1、畢業(yè)設(shè)計模擬交通燈的控制題 目_盧靜指導(dǎo)教師_何元杰學(xué)生姓名_0711010426學(xué)生學(xué)號_系部: 電子信息系班級: SMT2 畢業(yè)設(shè)計成績評定記錄表指導(dǎo)教師評語（包含學(xué)生在畢業(yè)實習(xí)期間的表現(xiàn)）:成績（平時成績）: 指導(dǎo)教師簽名：年 月 日評閱教師評語：成績（評閱成績）: 指導(dǎo)教師簽名：年 月 日總評成績:注：1.此表適用于不參加畢業(yè)答辯學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計（論文）成績評定；2.平時成績占40%、卷面評閱成績占60%，在上面的評分表中，可分別按40分、60分來量化評分，二項相加所得總分即為總評成績，總評成績請轉(zhuǎn)換為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五等級計分。教務(wù)處制重慶電子工程職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計開題報

2、告 系別：電子信息系 專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù) 班級：SMT2 姓名：何元杰 學(xué)號：0711010426 導(dǎo)師：盧靜 一、 畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和意義：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，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(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國道路交通和道路標志信號協(xié)定對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行

3、，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時可以進入交叉路口。本系統(tǒng)就是采用C51語言進行設(shè)計，然后用protues進行仿真。 實現(xiàn)了本設(shè)計的控制功能。整個系統(tǒng)設(shè)計簡便、實用性強、程序設(shè)計簡便。二、文獻綜述：在今天，紅綠燈安裝在各個交通要道上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀就已出現(xiàn)了。1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍兩

4、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(zhuǎn)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5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴音器來啟動紅綠燈，司

5、機遇紅燈時按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國道路交通和道路標志信號協(xié)定對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越

6、過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時可以進入交叉路口。三、工作計劃及方案論證：（1）通過在圖書館查找有關(guān)單片機的資料，加以分析和整理，形成有關(guān)的書面文字。（2）在指導(dǎo)老師的大力支持和幫助下，并給我提供許多有關(guān)單片機控制在生活中應(yīng)用的有關(guān)資料，再加以總結(jié)和融合。 （3）了解交通控制規(guī)則。（4）設(shè)計系統(tǒng)硬件和軟件。1電源方案：采用獨立的穩(wěn)壓電源，此方案穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用。2顯示方案： 時間顯示采用兩單元七段數(shù)碼管動態(tài)顯示，因為單片機端口資源有限而實際端口需求量很大，這樣可節(jié)省資源。紅綠燈顯示用發(fā)光二極管，它可發(fā)出不同顏色的光取材方便且能耗低。3主控制方案采用AT89C5

7、1單片機作為控制器。四、參考文獻：1謝維成 楊加國 編著 單片機原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計 北京：清華大學(xué)出版社，2006.8， 2徐煜明 編著C51單片機及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 北京：電子工業(yè)出版社，2009.23陳寧 王文寧 編著 單片機項目教程南京：東南大學(xué)出版社，2008.94張靖武 周靈彬 編著 單片機系統(tǒng)的protues設(shè)計與仿真北京: 電子工業(yè)出版社，20015何立民 編著單片機高級教程北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001 6夏繼強 編著單片機實驗與實踐教程北京：北京航空航天大學(xué)出版社, 20017周航慈 編著單片機應(yīng)用程序設(shè)計技術(shù) 北京航空航天大學(xué)出版社8電子發(fā)燒友網(wǎng)站有關(guān)資料五、指

8、導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師（簽字）          日期：六、審查意見： 教研室負責(zé)人（簽字） 日期：系部負責(zé)人：（簽字）         日期：目 錄第一部分 內(nèi)容摘要 . 第二部分1.課題名稱. 2.設(shè)計任務(wù). 2.1基本要求. 3.芯片的選擇與簡介. 4.系統(tǒng)設(shè)計. 4.1 系統(tǒng)方框圖 4.2工作原理. 4.3 電路原理圖 5.硬件設(shè)計. 5.1 電源電路 5.2 單片機最小系統(tǒng) 5.3 顯示部分 5.4 信號燈部分 6.軟件設(shè)計. 6.1 主程序.

