基于51单片机的交通信号灯控制系统设计.doc
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基于51单片机的交通信号灯控制系统设计.doc
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论文题目 基于51单片机的交通信号灯控制系统设计
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摘要
通过总体设计交通灯原理接线图,综合应用单片机原理、微机原理、微机接口技术等方面的知识,结合单片机仿真系统的使用方法,通过软硬件结合,使用89C52单片机来设计出符合要求的交通灯控制系统。
完成由单片机89C52、发光二极管、 LED数字显示器、开关、部分电阻及电容组成的交通灯控制系统。
系统除基本交通灯功能外,还具有倒计时、显示时间设置、紧急情况处理、LED信息显示、时间可以根据具体情况手动控制等功能。
从而提高交通灯控制系统的总体能力和综合应用能力。
关键词:
单片机交通灯闯红灯LED
Abstract
Oursingle-chipdesignprincipleaccordingtothetrafficlightsandrequirements,throughtheoveralldesignprinciplesoftrafficlights,wiringdiagram,integratedapplicationmicrocontrollertheory,computertheory,computerinterfacetechnology,knowledge,combinedwithmicrocontrollerusethesimulationsystembycombiningsoftwareandhardware,using89C52microcontrollertodesigntomeettherequirementsofthetrafficlightcontrolsystem.CompletedbytheMCU89C52,light-emittingdiode,LEDdigitaldisplay,switches,resistorsandcapacitorscomposedofsomeofthetrafficlightcontrolsystem.Inadditiontobasictrafficlightsystemfunctions,butalsohasacountdowntoshowtimesetting,emergencyhandling,LEDinformationdisplay,time,manualcontrolaccordingtothespecificcircumstancesandotherfunctions.Andthuscanimprovethemachine'soverallcapabilitiesandintegratedapplicationability.
Keywords:
SCMTrafficlightsRedlightLED
目录
一、单片机介绍及主控电路…………………………………………1
(一)单片机的发展及元器件介绍………………………………1
(二)管脚说明……………………………………………………2
(三)系统模拟下交通情况………………………………………3
(四)设计思路……………………………………………………4
(五)硬件设计……………………………………………………5
二、电源电路…………………………………………………………8
(一)主要元器件介绍……………………………………………8
(二)电源电路工作原理…………………………………………9
三、软件设计过程……………………………………………………9
(一)软件流程图…………………………………………………9
(二)软件………………………………………………………10
四、系统可改进的地方………………………………………………11
(一)系统可加装热能探测器……………………………………11
(二)统应装置红外线接收器……………………………………11
五、结束语……………………………………………………………11
引言
随着我国经济的高速发展,人们对私家车、公交车的需求越来越大。
相应地,我国进入WTO以后,我国经济贸易与世界接轨,汽车业关税大大降低,使很多人都能负担得起,买私家车不再是梦想。
但是,私家车、公交车的大增无疑会对我国交通系统带来沉重的压力。
放眼现在的中国,如广州、香港、上海等大都市,无不受到交通堵塞的困扰。
中国要发展,交通事业决不能停步不前。
有及于此,我国交通管制系统应当以人性化、智能化为目的,作出相应的改善。
本论文正是以此为出发点,对单片机控制的交通信号灯模型作了较详尽的介绍。
单片机无线收发控制的交通信号灯模型可以分为电源电路、单片机主控电路、无线收发控制电路和显示电路四部分组成。
由于显示部分都是采用三色LED和数码管模拟,比较简单,所以在此不作详尽叙述。
下面主要叙述单片机主控电路、直流电源的组成及其原理。
一、单片机介绍及主控电路
1、单片机的发展及元器件介绍
1-1单片机的发展
单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支,也是颇具生命力的机种。
单片机微型计算机简称单片机,特别适用于控制领域,故又称为微控制器。
通常,单片机由单块集成电路芯片构成,内部包含有计算机的基本功能部件:
中央处理器、存储器和I/O接口电路等。
因此,单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合,便可成为一个单片机控制系统。
单片机的发展分为4个阶段:
第一阶段(1974—76年):
单片机初级阶段。
因为受工艺限制,单片机采用单片的形式而且功能比较简单。
例如美国仙童公司生产的F8单片机,实际上只包括了8位CPU,64个字节的RAM和2个并行接口
第二阶段(1976—78年):
低性能单片机阶段。
以Intel公司生产的MCS——48系列单片机为代表,该系列单片机片内集成有8位CPU,8位定时器/计数器,并行I/O接口,RAM和ROM等,但是最大的缺点就是无串行接口,中断处理比较简单而且片内RAM和ROM容量较小,且寻址范围不大与4KB。
第三阶段(1978—83)高性能单片阶段这个阶段推出的单片机普遍带有串行接口。
多级中断系统,16位定时器/计数器,片内ROM,RAM容量加大,且寻址范围可达64KB,有的片内还带有A/D转换器。
第四阶段(1983年至今)8位单片机巩固发展以及16位单片机,32位单片机推出阶段。
此阶段的主要特征是:
一方面发展16位单片机,32位单片机及专用型单片机;另一方面不断完善高档8位单片机,改善其结构,增加片内器件,以满足不同的客户要求。
1-2单片机概述
单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支,也是颇具生命力的机种。
单片机微型计算机简称单片机,特别适用于控制领域,故又称为微控制器。
通常,单片机由单块集成电路芯片构成,内部包含有计算机的基本功能部件:
中央处理器、存储器和I/O接口电路等。
因此,单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合,便可成为一个单片机控制系统。
单片机经过1、2、3、3代的发展,目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展,它们的CPU功能在增强,内部资源在增多,引角的多功能化,以及低电压底功耗。
1-3元器件介绍
AT89C51单片机内部结构
AT89C51是MCS-51系列单片机的典型产品,我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。
AT89C51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、地址总线和控制总线等三大总线,现在我们分别加以说明:
·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。
·数据存储器(RAM)
AT89C51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。
·程序存储器(ROM):
AT89C51共有4096个8位掩膜ROM,用于存放用户程序,原始数据或表格。
·定时/计数器(ROM):
AT89C51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。
·并行输入输出(I/O)口:
AT89C51共有4组8位I/O口(P0、P1、P2或P3),用于对外部数据的传输。
·全双工串行口:
AT89C51内置一个全双工串行通信口,用于与其它设备间的串行数据传送,该串行口既可以用作异步通信收发器,也可以当同步移位器使用。
·中断系统:
AT89C51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。
·时钟电路:
AT89C51内置最高频率达12MHz的时钟电路,用于产生整个单片机运行的脉冲时序,但AT89C51单片机需外置振荡电容。
单片机的结构有两种类型,一种是程序存储器和数据存储器分开的形式,即哈佛(Harvard)结构,另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构,即普林斯顿(Princeton)结构。
INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式,而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。
MCS-51系列单片机的内部结构示意如图1:
图1单片机内部结构
单片机主控电路的主要元件是AT89C51,其外型如图2:
图289C51结构图
AT89C51是一个低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含4kbytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。
AT89C51是一个低功耗高性能单片机,40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,AT8
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