶來(lái)了巨大的財(cái)富和方便了人們的生活。但是由于車輛越來(lái)越多，導(dǎo)致交通擁擠、阻塞和交通事故頻發(fā)。國(guó)內(nèi)外城市的交通阻塞都是發(fā)生在交叉道口，交叉道口作為變換行駛方向的重要樞紐，一旦在交叉道口發(fā)生交通事故，各個(gè)方向的車輛的行駛都會(huì)受到影響。全國(guó)一年因交通擁堵造成的損失約1700億元，并逐年上升；美國(guó)因交通堵塞

13、，平均每年造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)631億美元；英國(guó)倫敦每周為此浪費(fèi)的生產(chǎn)力價(jià)值高達(dá)290萬(wàn)美元，中國(guó)香港每年由此造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)3億多美元。在這樣的情況下，如果沒有一些措施來(lái)引導(dǎo)交通，那么城市交通必然影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市功能的正常發(fā)揮。在有限的道路條件下，提高交通控制，合理使用現(xiàn)有的交通設(shè)施，充分發(fā)揮其能力，是解決交通問(wèn)題的有效措施之一1。1.1 研究背景早在1850年，城市交叉口處不斷增長(zhǎng)的交通就引發(fā)了人們對(duì)安全和擁堵的關(guān)注。世界上第一臺(tái)交通自動(dòng)信號(hào)燈的誕生，拉開了城市交通控制的序幕，1868年，英國(guó)工程師納伊特在倫敦威斯特敏斯特街口安裝了一臺(tái)紅綠兩色的煤氣照明燈，用來(lái)控制交叉路口馬車的通行，但

14、一次煤氣爆炸事故致使這種交通信號(hào)燈幾乎銷聲匿跡了近半個(gè)世紀(jì)。1914年及稍晚一些時(shí)候，美國(guó)的克利夫蘭、紐約和芝加哥才重新出現(xiàn)了交通信號(hào)燈，它們采用電力驅(qū)動(dòng)，與現(xiàn)在意義上的信號(hào)燈已經(jīng)相差無(wú)幾。1926年英國(guó)人第一次安裝和使用自動(dòng)化的控制器來(lái)控制交通信號(hào)燈，這是城市交通自動(dòng)控制的起點(diǎn)2。1.2 研究的目的與意義隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視。怎樣才能做到人、車、道路三者的協(xié)調(diào)，保障人們安全和減少經(jīng)濟(jì)損失，是個(gè)不得不提的問(wèn)題。交通燈作為交通控制系統(tǒng)重要的一部分，在疏導(dǎo)交通緩解交通擁堵上發(fā)揮著無(wú)可替代的作用。因此，研究基于城市交通燈控制系統(tǒng)具有相當(dāng)高的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看該研究

15、具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。1.2.1 國(guó)內(nèi)研究狀況我國(guó)最早的交通燈于1928年出現(xiàn)在上海的英租界。經(jīng)過(guò)近85年時(shí)間的發(fā)展，現(xiàn)在我國(guó)的交通燈基本上都是自動(dòng)控制的。就最新的狀況而言，國(guó)內(nèi)最新的智能交通軟件在向著多功能多元化的方向發(fā)展，一些軟件提供廠商都會(huì)提供一整套解決方案。簡(jiǎn)單的拿闖紅燈系統(tǒng)來(lái)說(shuō)：目前需求不單單僅限于只抓拍闖紅燈的違法行為，還需要兼顧治安卡口，錄像，壓線，逆行，不按道行駛，異常停車等集中一體。但是，很多地方的交通燈仍不夠穩(wěn)定、安全可靠，放行和禁行時(shí)間設(shè)置不夠合理。比如說(shuō)車流量大和車流量小的方向時(shí)間分配不合理，其中一方向紅燈時(shí)另一方向的道路車輛幾乎沒有了，導(dǎo)致塞車，造成不必要的損失。在設(shè)計(jì)

