基于单片机交通红绿灯控制系统设计.docx
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基于单片机交通红绿灯控制系统设计
鉴于单片机交通红绿灯控制系统设计
单片机作为电子产品的开发平台已应用到众多领域。
用单片机控
制交通红绿灯有很高的性价比。
本设计要求:
1)熟习MCS-51单片机的构造及编程方法。
2)认识继电器的工作原理。
3)设计并实现交通红绿灯控制系统。
用8255作为输出口,接继
电器,控制12个信号灯的燃灭,模拟交通等管理。
4)控制算法自定并可设置。
一、前言
二、单片机概括
三、80C51引脚说明四、8255A芯片简介五、系统硬件设计
5.1、原理说明
5.2、元件选择
5.3、电路原理图
六、系统软件设计
6.1、程序流程图
6.2、程序清单
七、仿真结果
八、心得领会
九、参照文件
一、前言
2005年最新统计数据表示,在中国每5分钟就有一人丧身车轮,
每一分钟都会有一人因为交通事故儿伤残。
每年因交通事故所造成的的经济损失达数百亿元。
为了减少交通事故,此刻交通红绿灯已经安装在各个交通路口上,已经成为劝导交通车辆最常有和最有效的手段。
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构成,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,遂被撤消。
电气启动的红绿灯出此刻美国,这类红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器构成,1914年始安装于纽约市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何在地下,车辆一靠近红灯便变成绿灯;
另一种是用扩音器来启动红绿灯,司机会红灯时按一下嗽叭,就使红
灯变成绿灯。
红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时,它就能
觉察到有人要过马路。
红外光束能把信号灯的红灯延伸一段时间,推
迟汽车放行,免得发生交通事故。
信号灯的出现,使交通得以有效管束,关于劝导交通流量、提升道路通行能力,减少交通事故有明显成效。
1968年,结合国《道路交通和道路标记信号协议》对各样信号灯的含义作了规定。
绿灯是通行信号,面对绿灯的车辆能够直行,左转弯和右转弯,除非另一种标记严禁某一种转向。
左右转弯车辆都一定让合法地正在路口行家驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。
红灯是禁行信号,面对红灯的车辆一定在交错路口的泊车线后泊车。
黄灯是警示信号,面对黄灯的车辆不可以超出泊车线,但车辆已十分靠近泊车线而不可以安全泊车时能够进入交错路口。
二、单片机概括
单片微型计算机(Single-ChipMicrocomputer),简称单片机。
就是将微办理器(CPU)、储存器(寄存程序或数据的ROM和RAM)、总线、准时器/计数器、输入/输出接口(I/O口)和其余多种功能器件集成在一块芯片上的微型计算机。
本次课程设计采纳的是MCS-51系列单片机中的80C51。
MCS-51单片机包含中央办理器(CPU)、程序储存器(ROM)、数据储存器(RAM)、准时器/计数器、并行I/O接口、串行I/O接口和中止系统等几大单元。
2.1、中央办理器
构成:
运算器、控制器。
8051的CPU包含以下功能零件:
(1)8位CPU。
(2)布尔代数办理器,拥有位寻址能力。
(3)128B内部RAM数据储存器,21个专用寄存器。
(4)4KB内部掩膜ROM程序储存器。
(5)2个16位可编程准时器/计数器。
(6)32位(4×8位)双向可独立寻址的I/O口。
(7)1个全双工UART(异步串行通信口)。
(8)5此中止源、两级中止优先级的中止控制器。
(9)时钟电路,外接晶振和电容可产生1.2MHz~12MHz的时钟频
率。
(10)外面程序/数据储存器寻址空间均为64KB。
(11)111条指令,大多数为单字节指令。
(12)单调+5V电源供电,双列直插40引脚DIP封装。
2.2、储存器
MCS-51的储存器可分为程序储存器和数据储存器,又有片内和
片外之分。
(1)程序储存器
一般将只读储存器(ROM)用做程序储存器。
可寻址空间为
64KB,用于寄存用户程序、数据和表格等信
息。
MCS-51单片机按程序储存器可分为内部无ROM型(如8031)
和内部有ROM型(如8051)两种,连结时引脚有差别。
(2)数据储存寄存器
一般将随机储存器(RAM)用做数据储存器。
可寻址空间为
64KB。
MCS-51数据储存器可分为片内和片外两部分。
MCS-51内部
有128或256字节的RAM用做数据储存器,他们均可读写,部分单元还可位寻址。
8051内部RAM共有256字节,分为两部分。
地点为00H~7FH单元作为用户数据RAM。