9、6.2 顯示子程序16.3 顯示子程序26.4 軟件延時子程序6.5 中斷服務(wù)子程序8.參考文獻. 9.致謝內(nèi) 容 摘 要：近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機正步入我們?nèi)粘Ｉ睢⑸a(chǎn)中。同時也帶動著傳統(tǒng)控制的日新月異更新。在自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用。以前必須用模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在用單片機使用軟件就能完成。用軟件代替部分硬件使系統(tǒng)提高性能是傳統(tǒng)技術(shù)的一次革命。所以僅單片機方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，加以完善。十字路口車輛穿梭，南來北往，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

10、井然秩序呢？靠的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AT89C51為中心器件來設(shè)計交通燈控制器，實現(xiàn)了通過單片機芯片的P1口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；顯示時間直接通過單片機的 P3口輸出，系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展性強。關(guān)鍵詞：單片機 交通燈 控制器 一.課題名稱：模擬交通燈控制器二.設(shè)計要求 1.運用所學(xué)的知識設(shè)計一個交通燈控制系統(tǒng)。2.上電的時候南北方向紅燈亮95秒，東西方向綠燈亮90秒，黃燈亮5秒且時間閃動；接下來東西方向的紅燈亮95秒，南北方向的綠燈亮90秒，黃燈亮5秒且時間閃動。數(shù)碼管顯示時間如此循環(huán)。 三 芯片的選擇與簡介3.1

11、MSC-51芯片簡介 MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)    8051單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線構(gòu)成。.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(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。    ·數(shù)據(jù)存儲器(RAM)    8051內(nèi)部有128

12、個8位用戶數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)。所以，用戶能使用的RAM只有128個，可用于存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的數(shù)據(jù)表。·程序存儲器(ROM)：8051共有4KB的ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。·定時/計數(shù)器(T)：8051有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于處理未知突發(fā)事件。·并行輸入輸出(I/O)口：8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2、P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。下圖是MCS-51系列單片機的內(nèi)

13、部結(jié)構(gòu)示意圖2。 圖2 MCS-51的引腳說明：MCS-51系列單片機中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中,正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用。現(xiàn)在對這些引腳的功能加以說明:如下圖圖3所示 圖3Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)2個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電

14、平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)。8051的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，見下圖4。此外，RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。·Pin30:ALE/當(dāng)訪問外部程序器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出。更有一個特點，當(dāng)訪問外部程序存儲器，ALE會跳過一個脈沖。&#

15、160;如果單片機是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。·Pin29:當(dāng)訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。·Pin31:EA/Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機，內(nèi)置有4kB的程序存儲器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。顯然,對內(nèi)部無程序存儲器的8031,EA端必須接地。四系統(tǒng)設(shè)計41系統(tǒng)方框圖電 源

16、信號燈 AT89C51 時間顯示部分震 蕩部 分復(fù) 位電 路 圖3.142 工作原理由軟件設(shè)置交通燈的初始時間（南北方向95秒東西方向90秒），數(shù)碼管的段碼用相同的P3口，P2口控制一時刻啟動哪只管，P1口控制各種信號燈的燃亮?xí)r間 。43 Pretues環(huán)境電路仿真圖 圖3.2五系統(tǒng)硬件設(shè)計51 電源電路 采用經(jīng)市電變壓，穩(wěn)壓的穩(wěn)壓電源電路圖如圖5.1所示 圖5.1 電源電路220V市電經(jīng)過降壓后得到12V交流電，經(jīng)二極管整流成脈動直流電，經(jīng)過電容濾波后再又經(jīng)過LM7805穩(wěn)壓得到5V的直流電供系統(tǒng)工作，后面的發(fā)光二極管是起一個電源指示的作用，470UF的電容是起一個再次濾波的作用。5.2.

17、單片機最小系統(tǒng) 圖5.2.1單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)以89c51為核心,外加時鐘和復(fù)位電路,電路結(jié)構(gòu)簡單,抗干擾能力強,成本相對較低,非常符合本設(shè)計的所有要求.89c51單片機系列是在MCS-51系列的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,是當(dāng)前8位單片機的典型代表,采用CHMOS工藝,即互補金屬氧化物的HMOS工藝, CHMOS是CMOS和HMOS的結(jié)合,具有HMOS高速度和高密度的特點,還具有CMOS低功耗的特點.時鐘電路在單片機的外部通過XTAL1,XTAL2這兩個引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容,構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器.本系統(tǒng)采用的為12MHz的晶振,一個機器周期為1us,C1,C2為30pF。復(fù)位電路分