16、交通燈過(guò)程中，我們應(yīng)該綜合考慮各方面的因素，才能設(shè)計(jì)出合理科學(xué)的交通燈，從而提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。1.2.2 國(guó)外研究狀況自1868年英國(guó)工程師納伊特在倫敦威斯特敏斯特街口安裝了一臺(tái)紅綠兩色的煤氣照明燈，標(biāo)志著交通控制的開始。之后雖然經(jīng)過(guò)不少波折，交通燈還是應(yīng)需發(fā)展起來(lái)。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，以及交通流理論的不斷完善，交通運(yùn)輸組織與優(yōu)化理論和技術(shù)水平不斷提高，控制手段越來(lái)越先進(jìn)，形成了一批商水平有實(shí)效的城市道路交通控制系統(tǒng)。早在1977年，pappis等人就將模糊控制運(yùn)用到交通控制上，通過(guò)建立規(guī)則庫(kù)或是專家系統(tǒng)對(duì)各種交通狀況進(jìn)行模糊控制，并取得了很好的效果

17、。近年來(lái)，歐美日本等相繼建立了智能交通控制系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，大部分都在路口附近安裝磁性環(huán)路檢測(cè)器，還使用了新型檢測(cè)器等技術(shù)和設(shè)備。這些現(xiàn)代化設(shè)備技術(shù)加上控制理論和現(xiàn)代化科學(xué)管理技術(shù)，使得交通控制系統(tǒng)日益完善。隨著一些研究控制理論的學(xué)者投身到交通控制的研究中，在交通信號(hào)控制領(lǐng)域提出了一些新方法、新思路。如靜態(tài)多段配時(shí)控制、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)多段配時(shí)控制、最優(yōu)控制、大系統(tǒng)遞階控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，網(wǎng)絡(luò)路由控制等。模糊交通控制已經(jīng)成為了交通信號(hào)控制的主流方向之一。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者都進(jìn)行了此類研究。利用模糊控制智能控制技術(shù)進(jìn)行交叉口信號(hào)燈控制能取得比定時(shí)控制與感應(yīng)控制更好的效果，是今后單交叉路口信號(hào)燈控制

18、的主要研究方向3。12. 城市交通燈控制系統(tǒng)總體介紹2.1 系統(tǒng)總體方案目前設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)的方案有很多，有應(yīng)用cpld實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制的設(shè)計(jì)，有應(yīng)用plc實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，有應(yīng)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈控制設(shè)計(jì)。由于stc89c516rd+小巧靈活，編程容易，成本低，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的一切功能，因此本文采用單片機(jī)stc89c51rd6+為控制器設(shè)計(jì)交通燈4。2.1.1上位機(jī)部分選擇其中系統(tǒng)采用現(xiàn)在已經(jīng)非常普遍的pc機(jī)作為上位機(jī)，這樣對(duì)該顯示系統(tǒng)的硬件要求便降低了，增加了系統(tǒng)的通用性。上位機(jī)的作用是存儲(chǔ)并處理顯示內(nèi)容，然后通過(guò)通信系統(tǒng)傳送到控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)顯示。led顯示上位機(jī)的內(nèi)容一

19、般有實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)顯示兩種方法。實(shí)時(shí)顯示及上位機(jī)屏幕上的內(nèi)容同時(shí)顯示在led顯示屏上，上位機(jī)上內(nèi)容變化led顯示屏也跟著變化。存儲(chǔ)顯示是將顯示內(nèi)容處理過(guò)后存儲(chǔ)在上位機(jī)中通過(guò)通信系統(tǒng)傳輸?shù)斤@示屏顯示9。兩種顯示方法相比較：實(shí)時(shí)顯示屏幕能及時(shí)反應(yīng)上位機(jī)內(nèi)容的變化，顯示的效果和內(nèi)容的實(shí)時(shí)性好多用于新聞播報(bào)、實(shí)況轉(zhuǎn)播用，但實(shí)時(shí)顯示硬件開銷大，對(duì)通信系統(tǒng)要求高，工藝復(fù)雜，成本高；存儲(chǔ)顯示雖實(shí)時(shí)性不高但硬件開銷小，成本低廉。課題設(shè)計(jì)題目對(duì)顯示的實(shí)時(shí)性要求較低且所設(shè)計(jì)的顯示屏尺寸不大同時(shí)顯示的內(nèi)容不多，所以實(shí)時(shí)顯示就沒有必要。所以上位機(jī)選擇存儲(chǔ)顯示的方法，控制led顯示屏的顯示內(nèi)容。2.1.2 通信部分方案

