單片機的簡單交通燈控制設計

交通燈的單片機控制設計河南城建學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 摘要PAGEPAGEI-PAGEIII摘要交通燈安裝在各個路口上，成為疏導交通工具有效的手段，單片機是微型計算機的一個重要分支，特別適用于控制領域，故又稱為微控制器，對基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)進行了設計。本系統(tǒng)采用美國ATMEL公司生產的單片機AT89S51，以及其它芯片來設計交通燈控制。實現了通過AT89S51芯片的P1口設置紅、綠燈點亮的功能，通過AT89S51芯片的RXD、TXD輸入、輸出設置顯示時間。單片機系統(tǒng)采用的直流供電。系統(tǒng)功能為：以MCS-51系列單片機作為控制核心，設計并制作交通燈控制系統(tǒng)，東西南北四個方向具有直行通行指示燈。在對系統(tǒng)功能分析的基礎上，提出了三種設計方案，經比較，選擇性能較優(yōu)的LED動態(tài)循環(huán)顯示方案進行了設計。設計包括硬件和軟件兩大部分。硬件部分包括單片機時鐘電路、時間顯示、交通燈顯示，報警模塊等部分。選用Atmel公司的AT89S51單片機作為控制核心，東西南北四個方向設置了LED時間顯示和交通燈顯示，時間顯示采用二位LED顯示器，交通燈顯示則采用紅綠黃單色高亮發(fā)光二極管來模擬。軟件采用了模塊化的設計方法，主要分為主程序、定時器中斷服務子程序、倒計時顯示子程序、交通燈模擬顯示子程序四部分。關鍵詞:交通燈；單片機；AT89S51PAGE21河南城建學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 摘要AbstractTrafficlightcontrolsystembasedonSCM(SingleChipMicrocomputer)isdesignedinthispaper.SystemrequiresthatMCS-51seriesSCMisusedasCPU.Trafficlightcontrolsystemshouldbedesignedandmade.Therearefourgroupslightwhichindicatetoturnleft,turnright,andgostraightaheadandpedestrianaccessineast,west,northandsouthfourdirections.Timershowstrafficconversionremaindertime.Whenspecialvehicles,suchas119,120gothrough,thesystemcanautomaticallyallowspecialvehiclesrunningandothervehiclesisprohibited.Basedonanalysisofthesystemfunctions,threeschemesareputforward.Bycomparison,LEDdynamiccycledisplayschemehasbetterfunctionsanditisselectedtobedesigned.Thedesignincludeshardwarepartandsoftwarepart.Hardwarehasthreeparts.TheyareSCMsystem,LEDtimedisplay,trafficlights.AT89S51SCMisselectedascontrolCPU.LEDdisplayandtrafficlightsaresetineast,west,northandsouthfourdirections.ThreeLEDmonitorsareusedtoshowtime.Highlightandred-greentwocolortrafficlightsareusedastrafficlights.Softwareisdesignedbymodule.Itisdividedintomainprogram,timerinterruptingservicesubroutine,LEDdisplaysubroutine,trafficdisplaysubroutine.Keywords:Trafficlight；SCM；AT89S51河南城建學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 目錄河南城建學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 目錄目錄摘要 I1、緒論 11.1課題背景 11.1.1課題研究的意義 11.1.2課題研究的動態(tài) 11.2課題內容 21.2.1課題研究的主要內容 21.2.2預期達到的成果 22、系統(tǒng)工作原理及設計方案 32.1設計原理 32.2方案論證 42.2.1顯示界面方案 42.3單片機概述 53、硬件電路的設計 83.1時鐘電路和復位電路 83.1.1時鐘電路 83.2.2復位電路 83.2控制模塊 93.3信號燈模塊 103.4顯示模塊 113.4.1數碼管介紹 113.4.2LED顯示器的顯示方法 123.5報警模塊 133.6按鍵模塊 134、程序設計與流程圖 154.1主程序模塊 154.2信號燈模塊 154.3顯示模塊 164.4中斷服務模塊 19結論 21參考文獻 22致謝 23附錄A：源程序 24附錄B：電路圖 29河南城建學院專科畢業(yè)設計（論文） 緒論1、緒論1.1課題背景1.1.1課題研究的意義國民經濟的迅速發(fā)展，城市街道車輛大幅度增長，給城市交通帶來巨大壓力，交通擁堵已經成為影響城市可持續(xù)發(fā)展的一個全局性問題。