地点为80H~FFH单元作为特别功能寄存器(SFR)。
用户数据RAM又可分为工作寄存器区、位寻址区、货仓及
数据缓冲区。
3、准时器/计数器(TL0,TH0,TL1和TH1)
MCS-51单片机中有两个16位的准时器/计数器T0和T1,它们
由4个8位寄存器(TL0,TH0,TL1和TH1)构成,2个16位准时器
/计数器是完整独立的。
能够独自对这4个寄存器进行寻址,但不可以
把T0和T1当成16位寄存器来使用。
三、80C51引脚说明
MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采纳40Pin封装
的双列直接
DIP
构造,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
I/O
口,中止口线与P3口线复用。
此刻我们对这些引脚的功能加以说明:
MCS-51的引脚说明:
MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采纳40Pin封装
的双列直接
DIP
构造,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
I/O
口,中止口线与P3口线复用。
此刻我们对这些引脚的功能加以说明。
Pin9:
RESET/Vpd复位信号复用脚,当80C51通电,时钟电路开
始工作,在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平,系统即
初始复位。
初始化后,程序计数器PC指向0000H,P0-P3输出口全
部为高电平,货仓指针写入07H,其余专用寄存器被清“0”。
RESET
由高电平降落为低电平后,系统即从0000H地点开始履行程序。
然
而,初始复位不改变RAM(包含工作寄存器R0-R7)的状态,80C51
的初始态。
80C51的复位方式能够是自动复位,也能够是手动复位,
见下列图4。
别的,RESET/Vpd仍是一复用脚,Vcc掉电此间,此脚可
接上备用电源,以保证单片机内部RAM的数据不丢掉。
Pin30:
ALE/当接见外面程序器时,ALE(地点锁存)的输出用于锁
存地点的低位字节。
而接见内部程序储存器时,ALE端将有一个1/6
时钟频次的正脉冲信号,这个信号能够用于辨别单片机能否工作,也
能够看作一个时钟向外输出。
更有一个特色,当接见外面程序储存器,
ALE会跳过一个脉冲。
假如单片机是EPROM,在编程此间,将用于输入编程脉冲。
Pin29:
当接见外面程序储存器时,此脚输出负脉冲选通信号,
PC的16位地点数据将出此刻P0和P2口上,外面程序储存器则把指
令数据放到P0口上,由CPU读入并履行。
Pin31:
EA/Vpp程序储存器的内外面选通线,8051和8751单片机,内置有4kB的程序储存器,当EA为高电平而且程序地点小于4kB时,读取内部程序储存器指令数据,而超出4kB地点则读取外面指
令数据。
如EA为低电平,则不论地点大小,一律读取外面程序储存器指令。
明显,对内部无程序储存器的8031,EA端一定接地。
四、8255芯片简介
8255可编程并行接口芯片有三个输入输出端口,即A口、B口
和C口,对应于引脚PA7~PA0、PB7~PB0和PC7~PC0。
其内部还有一个控制寄存器,即控制口。
往常A口、B口作为输入输出的数据端口。
C口作为控制或状态信息的端口,它在方式字的控制下,能够分红4位的端口,每个端口包含一个4位锁存器。
它们分别与端口
A/B配合使用,能够用作控制信号输出或作为状态信号输入。
8255可编程并行接口芯片方式控制字格式说明:
8255有两种控制命令字;一个是方式选择控制字,如表1所示;
另一个是C口按地点位/复位控制字。
此中C口按地点位/复位控
制字方式使用较为繁难,说明也较冗长,故在此不作表达,需要时用
户可自行查找相关资料。
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D7:
设定工作方式标记,1有效。
D6、D5:
A口方式选择
00
—方式
0
01
—方式
1
1×—方式
2
D4:
A
口功能
(1=输入,0=输出)
D3:
C
口高
4位功能
(1=输入,0=输出)
D2:
B
口方式选择
(0=方式
0,1=方式
1)
D1:
B
口功能
(1=输入,0=输出)
D0:
C
口低
4位功能(
1=输入,0=输出)
8255可编程并行接口芯片工作方式说明:
方式0:
基本输入/输出方式。
合用于三个端口中的任何一个。
每一个端口都能够用作输入或输出。
输出可被锁存,输入不可以锁存。
方式1:
选通输入/输出方式。
这时A口或B口的8位外设线用
作输入或输出,C口的4条线中三条用作数据传输的联系信号和中止
恳求信号。
方式2:
双向总线方式。
只有A
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