20、選擇通信部分要滿足的設(shè)計(jì)要求就是穩(wěn)定、快速、簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。因?yàn)橥ǔＧ闆r下顯示屏和上位機(jī)的距離不會(huì)很遠(yuǎn)，所以通信距離的要求不是很高。isp（in-system programming）在系統(tǒng)編程，通過(guò)下載電纜直接對(duì)安裝在用戶目標(biāo)板上的器件編程，給電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)帶來(lái)許多革命性的變化。目前，比較成熟的isp下載器大多是基于串口或者并口通信的，但是也存在著以下問(wèn)題：（1）用戶pc機(jī)的主頻、硬件和操作系統(tǒng)不同，可能會(huì)造成控制信號(hào)錯(cuò)誤；（2）不同的廠商提供不同的isp下載器，互不兼容，給嵌入式開發(fā)帶來(lái)不便；（3）限于串、并口的通信協(xié)議，isp數(shù)據(jù)傳輸速率較低，影響嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)。基于以上原因，本設(shè)計(jì)

21、選擇了一種將單片機(jī)和usb總線相結(jié)合，進(jìn)行isp下載的方法。2.2 系統(tǒng)功能本系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)有以下功能：（1）車輛通行和禁行的指示。在每個(gè)方向都設(shè)置4個(gè)指示燈：紅燈，綠燈，黃燈，左轉(zhuǎn)綠燈。（2）人行道指示。在每個(gè)人行道上都設(shè)置一個(gè)紅色和綠色的led來(lái)指示行人道通行狀態(tài)，綠色允許行人通行，紅色禁行。（3）數(shù)碼管顯示時(shí)間秒倒計(jì)時(shí)。在每個(gè)方向設(shè)置了一個(gè)雙位數(shù)碼管，顯示此狀態(tài)的時(shí)間。（4）手控模式。設(shè)置兩個(gè)按鍵k1和k2，k1為南北方向強(qiáng)制放行，k2為東西方向強(qiáng)制放行。此時(shí)所有數(shù)碼管顯示9，強(qiáng)制放行方向（如南北）綠燈，另一方向紅燈。按兩次跳回原來(lái)的狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.3.1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)本設(shè)

22、計(jì)系統(tǒng)主要由一下幾個(gè)模塊組成：（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)。最小系統(tǒng)主要包括時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。時(shí)鐘電路用于在需要時(shí)產(chǎn)生上升沿（或下降沿），是系統(tǒng)能夠運(yùn)行。復(fù)位電路也是非常關(guān)鍵的，當(dāng)程序跑飛（運(yùn)行不正常）或死機(jī)（停止運(yùn)行）時(shí)，就需要進(jìn)行復(fù)位5。（2）人行道led指示。每個(gè)方向由兩個(gè)紅色和綠色的led指示行人的通行禁行狀態(tài)。（3）數(shù)碼管時(shí)間顯示模塊。雙位數(shù)碼管顯示當(dāng)前狀態(tài)下的剩余時(shí)間，當(dāng)強(qiáng)制放行時(shí)，數(shù)碼管顯示9。（4）按鍵模塊。設(shè)置兩個(gè)按鍵k1、k2，用于控制某個(gè)方向強(qiáng)制通行。（5）機(jī)動(dòng)車道led顯示模塊。每個(gè)方向設(shè)置4個(gè)led指示車輛的通行狀態(tài)。2.3.2 組成結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖2.1所示6。圖

23、2.1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)3. 單片機(jī)城市交通燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)主要芯片介紹3.1.1 stc89c516rd+stc89c516rd+單片機(jī)是深圳宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾/高速/低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇。內(nèi)部集成max810專用復(fù)位電路，當(dāng)時(shí)鐘頻率在6mhz時(shí)，該復(fù)位電路是可靠的；當(dāng)時(shí)鐘頻率在12mhz時(shí)，該復(fù)位電路勉強(qiáng)可用。在要求不高的情況下，可在復(fù)位腳外接電阻電容復(fù)位。stc89c516rd+的主要性能如下：（1）增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容