而街道各十字路口，又是車輛通行的瓶頸所在。已有的許多建立在精確模型基礎上的交通系統(tǒng)控制方案都存在著一定的局限性。研究車輛通行規(guī)律，找出提高十字路口車輛通行效率的有效方法，對緩解交通阻塞，提高暢通率具有十分現實的意義。微控技術的日益完善和發(fā)展，單片機的應用在不斷走向深入，使它的應用比定導致傳統(tǒng)的控制技術從根本上發(fā)生變革。也就是說單片機應用的出現是對傳統(tǒng)控制技術的革命。它在工業(yè)控制、數據采集、智能化儀表、機電一體化、家用電器等領路得到了廣泛應用，極大的提高了這些領域的技術水平和自動化控制。因此單片機的開發(fā)應用已成為高技術工程領域的一項重大課題。因此了解單片機知識，掌握單片機的應用技術具有重大的意義。交通燈是交管部分管理城市交通的重要工具。現在交通燈一般設在十字路口，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈，加上一個倒計時的顯示計時器來控制行車，對于一般情況下的安全行車、車輛分流發(fā)揮著作用。目前絕大部分交通燈其時間都是設定好的，采用的是單段式定時控制或多段式定時控制。1.1.2課題研究的動態(tài)交通燈系統(tǒng)多采用單片機或者各種門電路控制，甚至還存在人工控制交通燈，這些控制裝置盡管成本較低，但是可靠性能較差，而且電子裝置容易受高頻信號的干擾，致使控制出現錯亂，影響正常的交通次序。改用單片機控制，則可大大改善以上提到的問題，是其在定時的準確性和可靠性大大提高。面向21世紀的智能化汽車的交通運輸系統(tǒng)應使車、路高度智能化，使人、車、路三者合一，逐步實現汽車在公路上自動安全地運行。為解決交通堵塞，交通事故的國際難題而發(fā)展起來的智能交通系統(tǒng)，是將先進的信息技術，數據通訊和傳輸技術、電子自動控制技術及計算機處理技術等有效地用于整個地面運輸管理體系，全方位發(fā)揮作用的實時、準確、高效的公路綜合管理系統(tǒng)。智能交通系統(tǒng)是指人們將先進的信息技術、數據通訊傳輸技術、電子控制技術、傳感器技術以及計算機處理技術等有效地綜合運用于整個運輸體系中，從而建立起的一種在大范圍內、全方位發(fā)揮作用的實時、準確、高效的運輸綜合管理系統(tǒng)。實施智能交通系統(tǒng)工程不僅能夠提高交通的效益與效率，增強交通安全性，而且有利于合理利用土地與能源，甚至對于國民經濟的持續(xù)發(fā)展與社會經濟效益的全面提高都是至關重要的1.2課題內容1.2.1課題研究的主要內容隨著社會經濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關注。人、車、路三者關系的協(xié)調，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數據監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。隨著城市機動車量的不斷增加，許多大城市出現了交通超負荷運行的情況，因此，有些城市紛紛修建城市高速道路。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒有充分發(fā)揮出預期的作用。該篇文章根據單片機具有物美價廉、功能強、使用方便靈活、可靠性高等特點，提出了一種用MCS-51單片機自動控制交通信號燈及時間顯示的方法，同時給出了軟硬件的實現方法，為交通指揮自動化提供了一種新的廉價手段，具有一定的推廣意義。雖然簡單，但是對于研究單片機，初步的學習具有重要意義。而且伴隨著城市化進程的加快，交通擁堵現象日益嚴重如何對交通進行管理成為很多成日急需解決的問題。顯然交通燈在其中起著不可或缺的作用。作為本次設計的交通燈，控制的具體要求如下：

（1）信號燈受一個起動開關控制，當起動開關接通時，信號系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當起動開關斷開時，所有信號燈都熄滅。

（2）南北綠燈和東西綠燈不能同時亮，如果同時亮時應關閉信號燈系統(tǒng)，并報警。

（3）南北紅燈亮維持25S。在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮，并維持20S。到20S時，東西綠燈閃爍，閃爍3S后熄滅。在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持2S。到2S時，東西黃燈熄，東西紅燈亮。同時，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。

