單片機(jī)交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

（ 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 基于單片機(jī)的交通燈的設(shè)計(jì)與制作學(xué) 院 電子信息工程 專 業(yè) 電子信息工程 班 級 09統(tǒng)本電信01班 學(xué) 號 091102010148 學(xué)生姓名 楊 科 指導(dǎo)教師 李 坡 完成日期 2012.11 西安思源學(xué)院教務(wù)處制二一 年 月摘 要近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。在實(shí)時檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件與軟硬件結(jié)合，加以完善。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就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(jī)AT80C51和可編程并行I/O接口芯片為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過8051芯片的P1口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時剩3秒時黃燈閃爍警示，本設(shè)計(jì)還設(shè)有緊急狀態(tài)。實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。關(guān)鍵詞：單片機(jī) 交通燈 控制器 設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)AbstractThis system adopts MSC-51 series only that machine Intel8031 with but programming parallel interface chip 8255A of I/O is central device the design controller of traffic lights, have realized can measure according to actual wagon flow the PI installation bonus and green light that passes through 8031 chips burn to light the function of time ;For system stabilize reliable have adopted MAX629 the chip “dog looks after the house”, have avoided that system stops working condition because of halting to occur; The signal of traffic light is exported though usually PC mouth; The point of traffic light to adopt VT two-way Jingo floodgate pipe come to control, directly drive with the alternating current source of 220 V, practicality is strong, operating is simple.Keywords: Only flat machine, Traffic light , Controller , Design , Realize 目 錄引言1第一部分 基礎(chǔ)部分3一、項(xiàng)目概述3（一）單片機(jī)發(fā)展概述3（二）項(xiàng)目介紹5二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)9（一） 框圖設(shè)計(jì)9（二）知識點(diǎn)9（三）硬件設(shè)計(jì)10（四）元件清單10（五）程序流程圖12（六）程序清單13三、仿真實(shí)驗(yàn)步驟16（一）仿真過程介紹16（二）系統(tǒng)仿真及調(diào)試17（三）實(shí)物圖效果22四、補(bǔ)充：AT89C51介紹24（一）AT89C51簡介24（二）主要特性24（三）管腳說明24第二部分 拓展部分27一、簡介27二、元件清單27三、硬件及系統(tǒng)設(shè)計(jì)28（一）硬件設(shè)計(jì)28（二）仿真效果圖29（三）軟件程序31第三部分 創(chuàng)新部分35一、概述35（一）電源提供方案：35（二）顯示界面方案35（三）輸入方案35二、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)35（一）通行燈輸出控制35（二）時間顯示模塊35（三）特種車輛自動控制模塊36（四）電路仿真圖36（五）實(shí)物圖37三、系統(tǒng)主要程序設(shè)計(jì)39（一）主要程序簡介39（二）擴(kuò)展交通燈系統(tǒng)完整程序40總 