24、傳統(tǒng)8051。（2）工作電壓：5.5v3.8v（5v單片機(jī)）/3.8v2.4v（3v單片機(jī)）。（3）工作頻率范圍：040mhz，相當(dāng)于普通8051的080mhz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48mhz。（4）用戶應(yīng)用程序空間：4k/6k/7k/8k/10k/12k/13k/16k/32k/40k/48k/56k/61k字節(jié)。（5）片上集成1280字節(jié)或512字節(jié)或256字節(jié)ram。（6）通用i/o口（35/39個(gè)），復(fù)位后為：p1/p2/p3/p4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)i/o口）。p0口是開漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為i/o 口用時(shí)，需加上拉電阻。（7）isp（在系統(tǒng)可編程

25、）/ipa（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器。可通過(guò)串口（rxd/p3.0，txd/p3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。（8）具有eeprom功能。（9）看門狗功能。（10）內(nèi)部集成max810專用復(fù)位電路，外部晶體12mhz以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路，復(fù)位腳可直接接地。（11）共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器0還可以當(dāng)成2個(gè)8位定時(shí)器使用。（12）外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，power down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)方式喚醒。（13）通用異步串行口（uart），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)uart。（14）工作溫度范圍：-40+85°c（工

26、業(yè)級(jí)）/075°c（商業(yè)級(jí)）。（15）封裝：lqfp-44，pdip-40，plcc-447。stc90c516rd+芯片引腳圖如圖3.1所示。圖3.1 stc89c516rd+芯片引腳圖3.1.2 74ls0404是六組反相器，共有54/7404、54/74h04、54/74s04、54/74ls04 四種線路結(jié)構(gòu)形式，其主要電特性的典型值如圖3.2所示8：圖3.2 04的主要電特性典型值雙列直插封裝的74ls04的邏輯圖如圖3.3所示：圖3.3 74ls04的邏輯圖其引出端符號(hào)功能為：1a6a為輸入端，1y6y為輸出端。其功能表如表3.1所示：表3. 74ls04的功能表輸 入輸

27、 出aylhhl3.2 單片機(jī)初始化程序初始化程序無(wú)論以什么工具和語(yǔ)言編程都是必不可少的。初始化程序的簡(jiǎn)潔明了對(duì)后面程序的編寫有很大的幫助。初始化程序作用主要有：（1）設(shè)定與定時(shí)器、中斷、串口相關(guān)的特殊功能寄存器；（2）設(shè)定各io口的初始狀態(tài)，比如將連接鍵盤的輸入輸出口均設(shè)為1，紅外發(fā)射電路的初始狀態(tài)；（3）內(nèi)存中需要賦初值的寄存器賦初值，比如上電后要顯示的內(nèi)容最好先賦個(gè)初值；（4）打開中斷允許、啟動(dòng)定時(shí)器（這一步也可根據(jù)具體需要放在前面或其它地方）；（5）開始主程序循環(huán)9。在本設(shè)計(jì)中，定義、初始化程序如下：#defineucharunsigned char#defineuintunsigne

28、d int#include<reg52.h>/*定義控制位*/sbit ew_led2=p23; /ew_led2控制位sbit ew_led1=p22; /ew_led1控制位sbit sn_led2=p21; /sn_led2控制位sbit sn_led1=p20; /sn_led1控制位sbit sn_yellow=p16; /sn黃燈sbit ew_yellow=p12; /ew黃燈sbit ew_red=p13; /ew紅燈sbit sn_red=p17; /sn紅燈sbit ew_green=p11; /ew綠燈sbit sn_green=p15; /sn綠燈sbit

29、ew_lgreen=p10; /ew左轉(zhuǎn)綠燈sbit sn_lgreen=p14; /sn左轉(zhuǎn)綠燈sbit ew_mangreen=p30; /ew人行道綠燈sbit sn_mangreen=p31; /sn人行道綠燈bit flag_sn_yellow; /sn黃燈標(biāo)志位bit flag_ew_yellow; /ew黃燈標(biāo)志位bitflag1; /按鍵中斷標(biāo)志位bit flag2; /按鍵中斷標(biāo)志位bitsw1; /倒計(jì)時(shí)單元標(biāo)志位inttime_ew; /東西方向倒計(jì)時(shí)單元inttime_sn; /南北方向倒計(jì)時(shí)單元uchar ew=60,sn=40,ewl=19,snl=19; /程序初

