最新版利用单片机设计交通灯毕业设计论文.docx

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最新版利用单片机设计交通灯毕业设计论文

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摘要

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。

十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。

那么靠什么来实现这井然秩序呢？

靠的是交通信号灯的自动指挥系统。

交通信号灯控制方式很多。

本系统采用MSC-51系列单片机Intel8031和可编程并行IO接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8031芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；为了系统稳定可靠采用了MAX629“看门狗”芯片，避免了系统因为死机而停止工作的情况发生；显示时间直接通过8255的PA、PB口输出；交通灯信号通过PC口输出；交通灯的点亮采用VT双向晶闸管来控制，直接采用220V交流电源驱动，系统实用性强、操作简单、扩展性强。

该设计以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性特点，基于高速数值解算能力的微型机，表现出的智能化水平引起了控制专业人士的兴趣，要求将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制。

关键词：

单片机；交通灯；控制器

Abstract

Inrecentyearsalongwithscienceandtechnologydevelopfast,theapplicationofsingleflatmachineismovingtowardsthoroughcontinuously,atthesametimedrivetraditionalcontroldetectiondaythebenefitofnewmoonupdate.Intheonlyflatmachineapplicationsystemoftheautomaticcontrolanddetectionofrealtime,onlyflatmachineisoftentouseasakeyparts,onlysingleflatmachineaspectknowledgeisinsufficient,returnshouldbasisspecificly,perfect.

Crossroadsvehiclewearcomb,pedestrianXiRang,turntobeallrightlane,personpedestriansays,methodically.Doyouleanwhattorealizethisorderlyorder?

Whatleanisthattheautomaticcommandsystemoftrafficsignallamp.Trafficsignallampcontrolwayismany.ThissystemadoptsMSC-51seriesonlyflatmachineIntel8031withbutprogrammingparallelinterfacechip8255AofIOiscentraldevicethedesigncontroleroftrafficlights,measureaccordingtoactualwagonflowtheP1installationbonusandgreenlightthatpassesthrough8031chipsburntolightthefunctionoftime;Forsystemstabilizereliablebecauseofofmicroprocessorcoremicro-computerwithitssmall,lowcostandbasedonabilitytoMicrocomputer.Demonstratedlevelofintelligencecontrolprofessionals.Requesttoanobjectembeddedmicrocomputersystem,intelligentcontrolsystemtoachievetheobject.

Keywords：

SCM；controler；trafficlights

第1章绪论1

1.1交通灯产生的历史背景1

1.2交通灯产生的意义1

第2章单片机相关介绍2

2.1单片机概述2

2.2芯片的选择与简介2

2.2.1MSC-51芯片简介2

2.2.28255芯片简介6

2.2.3其他器件7

第3章硬件系统的相关设计8

3.1控制器硬件系统设计8

3.1.1交通管理的方案论证8

3.1.2系统硬件设计8

第4章控制器的软件设计10

4.1每秒钟的设定10

4.2计数器硬件延时10

4.2.1计数器初值计算10

4.2.2计算公式10

4.2.3１秒的方法10

4.2.4相应程序代码11

4.3软件延时11

4.4时间及信号灯的显示12

4.4.18031并行口的扩展12

4.4.2显示原理：

12

4.4.38255输出信号的放大：

12

4.4.48255输出信号与信号灯的连接：

13

4.4.58255与8031的连接：

14

4.5程序设计15

4.5.1流程图如图所示15

4.5.2程序源代码16

第5章看门狗相关介绍20

5.1看门狗硬件电路20

5.2软件看门狗20

5.3硬件看门狗21

第6章单片机开发系统及实验平台23

6.1单片机开发系统23

6.2实验平台24

6.2.1实验平台24

6.2.2实验步骤24

6.3系统编程信息25

6.3.1系统内存分配和IO接口使用25

6.3.2实验程序原代码25

第7章结论31

参考文献32

致谢33

附录34

第1章绪论

交通灯产生的历史背景

再今天，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。

但这一技术在19世纪就已出现了。

1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。

这是世界上最早的交通信号灯。

1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。

它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。

1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。

1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。

这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。

红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。

1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。

带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。

红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。

红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。

交通灯产生的意义

信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。

1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。

绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。

左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。

红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。

黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。

第2章单片机相关介绍

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IO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。

芯片的选择与简介

MSC-51芯片简介

MCS-51单片机内部结构

8051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。

   8051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）

8051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。

图2.18051内部结构

·程序存储器（ROM）：

8051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）：

8051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（IO）口：

8051共有4组8位IO口（P0、P1、P2或P3），用于对外部数据的传输。

·全双工串行口：

8051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：

8051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：

8051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8051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。

下图是MCS-51系列单片机的内部结构示意。

图2.2MCS-51系列单片机的内部结构示意

MCS-51的引脚说明：

MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个IO口，中断口线与P3口线复用。

现在我们对这些引脚的功能加以说明：

MCS-51的引脚说明：