結(jié)53致謝53參考文獻(xiàn)54西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）1引言當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個道口上，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(jì)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(lán)兩色的機(jī)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(jī)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。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，1914年始安裝于紐約市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(kuò)音器來啟動紅綠燈，司機(jī)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(biāo)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(biāo)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(jìn)入交叉路口。圖1.實(shí)際生活中交通燈動畫模擬圖第一部分 基礎(chǔ)部分一、項(xiàng)目概述（一）單片機(jī)發(fā)展概述1946年第一臺電子計(jì)算機(jī)誕生至今，依靠微電子技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，從電子管晶體管集成電路大規(guī)模集成電路，使得計(jì)算機(jī)體積更小，功能更強(qiáng)。特別是近20年時間里，計(jì)算機(jī)技術(shù)獲得飛速的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在工農(nóng)業(yè)，科研，教育，國防和航空航天領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)是一個國家現(xiàn)代科技水平的重要標(biāo)志。單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代，象Fairchild公司研制的F8單片微型計(jì)算機(jī)。所謂單片機(jī)是利用大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理單元(Center Processing Unit,也即常稱的CPU)和數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、程序存儲器(ROM)及其他I/O通信口集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個最小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而現(xiàn)代的單片機(jī)則加上了中斷單元，定時單元及A/D轉(zhuǎn)換等更復(fù)雜、更完善的電路，使得單片機(jī)的功能越來越強(qiáng)大，應(yīng)用更廣泛。20世紀(jì)70年代，微電子技術(shù)正處于發(fā)展階段，集成電路屬于中規(guī)模發(fā)展時期，各種新材料新工藝尚未成熟，單片機(jī)仍處在初級的發(fā)展階段，元件集成規(guī)模還比較小，功能比較簡單，一般均把CPU、RAM有的還包括了一些簡單的I/O口集成到芯片上，象Fairchild公司就屬于這一類型，它還需配上外圍的其他處理電路方才構(gòu)成完整的計(jì)算系統(tǒng)。類似的單片機(jī)還有Zilog公司的Z80微處理器。1976年INTEL公司推出了MCS-48單片機(jī)，這個時期的單片機(jī)才是真正的8位單片微型計(jì)算機(jī)，并推向市場。它以體積小，功能全，價格低贏得了廣泛的應(yīng)用，為單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，成為單片機(jī)發(fā)展史上重要的里程碑。在MCS-48的帶領(lǐng)下，其后，各大半導(dǎo)體公司相繼研制和發(fā)展了自己的單片機(jī)，象Zilog公司的Z8系列。到了80年代初，單片機(jī)已發(fā)展到了高性能階段，象INTEL公司的MCS-51系列，Motorola公司的6801和6802系列，Rokwell公司的6501及6502系列等等,此外,日本的著名電氣公司NEC和HITACHI都相繼開發(fā)了具有自己特色的專用單片機(jī)。