30、始化賦值，正常模式uchar ew1=40,sn1=60,ewl1=19,snl1=19; /用于存放修改值的變量uchar code table10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f; /09段選碼uchar code s8=0xd7,0xb7,0xe7,0xb7, 0x7d,0x7b,0x7e,0x7b; /交通信號(hào)燈控制代碼uint s1num=0,s2num=0,count,b,c,d,e;另外，為了編程方便，外部中斷和定時(shí)中斷模塊的初始化放在主程序中10。3.3 系統(tǒng)運(yùn)行的整體程序本系統(tǒng)主要由數(shù)碼管顯示程序，外部中

31、斷0外部中斷1程序和定時(shí)器0中斷程序和主程序組成。系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行流程如圖3.4所示11：圖3.4 系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行流程圖系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行的狀態(tài)切換程序如下12：/*s0狀態(tài)*/if(time_sn>5&&sw1=0&&time_ew>20)ew_mangreen=1; /ew人行道禁止sn_mangreen=0; /sn人行道通行 flag_ew_yellow=0; /ew關(guān)黃燈顯示信號(hào) p1=s0; /sn通行，ew紅燈 display(); /數(shù)碼管顯示/*s1狀態(tài)*/if(time_sn>=0&&time_sn<=5&

32、&sw1=0&&time_ew>=20)ew_mangreen=1; /ew人行道通行sn_mangreen=0; /sn人行道禁止ew_green=1; sn_green=1;sn_red=1; flag_sn_yellow=1; /sn開黃燈信號(hào)位ew_red=0; /sn黃燈亮，等待左拐信號(hào)，ew紅燈 display();/*s2狀態(tài)*/if(time_sn>5&&time_sn<20&&sw1=1&&time_ew<20)ew_mangreen=1; /ew人行道通行sn_mangreen=

33、0; /sn人行道禁止p1=s2; /sn左拐綠燈亮，ew紅燈display();flag_sn_yellow=0; /sn關(guān)黃燈顯示信號(hào)/*s3狀態(tài)*/if(time_sn>=0&&time_sn<=5&&sw1=1&&time_ew<=5)ew_mangreen=1; /ew人行道通行sn_mangreen=0; /sn人行道禁止ew_lgreen=1; sn_lgreen=1; ew_green=1; sn_green=1; sn_red=1;flag_sn_yellow=1; /sn開黃燈信號(hào)位ew_red=0; /sn

34、黃燈亮,等待停止信號(hào)，ew紅燈 display();/*s4狀態(tài)*/if(time_ew>5&&sw1=1&&time_sn>20) ew_mangreen=0; /ew人行道通行sn_mangreen=1; /sn人行道禁止flag_sn_yellow=0; /sn關(guān)黃燈顯示信號(hào)p1=s4; /ew通行，sn紅燈display();/*s5狀態(tài)*/if(time_ew>=0&&time_ew<=5&&sw1=1&&time_sn>=20)ew_mangreen=0; /ew人行道通行

35、sn_mangreen=1; /sn人行道禁止ew_green=1; sn_green=1; ew_red=1; flag_ew_yellow=1; /ew開黃燈信號(hào)位sn_red=0; /ew黃燈亮，等待左拐信號(hào)，sn紅燈display();/*s6狀態(tài)*/if(time_ew>5&&time_ew<20&&sw1=0&&time_sn<20)ew_mangreen=0; /ew人行道通行sn_mangreen=1; /sn人行道禁止flag_ew_yellow=0; /ew關(guān)黃燈顯示信號(hào)p1=s6; /ew左拐綠燈亮，sn紅

36、燈display();/*s7狀態(tài)*/if(time_ew>=0&&time_ew<=5&&time_sn<=5&&sw1=0)ew_mangreen=0; /ew人行道通行sn_mangreen=1; /sn人行道禁止ew_lgreen=1; sn_lgreen=1; ew_green=1; sn_green=1;ew_red=1; flag_ew_yellow=1; /en開黃燈信號(hào)位sn_red=0; /ew黃燈亮，等待停止信號(hào)，sn紅燈display();兩個(gè)按鍵分別用外部中斷0和中斷1，系統(tǒng)在自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中檢測(cè)到任何外