（4）東西紅燈亮維持30S。南北綠燈亮維持25S。然后閃爍3S，熄滅。同時南北黃燈亮，維持2S后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。

（5）周而復始。1.2.2預期達到的成果通過本次設計，實現十字路口交通燈的信號燈的控制，來指導東西南北四個方向的車輛的通行，維持十字路口的正常車輛通行秩序，保證車輛的通行安全，減少不必要的交通事故。不過這個設計只適用于簡單的路口的信號燈控制。這只是交通信號燈設計中的初級設計，交通燈的設計的研究深度還是很大的，通過這次設計，使得我們將所學的知識與實際生活中的應用結合。河南城建學院?？飘厴I(yè)設計（論文）系統(tǒng)工作原理及設計方案2、系統(tǒng)工作原理及設計方案2.1設計原理隨著城市化進程的加快，交通擁堵現象日益嚴重如何對交通進行管理成為很多成日急需解決的問題。顯然交通燈在其中起著不可或缺的作用。設計一個十字路口交通燈控制電路，根據設定好的周期時間能夠指揮車輛在十字路口完成各個路口不同時段的直行運行。采用AT89S51單片機作為控制器，通行倒計時顯示采用LED數碼管，通行指示燈采用發(fā)光二極管，LED顯示采用動態(tài)掃描，以節(jié)省端口數。按以上系統(tǒng)構架設計，AT89S51單片機端口剛好滿足要求。該系統(tǒng)具有電路簡單，設計方便，耗電較少，可靠性高等特點。S0：南北紅燈亮，東西綠燈亮，持續(xù)時間20s。S1:南北紅燈亮，東西綠燈閃三次，持續(xù)時間3s。S2：南北紅燈亮，東西黃燈亮，持續(xù)時間2s。S3:東西紅燈亮，南北綠燈亮，持續(xù)時間25s。S4：東西紅燈亮，南北綠燈閃三次，持續(xù)時間3s。S5：東西紅燈亮，南北黃燈亮，持續(xù)時間2s。然后再依次循環(huán)。信號燈的狀態(tài)表如下所示。表2.1狀態(tài)表狀態(tài)無南北方向東西方向十六進制值P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0紅黃綠紅黃綠S0000111101EHS1000111101EH000111111FHS2000111011DHS30011001133HS40011001133H001110113BHS5001010112BH注：（1）0表示燈亮，1表示燈滅。采用單片機的I/O口P3直接和交通燈連接，P0、P2口通過限流電阻接LED數碼管?？刂瞥绦蚍旁趩纹瑱C的ROM中，在十字路口的四組紅、黃、綠交通燈中，由單片機P1.0-P1.5控制，由于交通燈為發(fā)光二極管且陽極通過限流電阻和電源正極連接，因此I/O口輸出低電平時，與之相連的相應指示燈會亮，并通過LED數碼管顯示時間倒計時。I/O輸出高電平時，相應指示燈會滅。根據具體的功能，該控制器分為以下幾個功能模塊：數碼管顯示模塊，聲音報警模塊，指示燈顯示模塊，數碼顯示模塊等。通過各模塊的控制和調用可以實現交通燈控制器的基本功能。各模塊之間結構圖如圖2-1。AAT89S51串行口計算機按鈕開關數碼管指示燈揚聲器圖2-1系統(tǒng)組成結構框圖2.2方案論證2.2.1顯示界面方案該系統(tǒng)要求完成倒計時的功能?；谏鲜鲈颍覀兛紤]了兩種方案：方案一：完全采用LED顯示。這種方案可以顯示各種符號和數碼字符，這種方案既滿足系統(tǒng)功能要求，又減少了系統(tǒng)實現的復雜度。方案二：完全采用點陣式LCD顯示。這種方案實現復雜，且須完成大量的軟件工作；但功能強大，可方便的顯示各種英文字符，漢字，圖形等。利用這很容易實現交通燈在緊急情況下處理能力。綜上所述，第一方案就可以滿足題目的要求，而且使系統(tǒng)變的簡單可行。根據方案一，我們采用LED的靜態(tài)顯示原理。靜態(tài)顯示是指數碼管顯示某一字符時，相應的發(fā)光二極管恒定導通或恒定截止。這種顯示方式的各位數碼管相互獨立，公共端固定接地（共陰極）或接正電源（共陽極）。每個數碼管的8個字段分別與8位I/O口輸出的一位相連。I/O口只要有段碼輸出，相應字符就顯示來來，并保持不變，直到I/O口輸出新的段碼。2.2.2LED連接方案關于LED的顯示的不同，我們可以討論兩種連接方案。方案一：采用靜態(tài)顯示方式，較小的電流即可獲得較高的亮度且占用CPU時間少，編程簡單，顯示便于監(jiān)測和控制。但其硬件電路復雜，成本高，只適合于顯示位數較少的場合。多位靜態(tài)顯示接口應用，如要用P1口顯示多位，則每位數碼管都應有各自的鎖存、譯碼及驅動器。還需有相應的位選通電路，位選通電路輸出位碼。單片機通過對位、段的相應控制實現多位靜態(tài)顯示。方案二：采用動態(tài)顯示接口方式，動態(tài)顯示是一位一位地輪流點亮各位數碼管，這種逐位點亮顯示器的方式稱為位掃描。通常，各位數碼管的段選線相應地并聯在一起，由一個8位的I/O口控制，各位的位選線（共陰極或共陽極）由另外的I/O口線控制。