80年代，世界各大公司均競相研制出品種多功能強(qiáng)的單片機(jī)，約有幾十個系列，300多個品種，此時的單片機(jī)均屬于真正的單片化，大多集成了CPU、RAM、ROM、數(shù)目繁多的I/O接口、多種中斷系統(tǒng)，甚至還有一些帶A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)，功能越來越強(qiáng)大，RAM和ROM的容量也越來越大，尋址空間甚至可達(dá)64kB，可以說，單片機(jī)發(fā)展到了一個全新階段，應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛，許多家用電器均走向利用單片機(jī)控制的智能化發(fā)展道路。1982年以后，16位單片機(jī)問世，代表產(chǎn)品是INTEL公司的MCS-96系列，16位單片機(jī)比起8位機(jī)，數(shù)據(jù)寬度增加了一倍，實(shí)時處理能力更強(qiáng)，主頻更高，集成度達(dá)到了12萬只晶體管，RAM增加到了232字節(jié)，ROM則達(dá)到了8kB，并且有8個中斷源，同時配置了多路的A/D轉(zhuǎn)換通道，高速的I/O處理單元，適用于更復(fù)雜的控制系統(tǒng)。九十年代以后，單片機(jī)獲得了飛速的發(fā)展，世界各大半導(dǎo)體公司相繼開發(fā)了功能更為強(qiáng)大的單片機(jī)。美國Microchip公司發(fā)布了一種完全不兼容MCS-51的新一代PIC系列單片機(jī)，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注，特別它的產(chǎn)品只有33條精簡指令集吸引了不少用戶，使人們從INTEL的111條復(fù)雜指令集中走出來。PIC單片機(jī)獲得了快速的發(fā)展，在業(yè)界中占有一席之地。隨后更多的單片機(jī)種蜂擁而至，MOTOROLA公司相繼發(fā)布了MC68HC系列單片機(jī)，日本的幾個著名公司都研制出了性能更強(qiáng)的產(chǎn)品，但日本的單片機(jī)一般均用于專用系統(tǒng)控制，而不象INTEL等公司投放到市場形成通用單片機(jī)。例如NEC公司生產(chǎn)的uCOM87系列單片機(jī)，其代表作uPC7811是一種性能相當(dāng)優(yōu)異的單片機(jī)。MOTOROLA公司的MC68HC05系列其高速低價等特點(diǎn)贏得了不少用戶。Zilog公司的Z8系列產(chǎn)品代表作是Z8671，內(nèi)含BASIC Debug解釋程序極大地方便用戶。而美國國家半導(dǎo)體的COP800系列單片機(jī)則采用先進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)。ATMEL公司則把單片機(jī)技術(shù)與先進(jìn)的Flash存儲技術(shù)完美地結(jié)合起來，發(fā)布了性能相當(dāng)優(yōu)秀的AT89系列單片機(jī)。包括中國的臺灣HOLTEK和WINBOND等公司也紛紛加入了單片機(jī)發(fā)展行列，憑著他們廉價的優(yōu)勢，分享一杯美羹。1990年美國INTEL公司推出了80960超級32位單片機(jī)引起了計(jì)算機(jī)界的轟動，產(chǎn)品相繼投放市場，成為單片機(jī)發(fā)展史上又一個重要的里程碑。此期間，單片機(jī)園地里，單片機(jī)品種異彩紛呈，爭奇斗艷。有8位、16位甚至32位機(jī)，但8位單片機(jī)仍以它的價格低廉、品種齊全、應(yīng)用軟件豐富、支持環(huán)境充分、開發(fā)方便等特點(diǎn)而占著主導(dǎo)地位。而INTEL公司憑著他們雄厚的技術(shù)，性能優(yōu)秀的機(jī)型和良好的基礎(chǔ)，目前仍是單片機(jī)的主流產(chǎn)品。只不過是九十年代中期，INTEL公司忙著開發(fā)他們個人電腦微處理器，已沒有足夠的精力繼續(xù)發(fā)展自己創(chuàng)導(dǎo)的單片機(jī)技術(shù)，而由PHILIPS等公司繼續(xù)發(fā)展C51系列單片機(jī)。（二）項(xiàng)目介紹隨著微控技術(shù)的口益完善和發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用不斷走向深入。它的應(yīng)用必定導(dǎo)致傳統(tǒng)的控制技術(shù)從根本上發(fā)生變革。它在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能儀表、機(jī)電一體化、家用電器等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，極大地提高了這些領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動化控制。同時，伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，私家車、公交車的增加，無疑會給我國的道路交通系統(tǒng)帶來沉重的壓力，很多大城市都不同程度地受到交通堵塞問題的困擾。下面以AT89C51單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)出以人性化、智能化為目的的交通燈控制系統(tǒng)。本項(xiàng)目主要從單片機(jī)應(yīng)用上來實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈智能化的管理，用來控制過往車輛的正?；\(yùn)作。