37、部中斷則轉(zhuǎn)為手動(dòng)控制模式13。按鍵中斷流程如圖3.5所示：圖3.5 按鍵中斷流程圖按鍵中斷程序如下所示14：void exint0(void)interrupt 0 using 1ex0=0;s1num+; if(s1num=1) flag1=1;tr0=0;b=time_ew; /存放自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)碼管數(shù)值 c=time_sn; time_ew=99; time_sn=99; if(s1num=2) flag1=0; time_ew=b; /恢復(fù)原來(lái)自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài) time_sn=c; s1num=0;tr0=1; ex0=1;124. 交通燈控制系統(tǒng)的仿真調(diào)試本系統(tǒng)在硬件和軟件設(shè)計(jì)結(jié)束后，必

38、須進(jìn)行硬件仿真，以測(cè)試系統(tǒng)的可行性和運(yùn)行穩(wěn)定性。在以單片機(jī)作為本系統(tǒng)控制核心芯片的背景下，本設(shè)計(jì)完全可以在proteus單片機(jī)硬件仿真設(shè)計(jì)軟件的平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的硬件仿真設(shè)計(jì)15。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖4.1所示：圖4.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)點(diǎn)擊仿真按鈕，程序調(diào)用初始化函數(shù)，進(jìn)入開機(jī)界面顯示，當(dāng)系統(tǒng)開機(jī)后，系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)sn綠燈，ew紅燈，sn人行道綠燈，ew人行道紅燈，sn數(shù)碼管以40秒倒計(jì)時(shí)，ew數(shù)碼管以60倒計(jì)時(shí)。按下sn強(qiáng)制導(dǎo)通按鍵，led指示燈狀態(tài)不變，數(shù)碼管變?yōu)?9。再按一次sn強(qiáng)制導(dǎo)通按鍵，數(shù)碼管跳回原來(lái)的狀態(tài)繼續(xù)自動(dòng)運(yùn)行。按下ew強(qiáng)制導(dǎo)通按鍵，ew變?yōu)榫G燈，ew人行道變?yōu)榫G燈

39、。sn變?yōu)榧t燈，sn人行道變?yōu)榧t燈。再按一次ew強(qiáng)制導(dǎo)通按鍵，系統(tǒng)跳回原來(lái)的狀態(tài)繼續(xù)自動(dòng)運(yùn)行。系統(tǒng)仿真運(yùn)行狀態(tài)如圖4.2所示：圖4.2 系統(tǒng)仿真運(yùn)行狀態(tài)經(jīng)過(guò)對(duì)各個(gè)狀態(tài)的反復(fù)仿真調(diào)試，每個(gè)模塊都能完美運(yùn)行，基本達(dá)到了城市交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。175. 結(jié)語(yǔ)本文設(shè)計(jì)的城市交通燈控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)當(dāng)前城市交通環(huán)境現(xiàn)狀分析，閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)當(dāng)前交通控制技術(shù)有了比較深入的了解，根據(jù)交通運(yùn)輸業(yè)和道路發(fā)展的需要，采用以stc89c51rd+單片機(jī)作為控制核心，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了其他硬件選型和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)在多次調(diào)試，分析并驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的可行性。在開發(fā)過(guò)程中，運(yùn)用了protues開發(fā)軟件，在編程

40、方面使用了c語(yǔ)言，最終實(shí)現(xiàn)城市交通燈自動(dòng)控制。課題完成的主要工作與結(jié)論如下：(1) 閱讀了大量資料，對(duì)交通控制系統(tǒng)進(jìn)行了綜合分析，明確了論文的方向，確定了基于80c51單片機(jī)的研究與設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)方案。(2) 分析了具體要求，題注硬件總體設(shè)計(jì)方案，對(duì)硬件進(jìn)行了選型。(3) 深入分析、總結(jié)了系統(tǒng)軟件部分的原理，基于protues進(jìn)行了軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。(4) 經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本系統(tǒng)準(zhǔn)確達(dá)到了本次設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)而驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性。設(shè)計(jì)過(guò)程不是一帆風(fēng)順，遇到不少問(wèn)題。如在protues仿真時(shí)沒有考慮有些驅(qū)動(dòng)電流的大小，導(dǎo)致硬件中l(wèi)ed不亮或者暗淡的問(wèn)題。在經(jīng)過(guò)努力查閱資料和請(qǐng)教導(dǎo)師后，最后把遇到的問(wèn)題