動態(tài)方式顯示時，各數碼管分時輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示，必須采用掃描方式，即在某一時刻只選通一位數碼管，并送出相應的段碼，在另一時刻選通另一位數碼管，并送出相應的段碼。依此規(guī)矩循環(huán)，即可使各位數碼管顯示需要顯示的字符。雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應，只要每位顯示間隔時間足夠短就可以給人以同時顯示的感覺。采用動態(tài)顯示方式比較節(jié)省I/O口，硬件電路也較靜態(tài)顯示簡單，所以我們選擇第二種方案實現系統(tǒng)的顯示功能。單片機概述單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機，它最早是被用在工業(yè)控制領域。單片機由芯片內僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設備當中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。單片微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是一種非?；钴S和頗具有生命力的機種。單片微型計算機簡稱單片機，特別適用于工業(yè)控制領域，因此又稱為微控器。單片機芯片的引腳示意圖如圖2.2所示。圖2.2單片機芯片示意圖該系統(tǒng)的核心部件是單片機說以單片機得選擇很重要，為了完成單片機遇上位機的通信，所以選擇AT89S51系列的單片機，該單片機完全兼容傳統(tǒng)的8051單片機。AT89S51是MCS-51系列單片機的典型產品，我們就這一代表性的機型進行系統(tǒng)的講解。89S51單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數據存儲器(RAM)、定時/計數器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數據總線、地址總線和控制總線等三大總線，現在我們分別加以說明：1、中央處理器中央處理器(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。2、數據存儲器(RAM)AT89S51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，運算的中間結果或用戶定義的字型表。3、程序存儲器(ROM)AT89S51共有4KB掩膜ROM，最大可擴展64K字節(jié)，用于存放用戶程序，原始數據或表格。4、定時/計數器：AT89S51有兩個16位的可編程定時/計數器，以實現定時或計數產生中斷用于控制程序轉向。5、并行輸入輸出(I/O)口：AT89S51共有4組8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于對外部數據的傳輸。6、中斷系統(tǒng)AT89S51具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。本設計使用的是單片機作為核心的控制元件，使得電路的可靠性比較高，功能也比較強大，而且可以隨時更新系統(tǒng)，根據道路情況適時調整交通燈的狀態(tài)，全面有效地利用交通燈指示交通情況。AT89S51單機的電源線有以下兩種：（1）VCC：+5V電源線。電源線（2）GND：接地線。河南城建學院專科畢業(yè)設計（論文） 硬件電路設計3、硬件電路的設計3.1時鐘電路和復位電路3.1.1時鐘電路系統(tǒng)的時鐘電路設計是采用的內部方式，即利用芯片內部的振蕩電路。AT89單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構成并聯諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為30pF。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。圖3.1時鐘電路外部方式的時鐘很少用，若要用時，只要將XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器就行。對外部振蕩信號無特殊要求，只要保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。3.2.2復位電路使CPU進入初始狀態(tài)，從0000H地址開始執(zhí)行程序的過程叫系統(tǒng)復位。從實現系統(tǒng)復位的方法來看，系統(tǒng)復位可分為硬件復位和軟件復位。硬件復位必須通過CPU外部的硬件電路給CPU的RESET端加上足夠的時間高電位才能實現。上電復位、人工按鈕復位和硬件看門狗復位都是硬件復位。硬件復位后，各專用寄存器均被初始化，且對片內通用寄存器沒有影響。軟件復位就是用一系列指令來模擬硬件復位功能，最后通過轉移指令使程序從0000H地址開始執(zhí)行。對各專用寄存器的復位操作是容易的，也沒必要完全模擬，可根據實際情況需要在主程序初始化完成。