本方案采用AT89c51單片機(jī)為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器進(jìn)行交通路口的管理。用Keiluvision編程, PROTEUS嵌入式系統(tǒng)仿真軟件進(jìn)行仿真，模擬交通信號燈的交替變換，實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈的車輛直行、車輛左轉(zhuǎn)和緊急情況處理等功能。用LED數(shù)碼管作為倒計(jì)時指示。將發(fā)光二極管作為16個信號燈的材料。1.AT89c51單片機(jī)的主要性能參數(shù)和主要引腳對交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)對交通燈的核心控制芯片的基本結(jié)構(gòu)和特征以及主要引腳有比較詳細(xì)的了解。（1）主要性能參數(shù)與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 4k字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）Flash閃速存儲器1000次擦寫周期全靜態(tài)工作模式：0Hz24MHz三級程序存儲器鎖定1288字節(jié)內(nèi)部RAM32個可編程IO口線2個16位定時計(jì)數(shù)器5個中斷源可編程串行UART通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路（2）主要引腳VCC：供電電壓。 GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。在緊急轉(zhuǎn)換開關(guān)電路中，我們采用p3的中斷功能。采用手動開關(guān)實(shí)現(xiàn)，用單片機(jī)的P3.0-P3.2來實(shí)現(xiàn)三種情況,具體見程序。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端（3）LED數(shù)碼管本系統(tǒng)采用8位的靜態(tài)數(shù)碼管顯示。LED數(shù)碼管顯示器是由發(fā)光二極管按一定的結(jié)構(gòu)組合起來的顯示器件。在單片機(jī)應(yīng)用中通常使用的是8段式LED數(shù)碼管顯示器。七段式數(shù)碼管分為7段：a、b、c、d、e、f、g。 dp為小數(shù)點(diǎn)。如右圖所示。 從電路講，數(shù)碼管可以分為共陽極和共陰極兩種。本次設(shè)計(jì)，我們采用共陽極顯示。表1.1 常見的數(shù)字和字符的共陰極的字段碼顯示字符共陽極字段顯示字符共陽極字段00xc050x9210xf960x8220xa470xf830xb080x8040x9990x90二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)主要控制A, B兩車道的交通，以AT89C51單片機(jī)為核心芯片，通過控制三色LED燈的亮滅來控制各車道的通行;另外通過3個按鍵來模擬各車道有無車輛的情況和有緊急車輛的情況。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，制定總體設(shè)計(jì)思想如下:正常情況下運(yùn)行主程序，采用0. 5s延時子程序的反復(fù)調(diào)用來實(shí)現(xiàn)各種定 時時間。一個車道有車而另一個車道無車時，采用外部中斷1執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并設(shè)置該中斷為低優(yōu)先級中斷。有緊急車輛通過時，采用外部中斷0執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并設(shè)置該中斷為高優(yōu)先級中斷，實(shí)現(xiàn)二級中斷嵌套。（一） 框圖設(shè)計(jì)基于AT89C51單片機(jī)的交通信號控制系統(tǒng)由電源電路、單片機(jī)主控電路、按鍵控制電路和道路顯示電路幾部分組成，框圖如圖1.1所示。 （二）知識點(diǎn)通過學(xué)習(xí)和查閱資料，本項(xiàng)目需掌握和了解如下知識:+5 V電源原理及設(shè)計(jì)。單片機(jī)復(fù)位電路工作原理及設(shè)計(jì)。按鍵電路工作原理及設(shè)計(jì)驅(qū)動電路74 LS07的特性及使用。LED的特性及使用。單片機(jī)匯編語言及程序設(shè)計(jì)。（三）硬件設(shè)計(jì)用12只發(fā)光二極管模擬交通信號燈，以AT89 C51單片機(jī)的P0控制這12只發(fā)光二極管，由于單片機(jī)帶負(fù)載的能力有限，因此，在P0口與發(fā)光二極管之間用74 L507作驅(qū)動電路，P0口輸出低電平時，信號燈亮;輸出高電平時，信號燈滅。在正常情況和交通繁忙時，A, B兩車道的6只信號燈的控制狀態(tài)有5種形式，即P0口控制功能及相應(yīng)控制碼如表1.1所示。