41、基本上解決了，達(dá)到了設(shè)計(jì)的基本要求。在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的過(guò)程中，鍛煉了我解決問(wèn)題的能力，讓自己變得更加成熟、細(xì)心，考慮問(wèn)題更加全面了。本次設(shè)計(jì)經(jīng)歷也讓我對(duì)交通控制系統(tǒng)有了更深入的認(rèn)識(shí)，也了解到現(xiàn)有交通控制系統(tǒng)存在的不足。希望通過(guò)努力，最終能將本系統(tǒng)修改為可以指揮交通的應(yīng)用型系統(tǒng)，彌補(bǔ)現(xiàn)有交通控制系統(tǒng)的不足，為交通系統(tǒng)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。參考文獻(xiàn)1 賴捷.紅綠燈的發(fā)展史j.看歷史.2010:5-18.2 周蔚吾.道路交通信號(hào)燈控制設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)m.第三版.北京:知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社,2009:162-170.3 劉學(xué)軍.城市交通存在的問(wèn)題及對(duì)策分析j.今日中國(guó).2009:25-33.4 張毅鋼.單片機(jī)原

42、理及應(yīng)用m.第三版.上海:高等教育出版社,2008:113-131.5 張毅坤.單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用m.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,1998:2-17.6 郭天祥.新概念51單片機(jī)c語(yǔ)言教程m.北京:電子工業(yè)出版社,2009:152-165.7 沙占友,孟志永,王彥朋.單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)m.北京:電子工業(yè)出版社,2006:87-96.8 余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程m.第三版.上海:高等教育出版社,2006:148-161.9 譚浩強(qiáng).c程序設(shè)計(jì)教程m.北京:清華大學(xué)出版社,2004:22-36.10 葉挺秀.應(yīng)用電子學(xué)m.第二版.杭州:浙江大學(xué)出版社,2007:148-160.11

43、 周景潤(rùn).peoteus在mcs-51arm7系統(tǒng)中的應(yīng)用百例m.北京:電子工業(yè)出版社,2006:196-214.12 霍頓.c語(yǔ)言入門經(jīng)典m.第二版.北京:清華大學(xué)出版社,2008:77-89.13 陳光東,趙性初.單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)m.第二版.武漢:華中理工大學(xué)出版社,1993:50-68.14 劉娟.單片機(jī)c語(yǔ)言與protues仿真技能實(shí)訓(xùn)m.北京:中國(guó)電力出版社,2007:92-106.15 p. f. ruedi, p. heim, a. mortara. interface circuit for metal-oxide gas sensor. custom integr

44、ated circuits, ieee conferencej.2001: 109-112.致謝在本次設(shè)計(jì)論文完成之際，首先要對(duì)我的指導(dǎo)老師表示真摯的謝意。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，在論文寫作期間，正是指導(dǎo)老師精辟的指點(diǎn)，我才能完成設(shè)計(jì)。其次要感謝大學(xué)四年來(lái)各位老師的悉心教導(dǎo)，他們教會(huì)了我各科的基本知識(shí)，本次設(shè)計(jì)是圍繞單片機(jī)展開的，需要用到電路，數(shù)字電路，模擬電路，c語(yǔ)言設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。還要感謝和我共同合作本次設(shè)計(jì)的隊(duì)友，在設(shè)計(jì)過(guò)程中他一些獨(dú)到的看法也為本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容增添了色彩。在老師的指導(dǎo)下，同學(xué)們的幫助下，加上個(gè)人的努力，本設(shè)計(jì)和論文得以順利完成。由于本人學(xué)識(shí)有限，本次的設(shè)計(jì)和論文難免出現(xiàn)一些錯(cuò)誤，希望各位老師對(duì)本設(shè)計(jì)提出寶貴的意見。附 錄附錄a 單片機(jī)和原理圖 單片機(jī)和原理如圖 a所示：圖a 單片機(jī)和原理圖 附錄b 設(shè)計(jì)源程序#defineucharunsigned char#defineuintunsigned int#include<reg52.h>/*定義控制位*/sbit ew_led2=p23; /ew_led2控制位sbit ew_led1=p22; /ew_led1控制位sbit sn_led2=p21; /sn_led2控制位sbit sn_led1=p20; /sn_led1控制位sbit sn_yellow=p16; /sn黃燈sbi