本次設計的復位是由外部的復位電路來實現的，即人工按鈕實現。復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復位電路。復位電路如圖3.2所示。圖3.2復位電路3.2控制模塊控制模塊電路如圖所示。AT89S51的P1口用于控制南北東西通行燈，P3，P2，P0口用于2位LED顯示器的段碼控制。/VPP接＋5V電源端，晶振及復位按典型電路設計，晶振頻率為12MHz?？刂颇K電路圖如圖3.3所示。圖3.3控制系統(tǒng)3.3信號燈模塊由12個LED來實現紅綠燈狀態(tài)，若直接接在單片機的相關口線，路口倒計時的顯示就不能實現，所以本次設計中采用一種比較簡單電路如圖3.4所示。圖3.4燈控制電路觀察圖可以看出：四組發(fā)光管（每組含有紅，黃，綠三種燈各一個）一端連接在單片機上，另一端接地。圖中電阻串聯的二極管的作用是為了分壓，防止因上下兩組發(fā)光管分壓不同導致邏輯的錯誤，以及防止由于在導電的瞬間電壓過高損壞二極管。共四組和上述相同的電路分別代表東西南北四個方向的紅綠燈，使用單片機軟件系統(tǒng)對二極管控制，低電平驅動。從而控制十字路口交通燈的燈滅和燈亮情況。3.4顯示模塊3.4.1數碼管介紹LED顯示器的顯示控制方式按驅動方式可分成靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式兩種。對于多位LED顯示器，通常都是采用動態(tài)掃描的方法進行顯示，其硬件連接方式如系統(tǒng)原理圖。在動態(tài)方式中，逐個地循環(huán)地點亮各位顯示器。這樣雖然在任一時刻只有一位顯示器被點亮，但是由于人眼具有視覺殘留效應，看起來與全部顯示器持續(xù)點亮效果完全一樣。本次采用四組兩個數碼管，同時為了節(jié)省口資源，采用串口顯示的方式驅動數碼管。數碼管的圖示如圖3.5所示。圖3.5數碼管3.4.2LED顯示器的顯示方法在單片機系統(tǒng)中，通常用LED數碼顯示器來顯示各種數字或符號。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點，因此使用非常廣泛。七段LED顯示器由八個發(fā)光二極管組成。其中7個長條形的發(fā)光管排列成“日”字形，另一個圓點形的放光管在顯示器的右下角作為顯示小數點用，它能顯示各種數字及部分英文字母。LED顯示器有兩種不同的形式：一種是8個發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱為共陽極LED顯示器；另一種是8個發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱為共陰極LED。圖3.6為共陰極LED顯示器。圖3.6共陰極共陰和共陽結構的LED顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。當二極管導通時，相應的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示各種字符。8個筆劃段hgfedcba對應于一個字節(jié)（8位）的D7D6D5D4D3D2D1D0,于是用8位二進制碼就可以表示欲顯示字符的字型代碼。例如，對于共陰LED顯示器，當公共陰極接地（為零電平），而陽極hgfedcba各段為0111011時，顯示器顯示"P"字符，即對于共陰極LED顯示器，“P”字符的字形碼是73H。如果是共陽LED顯示器，公共陽極接高電平。本系統(tǒng)采用動態(tài)掃描顯示接口電路，動態(tài)顯示接口電路是把所有顯示器的8個筆劃段a-h同名端連在一起，而每一個顯示器的公共極COM各自獨立地受I/O線控制。CPU向字段輸出口送出字型碼時，所有顯示器接收到相同的字型碼，但究竟是哪個顯示器亮，則取決于COM端。也就是說我們可以采用分時的方法，輪流控制各個顯示器的COM端，使各個顯示器輪流點亮。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮時間是極為短暫的（約1ms），但由于人的視覺暫留現象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數據，不會有閃爍感。常用的LED顯示器有LED狀態(tài)顯示器（俗稱發(fā)光二極管）、LED七段顯示器（俗稱數碼管）和LED十六段顯示器。發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài)，用于系統(tǒng)狀態(tài)顯示；數碼管用于數字顯示；LED十六段顯示器用于字符顯示。本次設計采用共陽極的數碼管接法。3.5報警模塊報警電路使用的蜂鳴器是廣泛應用于各種電子產品的一種元器件，它用于提示、報警、音樂等許多應用場合。蜂鳴器與家用電器上面的喇叭在用法上也有相似的地方，通常工作電流比較大，電路上的TTL電平基本上驅動不了蜂鳴器，需要增加一個電流放大的電路才可以，這一點與家用電器中的功放有相似之處三極管的B極通過AT89S51單片機的P3.7腳控制，通過網絡標號ALARM電氣連接。