18、為上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位,RST引腳是復(fù)位信號的輸入端,復(fù)位信號是高電平有效.上電自動復(fù)位通過電容C3和電阻R2來實現(xiàn),按鍵手動復(fù)位是圖中復(fù)位鍵來實現(xiàn)的。5.3 顯示部分系統(tǒng)南北和東西方向的信號燈時間不一樣，因為人的視覺遲鈍所以可利用單片機的p3口來做數(shù)碼管的段碼的動態(tài)驅(qū)動，東西方向和南北方向的位線可以公共來使用，這樣可以節(jié)約單片機有限的口線資源。數(shù)碼管使用共陰數(shù)碼管，數(shù)碼管的每段的電流是10毫安。電路圖如5.3所示 圖5.3 5.4 信號燈部分 本設(shè)計利用單片機的p1口來驅(qū)動和控制各種信號燈的燃亮和燃亮?xí)r間，在實際中，交通燈的信號燈需要用高電壓控制，在這里我們只是模擬一下它的控制信號，所

19、以我們就只用單片機的信號引腳直接來控制發(fā)光二極管，電路圖見圖5.4。圖5.4六系統(tǒng)軟件設(shè)計程序清單：注：本程序用C51語言編寫，在Keil環(huán)境下protues仿真通過。 #include<reg51.h> char times=0; / 中斷響應(yīng)為50ms，響應(yīng)20次為一秒 bit delay_1s=0; / 是否到一秒標志位 bit direction=1; /方向標志位，預(yù)置東西方向通行 char Time1=95,Time2=90;/甲乙方倒計時起點/LED顯示09的字模char code LED_mod10= 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0

20、x7d,0x07,0x7f,0x6f; />>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 6.1 主程序<<<<<<<<<<<<<<<<<<void main() char T=95; /倒計時次數(shù) void delay(char);/ 軟件延時子函數(shù)定義 void display_1();/數(shù)碼顯示函數(shù)1定義 void display

21、_2();/數(shù)碼顯示函數(shù)2定義 TMOD=0x01;/ 定時器0工作于1方式 TH0=0X3C; TL0=0XB0; /設(shè)定50ms ET0=1;EA=1;TR0=1; /打開中斷及定時器/主循環(huán)/ while(1) />>>>>>東西南北方向的紅綠燈控制<<<<<<<< if(direction) /南北方695秒亮紅燈東西方190開綠燈 if(Time1>5) P1=132; else P1= 66;/亮5秒黃燈 else /東西方695秒亮紅燈南北方190開綠燈 if(Time2>5) P1=

22、33; else P1=66;/亮5秒黃燈 />>>>>>>>>>>><<<<<<<</>>>>>>>>> 動態(tài)顯示時間 <<<<<<<< if(direction) display_1(); /顯示時間 if(Time2<-1 ) /當(dāng)90秒的倒計時到后繼續(xù)顯示零 Time2=0; delay(1); /延時讓顯示時間產(chǎn)生閃爍 display_2(); else di

23、splay_2();else display_2(); if(Time1<-1 ) Time1=0; delay(1); display_1(); else display_1(); />>>>>>>>>>>><<<<<<<<<>>>>>>>>>>>> />>>>>>>>>>>>>>>> 一秒到后處

24、理<<<<<<<<<<<<<<<< if(delay_1s) delay_1s=0;/秒標志清零 Time1-; Time2-;T-; if(!direction&&T=-1)/甲乙對換倒計時起點 Time1=95;Time2=90;T=95;direction=!direction; if(direction&&T=-1)/甲乙對換倒計時起點 Time1=90;Time2=95;T=95;direction=!direction; />>>>

25、>>>>>>>>>>>><<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< /主程序結(jié)束/ 6.2 數(shù)碼顯示1子程序/void display_1() char T_high,T_low;/時間的高低位 T_high=Time1/10; P2=14; P3=LED_modT_high; delay(40);/延遲后人眼才能分辨快速變動的數(shù) T_low=Time1%10; P2=13; P3=LED_modT

26、_low; / 6.3 數(shù)碼顯示2子程序 /void display_2() char T_high,T_low;/時間的高低位 T_high=Time2/10; P2=11; P3=LED_modT_high; delay(20); T_low=Time2%10; P2=7; P3=LED_modT_low;/ 6.4 軟件延時子程序/void delay(char n) char i;/根據(jù)不同的參數(shù)浪費CPU的時間達到延時 for(i=1;i<=n;i+); /空操作延遲時間 / / 6.5 中斷服務(wù)程序/void timer0() interrupt 1 using 0 times+;/次數(shù)累加 if(times=20) /20X50ms=1秒 times=0; /次數(shù)清零 delay_1s=1; /一秒到 TH0=0X3C;/重置時間常數(shù) TL0=0XB0; /七參考文獻 1謝維成 楊加國 編著 單片機原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計 北京