表1.2 交通信號與控制狀態(tài)對應(yīng)關(guān)系分別以按鍵K1, K2模擬A,B車道的車輛檢測信號，開關(guān)K1按下時，A車道放行;開關(guān)K2按下時，B車道放行;開關(guān)K1和K2的控制信號經(jīng)異或取反后，產(chǎn)生中斷請求信號(低電平有效)，通過外部中斷1向CPU發(fā)出中斷請求;因此產(chǎn)生外部中斷1中斷的條件應(yīng)是: ，可用集成塊74 LS266(如無74LS266，可用74LS86與74 LS04組合代替)來實(shí)現(xiàn)。采用中斷加查詢擴(kuò)展法，可以判斷出要求放行的是A車道(按下開關(guān)K1)還是B車道(按下開關(guān)K2)以按鍵K3模擬緊急車輛通過開關(guān)，當(dāng)K3為高電平時屬正常情況，當(dāng)K3為低電平時，屬緊急車輛通過的情況，直接將K0信號接至 ( P3. 2)腳即可實(shí)現(xiàn)中斷0中斷。（四）元件清單基于AT89C51單片機(jī)的交通信號燈控制系統(tǒng)元件清單表1.3 交通信號控制系統(tǒng)元件清單軟件設(shè)計(jì)序號元件名稱規(guī)格數(shù)量用途價格（單價）151單片機(jī)AT89S511個控制核心11元2晶振12MHz立式1個晶振電路2元3集成電路74LS861個按鍵電路140元74LS041個按鍵電路5元74LS071個LED驅(qū)動2元4按鍵4個按鍵電路0.5元5電解電容22uF/10V1個復(fù)位電路1元6瓷片電容30uF瓷片電容2個晶振電路0.02元7電阻1k4個復(fù)位電路1元電阻30012個LED限流3元8LED紅、黃、綠各4個12個紅、黃、綠燈0.5元9電源5V/0.5A1個提供+5V8元 主程序采用查詢方式定時，由R2寄存器調(diào)用0.5s延時子程序的次數(shù)，從而獲取交通燈的各種時間。子程序采用定時器1方式1查詢定時，定時器定時50ms，R3寄存器確定50 ms循環(huán)10次，從而獲得0.5 s的延時時間。有車車道放行的中斷服務(wù)程序首先要保護(hù)現(xiàn)場，因需要用到延時子程序和P0口，故需保護(hù)的寄存器有R3 , P0 , TH1和TL1，保護(hù)現(xiàn)場時還需關(guān)中斷，以防止高優(yōu)先級中斷(緊急車輛通過產(chǎn)生的中斷)出現(xiàn)導(dǎo)致程序混亂。開中斷，由軟件查詢P3.0和P3.1口，判別哪一車道，再根據(jù)查詢情況執(zhí)行相應(yīng)的服務(wù)。待交通燈信號出現(xiàn)后，保持15s的延時，然后，關(guān)中斷，恢復(fù)現(xiàn)場，再開中斷，返回主程序。緊急車輛出現(xiàn)時的中斷服務(wù)程序也需要保護(hù)現(xiàn)場，但無須關(guān)中斷(因其為高優(yōu)先級中斷)，然后執(zhí)行相應(yīng)的服務(wù)，待交通燈信號出現(xiàn)后延時20 s，確保緊急車輛通過交叉路口，然后，恢復(fù)現(xiàn)場，返回程序。（五）程序流程圖交通信號燈模擬控制系統(tǒng)程序流程圖 圖1.1 交通信號燈模擬控制系統(tǒng)程序流程圖（六）程序清單交通燈信號燈模擬控制系統(tǒng)程序清單如下:ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP INTT0 ORG 0013H LJMP INTT1 ORG 0100H MAIN: MOV SP,#50H SETB PX0 MOV TCON,#00H MOV TMOD,#10H MOV IE,#85H LOOP: MOV P0,#0F3H MOV R1,#45 DIP1: ACALL DELAY DJNZ R1,DIP1 MOV R1,#03 WAN1: CPL P0.2 ACALL DELAY DJNZ R1,WAN1 MOV P0,#0F5H MOV R1,#02 YL1: ACALL DELAY DJNZ R1,YL1 MOV P0,#0DEH MOV R1,#30 DIP2: ACALL DELAY DJNZ R1,DIP2 MOV R1,#03 WAN2: CPL P0.5 ACALL DELAY DJNZ R1,WAN2 MOV P0,#0EEH MOV R1,#02 YL2: ACALL DELAY DJNZ R1,YL2 AJMP LOOP INTT0: PUSH P0 PUSH TH1 PUSH TL1 MOV P0,#0F6H MOV R2,#10 DEY0: ACALL DELAY DJNZ R2,DEY0 POP TH1 POP TL1 POP P0 RETI INTT1: CLR EA PUSH P0 PUSH TH1 PUSH TL1 SETB EA JB P3.0,BOP MOV P0,#0FDH SJMP DEL1 BOP: JB P3.1,EXIT MOV P0,#0DEH DEL1: MOV R5,#30 NEXT: ACALL DELAY DJNZ R5,NEXT EXIT: CLR EA POP TH1 POP TL1 POP P0 SETB EA RETI DELAY: MOV R3,#14H MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H SETB TR1 LP1: JBC TF1,LP2 SJMP LP1 LP2: MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H DJNZ R3,LP1三、仿真實(shí)驗(yàn)步驟（一）仿真過程介紹1.