當P3.7腳為高電平時三極管截止，蜂鳴器不叫，當P3.7腳為低電平時三極管導通，蜂鳴器發(fā)出聲音，使用電路圖如圖3.7所示。圖3.7報警電路3.6按鍵模塊在單片機應用系統(tǒng)中，除了復位按鍵有專門的復位電路及專一的復位功能外，其它按鍵都是以開關狀態(tài)來設置控制功能或輸入數據的。當所設置的功能鍵或數字鍵按下時，計算機應用系統(tǒng)應完成該按鍵所設定的功能，鍵信息輸入是與軟件結構密切相關的過程。對于一組鍵或一個鍵盤，總有一個接口電路與CPU相連。CPU可以采用查詢或中斷方式了解有無將鍵輸入，并檢查是哪一個鍵按下，將該鍵號送入累加器ACC，然后通過跳轉指令轉入執(zhí)行該鍵的功能程序，執(zhí)行完后再返回主程序。微機鍵盤通常使用機械觸點式按鍵開關，其主要功能是把機械上的通斷轉換成為電氣上的邏輯關系。也就是說，它能提供標準的TTL邏輯電平，以便與通用數字系統(tǒng)的邏輯電平相容。機械式按鍵再按下或釋放時，由于機械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時間的觸點機械抖動，然后其觸點才穩(wěn)定下來。抖動時間的長短與開關的機械特性有關，一般為5~10ms，在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導致判斷出錯，即按鍵一次按下或釋放被錯誤地認為是多次操作，這種情況是不允許出現的。為了克服按鍵觸點機械抖動所致的檢測誤判，必須采取去抖動措施。這一點可從硬件、軟件兩方面予以考慮。在鍵數較少時，可采用硬件去抖，而當鍵數較多時，采用軟件去抖。而在本次設計中，牽涉到的按鍵雖然較少，但是從經濟角度考慮，以及結合實際情況，所以還是認為采用軟件消抖比較合適。如圖3.8所示：圖3.8鍵合斷時的電壓抖動河南城建學院專科畢業(yè)設計（論文）程序設計與流程圖4、程序設計與流程圖4.1主程序模塊先是各個變量，端口的初始化，然后進行信號燈程序的循環(huán)執(zhí)行環(huán)節(jié)，隨之的是數碼管對應的顯示剩余秒數，依次按步執(zhí)行，如果在某一時刻出現了東西南北綠燈同時亮，那么執(zhí)行中斷程序，使得所有的燈都滅，然后等待檢修故障，再通過復位按鈕，使得程序從新開始執(zhí)行。主程序流程圖如圖4-1所示：開始開始各變量、端口初始化信號燈子程序顯示子程序中斷信號中斷子程序否是圖4-1主程序流程圖4.2信號燈模塊下面的是信號燈的程序流程，先是S0：南北紅燈亮，東西綠燈亮，持續(xù)時間20s；S1:南北紅燈亮，東西綠燈閃三次，持續(xù)時間3s；S2：南北紅燈亮，東西黃燈亮，持續(xù)時間2s；S3:東西紅燈亮，南北綠燈亮，持續(xù)時間25s；S4：東西紅燈亮，南北綠燈閃三次，持續(xù)時間3s；S5：東西紅燈亮，南北黃燈亮，持續(xù)時間2s。就這么依次循環(huán)。信號燈流程圖如圖4.2所示。開始開始南北紅燈亮，東西綠燈亮，持續(xù)20s南北紅燈亮，東西綠燈亮，持續(xù)20s 南北紅燈亮，東西綠燈閃爍3s南北紅燈亮，東西綠燈閃爍3s南北紅燈亮，東西黃燈亮，持續(xù)2s南北紅燈亮，東西黃燈亮，持續(xù)2s東西紅燈亮，南北綠燈亮，持續(xù)25s東西紅燈亮，南北綠燈亮，持續(xù)25s東西紅燈亮，南北綠燈閃爍3s東西紅燈亮，南北綠燈閃爍3s東西紅燈亮，南北黃燈亮2s東西紅燈亮，南北黃燈亮2s圖4.2信號燈順序流程圖4.3顯示模塊顯示程序采用動態(tài)顯示，由位碼控制那一個數碼管顯示，由段碼控制數碼管顯示什么數值，根據中斷程序顯示時間來查表顯示數值，兩位數碼管逐個點亮，同時每顯示一次判斷倒計時是否結束？沒有沒有結束繼續(xù)顯示，顯示完了從頭開始進入下一個階段的顯示。如圖4.3所示：初始化初始化取數查表取段碼段碼送顯示口位碼送控制口調用延時子程序子程序返回圖4.3顯示程序流程圖經過初始化后，通過查詢相應的信號燈的狀態(tài)，將相關信號傳送到數碼管，通過相關的轉換程序以及延時程序，將剩余時間以倒計時的形式顯示出來。東西向數碼管先是顯示25s，此時為東西向通行，南北紅燈禁行。其中前20秒是綠燈亮，然后有3s是綠燈閃爍，最后是黃燈亮2s，然后轉東西向紅燈，紅燈要亮30s，此時是東西向禁止行車，而南北向通行。等紅燈倒計時結束后，就轉到顯示25s的狀態(tài)，依次循環(huán)。東西向數碼管的顯示流程如圖4.4所示。開始開始初始態(tài)顯示25S減一減到二？顯示2s減一減到零？顯示30s減一減到零？NYNYNY圖4.4東西向數碼管的顯示流程圖 南北向數碼管先是顯示25s，此時為東西向通行，南北紅燈禁行。等30s倒計時結束后，數碼管顯示30s，先是前25s綠燈亮，然后轉到3s的綠燈閃爍，最后是黃燈亮2s。等黃燈過后，就轉到顯示25s的狀態(tài)，之后就這樣依次循環(huán)。南北向數碼管現實的流程圖如圖4.5所示。開始初始態(tài)顯示25S開始初始態(tài)顯示25S減一減到零？顯示30s減一減到二？顯示2s減一減到零？NYNYNY圖4.5南北向數碼管的顯示流程圖 4.4中斷服務模塊當發(fā)生東西南北的綠燈都亮的情況時，那么系統(tǒng)產生中斷，使所有的信號燈都熄滅，并發(fā)出報警信號。等故障解除后，可以恢復現場恢復到中斷前的狀態(tài)，也可以由人工復位按鈕進行復位，使程序從新開始執(zhí)行。其實這步也可以通過程序來實現，這樣會更加方便，只是對程序的要求會更高，然而確實很方便的，只是由于水平有限，在這次設計中沒有實現，感到十分遺憾。關于中斷這個部分，本次的設計只是交通燈設計中很基礎的部分，而且對于一些更有深度的部分并未涉足，比如說緊急情況下的中斷及相關的恢復（例如救護車過十字路口等特殊狀況），這方面就牽涉到程序的中斷，及相關數據的恢復與保存。INT0INT0保護現場所有信號燈都熄滅等待解除故障解除故障后恢復現場中斷返回圖4.6中斷程序流程圖河南城建學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 結論結論單片機，體積小，重量輕，抗干擾能力強，對環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好，不僅已成為工業(yè)測控領域普遍采用的智能化控制工具，而且已滲入到人們工作和和生活的各個角落，有力地推動了各行業(yè)的技術改造和產品的更新換代，應用前景廣闊。即使是非電子計算機專業(yè)人員，通過學習一些專業(yè)基礎知識以后也能依靠自己的技術力量，來開發(fā)所希望的單片機應用系統(tǒng)。本文的交通燈系統(tǒng)，只是單片機廣泛應用于各行各業(yè)中的一例。而本次設計只是交通燈系統(tǒng)中一個很基礎簡單的設計，這只是這個方面的初級入門，其實以后這個方向的前景還是很廣闊的，也是很大，很深奧的，比如智能交通燈系統(tǒng)，能夠隨時間和路上車流量的不同而設置合適的時間以方便車輛的通行。而關于不同時間段的交通燈時間可以由人工進行手動修改，或是牽涉到隨著車流量的大小而改變，這個就牽涉到智能模糊控制，但是由于所學知識的不足和卑微，力不能及。要是想在這方面學好，做好，確實還有很長的路要走。而我們只是了解了這方面的皮毛，路漫漫其修遠。通過本次設計，本人提高了分析和解決實際問題的綜合能力。另外，也培養(yǎng)了自己嚴肅認真的科學態(tài)度和嚴謹求實的作風。我不僅加深了對單片機理論的理解，將理論很好地應用到實際當中去，而且我還學會了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新可以是在原有的基礎上進行改進，使之功能不斷完善，成為真己的東西。在此，忠心感謝老師以及許多同學的指導和支持。我會繼續(xù)努力。經過三年學習的積累，在已經掌握相關專業(yè)方面知識及其它各方面知識的情況下，我認真嚴肅的完成了我的畢業(yè)設計。它已不僅是一個對我三年學習知識情況和動手能力的檢驗，而且還是對我的鉆研精神，面對困難的心態(tài)，做事的毅力和耐心的考驗。在這個過程中我深刻的感受到了做畢業(yè)設計的意義所在。鑒于本人水平有限，本次設計還存在一些不足之處，而且有些部分確實做的不好，在程序部分，由于知識水平不足，根本無法勝任，期間找了本科班程度好的同學進行請教，所以可見知識的欠缺，有不當和錯誤之處，請評閱與答辯的各位老師諒解。河南城建學院專科畢業(yè)設計（論文） 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致謝致謝這次設計的完成離不開石磊老師的教導和訓誨。在設計的整個過程中，石磊老師不斷給我們講解不會的地方，和需要指引的方向。他指導我們抓住問題的關鍵，條理清楚，理清思路。正是石老師的教導和講解，與細致入微的關懷激勵著我完成了本次畢業(yè)設計，真的很感謝石老師，在此，謹向石老師表示衷心的感謝。老通過這次畢業(yè)設計，使我擁有了將知識與實際相聯系并結合的機會，鍛煉了自己，也認識到自己無論是在知識方面，還是在動手方面，以及面對問題時的態(tài)度和心態(tài)方面，有很多的不足，也開拓了自己的視野。在單片機的基本原理、單片機應用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設計思路技巧的掌握方面使我都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應用型人才打下良好的基礎。我在指導老師石磊老師的精心指導和嚴格要求下，獲得了獲得了重要的指導，極大地提高了實踐能力，并對當前電子領域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解，這對我今后進一步學習單片機方面的知識有極大的幫助。在此，我忠心感謝石在完成設計期間，還有許多其他專業(yè)課的老師給予了我們極大的幫助，熱情的指導，在此向他們表示衷心的感謝!以及感謝本科班的一些同學給予我們在學習上的大力支持與無私幫助。在此，我還要感謝在一起愉快的度過大學生生活的電氣系全體老師和領導，正是由于你們的培養(yǎng)和教導，使我們順利畢業(yè)，教導我們如何為人處事。最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，正是他們在物質和精神上的支持和幫助，我得以順利完成學業(yè)。謝謝你們!