打開Keil uVision軟件,點(diǎn)擊project,選擇new project(新建工程),將工程命名為jiaotongdengwangjie并保存在（交通燈王潔）文件夾里,在彈出的對話框里選擇AtmelAT89c51點(diǎn)擊確定。2點(diǎn)擊file（文件）,選擇new file，在text1中輸入程序，將text1保存并改名為jiaotongdengwangjie.c，點(diǎn)擊target1，選擇source group1，右擊空白處，選擇Add file to source。這時source group1下出現(xiàn)jiaotongdengwangjie.c文件，點(diǎn)擊打開。點(diǎn)擊option for target is output確認(rèn)create hex文件已打鉤.點(diǎn)擊確定。編譯連接運(yùn)行,沒有錯誤.生成jiaotongdengwangjie.hex等文件.3.運(yùn)行PROTEUS VSM 的ISIS，畫出與Keil程序?qū)?yīng)的PROTEUS仿真圖,先右擊后左擊彈出編輯元件對話框,在program file中導(dǎo)入jiaotongdengwangjie.hex文件,確定。4.點(diǎn)擊按鈕，運(yùn)行成功（二）系統(tǒng)仿真及調(diào)試交通信號與控制狀態(tài)仿真結(jié)果如圖1.4、1.5、1.6、1.7、1.8所示： 圖1.2 A道放行，B道禁止圖1.3 A道變B道通行圖1.4 A道禁止，B道放行圖1.5 B道變A道通圖1.6 緊急狀態(tài)圖1.7 緊急狀態(tài)單片機(jī)系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能分開的，許多硬件錯誤是在軟件調(diào)試過程中被發(fā)現(xiàn)和糾正的。但通常是先排除明顯的硬件故障以后，再和軟件結(jié)合起來調(diào)試以進(jìn)一步排除故障?？梢娪布恼{(diào)試是基礎(chǔ)，如果硬件調(diào)試不通過，軟件設(shè)計(jì)則無從談起。硬件的調(diào)試主要是把電路各種參數(shù)調(diào)整到符合設(shè)計(jì)要求。先排除硬件電路故障，包括設(shè)計(jì)性錯誤和公益性故障。一般原則是先靜態(tài)后動態(tài)。利用萬用表或邏輯測試儀器，檢查電路中的各器件以及引腳是否連接正確，是否有短路故障。先要將單片機(jī)AT89 S51芯片取下，對電路板進(jìn)行通電檢查，通過觀察看是否有異常，然后用萬用表測試各電源電壓，這些都沒有問題后，接上仿真機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試觀察各接口線路是否正常。單片機(jī)AT89 S51是系統(tǒng)的核心，利用萬用表檢測單片機(jī)電源Vcc是否為(40腳)+5 V、晶振是否正常工作(可用示波器測試，也可以用萬用表檢測，兩引腳電壓一般為1.82.3V)、復(fù)位引腳RST(復(fù)位時為高電平，單片機(jī)工作時為低電平)、EA是否為+5V(高電平)，這樣一來單片機(jī)就能工作了，再結(jié)合電路圖，檢測故障就很容易了。（三）實(shí)物圖效果圖1.8 A道綠燈，B道黃燈 圖1.9 A道綠燈，B道紅燈圖1.10 A道紅燈，B道黃燈圖1.11 A道紅燈，B道綠燈四、補(bǔ)充：AT89C51介紹（一）AT89C51簡介非AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 （二）主要特性與MCS-51 兼容4K字節(jié)可編程FLASH存儲器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz三級程序存儲器鎖定1288位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個16位定時器/計(jì)數(shù)器5個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路（三）管腳說明VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出第二部分 拓展部分一、簡介拓展部分仍用到了AT89C51，與基礎(chǔ)部分不同的是將其余的片子換成了7447，其主要作用是一塊BCD碼轉(zhuǎn)換成7段LED數(shù)碼管的譯碼驅(qū)動IC，7447的主要功能是輸出低電平驅(qū)動的顯示碼，用以推動共陽極7段LED數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字。