河南城建學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 附錄附錄A：源程序ORG0000HLJMPSTARTORG000BHLJMPCTC0ORG0030HSTART：MOVTMOD，#01H；定時器T0初始化MOVTH0，#3CH；定時器T0初始化MOVTL0，#0B0；定時器T0初始化MOVR3，#20；定時器次數初始化MOVR5，#03；循環(huán)次數初始化MOV30H，#16H；數據緩沖區(qū)初始化MOV31H，#16H；數據緩沖區(qū)初始化MOV32H，#16H；數據緩沖區(qū)初始化MOV33H，#16H；數據緩沖區(qū)初始化SETBEA；總允許中斷SETBET0；T0允許中斷SETBTR0；啟動T0MOVDPTR，#TAB；置表格TAB起始值CLRAMOVCA，@A+DPTRMOVP3，A；查表將結果送P3口INCDPTRCLRAMOVCA，@A+DPTRMOVR4，A；查表下一地址，結果送寄存器R4MOV30H，A；將結果送30HINCDPTRCLRAMOVCA,@A+DPTRMOVR6,A；查表下一地址，將結果送R6MOV31H,A；將結果送31HINCDPTRCLRAMOVCA,@A+DPTRMOVR7,A；查表下一地址，將結果送R7MOV32H,A；將結果送32HINCDPTRCLRAMOVCA,@A+DPTRMOVR2,A；查表下一地址，將結果送R7 MOV33H,A；將結果送32HINCDPTRMOV50H,DPH；將下一地址送50H和51HMOV51H，DPLLOOP：LCALLDISPLAY；調用顯示程序JBP1.0,LOOP1；K1鍵未按下，轉LOOP1LCALLDELAY1；延時10ms消除抖動JBP1.0,LOOP1；K1鍵未按下，轉LOOP1LOOP2JNBP1.0,LOOP2；K1鍵按下，順序執(zhí)行K1鍵功能MOVA,P0MOVP0,#11H；送11H到P0口，使兩個方向的燈都亮紅燈CLRTR0；定時器停止計數MOV30H,#16HMOV31H,#16HMOV32H,#16HMOV33H,#16HANJIAN:JBP1.1,LOOP；K2鍵未按下，轉LOOPLCALLDELAY；延時10ms消除抖動JBP1.1,LOOP；K2鍵未按下，轉LOOPL2:JNBP1.1,L2；K2鍵按下，順序執(zhí)行K2鍵功能SETBTR0；重新啟動定時器MOVP0,A；將狀態(tài)送P0口LJMPLOOPCTCO:PUSHACC；保護現場PUSHPSWDJNZ:R3,NEXT2；定時器一秒未到轉NEXT2MOVR3,#20；定時一秒到，送20到R3MOVA，R4CJNEA，#0FF,L15；（主干道）判斷個位，個位不等0，轉L15MOVA，R6；個位等0順續(xù)執(zhí)行CJNEA，#0FFH,L16；判斷十位，十位不等0，轉L16LJMPL17；十位等0，轉L17L16：DECR6；十位減1MOVR4，#09；個位送9LJMPL8L15：DJNZR4,L8；個位不為0時，個位減1L17；DJNZR5,LL1；未循環(huán)完，轉LL1MOVR5,#05；循環(huán)寄存器重裝初值MOVDPTR,#TAB1；將TAB1首地址送DPTRLJMPLL2L8：MOVA，R7CJNEA，#0FFH，L11；（直干道）判斷個位，個位不等0，轉L11MOVA，R2；個位等0順續(xù)執(zhí)行CJNEA，#0FFH，L18；判斷十位，十位不等0，轉L18LJMPL18L12：DECR2；十位減1MOVR7，#09；個位送9LJMPNEXT1L11：DJNZR7,NEXT1；個位不為0時，個位減1L18：DJNZR5,LL1；未循環(huán)完，轉LL1MOVR5,#05；循環(huán)寄存器重裝初值MOVDPTR,#TAB1；將TAB1首地址送DPTR