2、 元件清單表2.1 元件清單序號元件名稱規(guī)格數(shù)量用途價格（單價）151單片機(jī)AT89S511個控制核心11元2晶振1MHz立式1個晶振電路2元3集成電路 7447 2個轉(zhuǎn)化數(shù)碼管75元4按鍵2個按鍵電路0.5元5電解電容1uF/10V1個復(fù)位電路1元6瓷片電容1nF瓷片電容2個晶振電路0.02元7電阻10k1個復(fù)位電路1元電阻10013個LED限流3元8LED紅、黃、綠各2個6個紅、黃、綠燈0.5元9電源5V/0.5A1個提供+5V8元三、硬件及系統(tǒng)設(shè)計(jì)（一）硬件設(shè)計(jì)圖1.1 電路原理圖（二）仿真效果圖 在基礎(chǔ)部分我們已經(jīng)提到過仿真的過程和方法，在這我只將做后的效果圖給出：圖1.2 緊急狀態(tài)圖1.3 東西方向紅燈，南北方向綠燈圖1.4 東西方向（三）軟件程序*ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPEXT0ORG0030HMAIN:MOVSP,#60H;設(shè)堆棧MOVIE,#10000001B;INT0外部中斷MOVIP,#00000001BMOV P2,#00H;設(shè)置初始化 MOV P1,#00H LCALL DELAY MOV P2,#0FFH MOV P1,#0FFH LCALL DELAY JB P3.5,MAINSTART:LCALLZHT0LCALLZHT1LCALLZHT2LCALLZHT3AJMPSTART;重復(fù)循環(huán)狀態(tài)ZHT0:;狀態(tài)0，東西綠、南北紅燈亮MOVP1,#0F3HMOVR4,#50MOVR3,#00LCALLDIRFT0:MOVR3,#50;設(shè)置閃亮?xí)r，數(shù)碼管顯示5sMOVR4,#05FLASH1: MOV P1,#0F7H;閃亮狀態(tài)設(shè)置 LCALL DELAY1 MOV P1,#0F3HMOVA,R3MOVDPTR,#TABLEMOVCA,A+DPTRMOVP2,ALCALLDELAYINCR3DJNZR4,FLASH1RETZHT1:;狀態(tài)1，東西黃燈、南北紅燈亮MOVP1,#0F5HMOVR4,#5MOVR3,#55LCALLDIRRETZHT2:;狀態(tài)2，東西紅燈、南北綠燈亮MOVP1,#0DEHMOVR4,#50MOVR3,#00HLCALLDIRFT1:MOVR3,#50;設(shè)置閃亮?xí)r，數(shù)碼管顯示5sMOVR4,#05FLASH2:MOV P1,#0FEH;閃亮狀態(tài)設(shè)置 LCALL DELAY1 MOV P1,#0DEHMOVA,R3MOVDPTR,#TABLEMOVCA,A+DPTRMOVP2,ALCALLDELAYINCR3DJNZR4,FLASH2RETZHT3:;狀態(tài)3，東西紅燈、南北黃燈亮MOVP1,#0EEHMOVR4,#5MOVR3,#55LCALLDIRRETEXT0:PUSHACC;將ACC的值存入堆棧保存PUSHPSW;將PSW的值存入堆棧保存MOVA,#0F6HMOVP1,A;使東西、南北的紅燈都亮LCALLDELAYJBP3.2,LOOP;P3.2按鍵放開時返回主程序POPPSWLOOP:POPACCRETIDIR:;查表顯示子程序MOVA,R3MOVDPTR,#TABLEMOVCA,A+DPTRMOVP2,ALCALLDELAYINCR3DJNZR4,DIRRETDELAY:;1s延時子程序MOVR5,#20D1:MOVR6,#100D2:MOVR7,#248DJNZR7,$DJNZR6,D2DJNZR5,D1RETDELAY1:;0.5s延時子程序MOVR5,#10D3:MOVR6,#100D4:MOVR7,#248DJNZR7,$DJNZR6,D2DJNZR5,D1RETTABLE:DB60H,59H,58H,57H,56H,55H,54H,53H,52H,51HDB50H,49H,48H,47H,46H,45H,44H,43H,42H,41HDB40H,39H,38H,37H,36H,35H,34H,33H,32H,31HDB30H,29H,28H,27H,26H,25H,24H,23H,22H,21HDB20H,19H,18H,17H,16H,15H,14H,13H,12H,11HDB10H,09H,08H,07H,06H,05H,04H,03H,02H,01HEND第三部分 創(chuàng)新部分一、概述（一）電源提供方案：采用獨(dú)立的5V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。（二）顯示界面方案采用數(shù)碼管和點(diǎn)陣LED相結(jié)合的方法，因?yàn)閷?shí)際既要求倒計(jì)時施主輸出，又要求又狀態(tài)燈輸出等，為方便觀看并考慮到現(xiàn)實(shí)狀況，用數(shù)碼管與LED分別顯示時間和提示信息。這種方案既滿足系統(tǒng)功能要求，又減少了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。（三）輸入方案直接在IO口上接按鍵開關(guān)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)時精簡和優(yōu)化了電路，所以剩余口的資源還比較多。二、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)整套電路系統(tǒng)由控制系統(tǒng)模塊、通行燈輸出控制顯示模塊、時間顯示模塊、時間顯示模塊和自動特種車輛控制模塊等組成。（一）通行燈輸出控制道口交通燈指示采用高亮度紅綠雙色發(fā)光二極管，左拐、直行、右拐及行人各一個。當(dāng)發(fā)光電流為6mA時，按公式R=(5-1.8)/0.006計(jì)算，限流電阻應(yīng)為510.由于南北通行時雙向指示牌相同，因此每個端口應(yīng)具有12mA的