交通燈設計畢業(yè)論文--單片機交通燈設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　2 交通管理方案論證1</p><p>　　2.1 設計任務1</p><p>　　2.2 方案介紹2</p><p>　　3 交通燈系統(tǒng)硬件設計4&

2、lt;/p><p>　　3.1 單片機概述4</p><p>　　3.2 系統(tǒng)構成5</p><p>　　3.3芯片選擇與介紹5</p><p>　　3.3.1 AT89S51芯片5</p><p>　　3.3.2 74HC164芯片介紹7</p><p>　　3.3.3 74LS0

3、4輸出信號與信號燈8</p><p>　　3.3.4 交通燈控制線路圖9</p><p>　　4 交通燈軟件設計10</p><p>　　4.1 程序設計流程圖10</p><p>　　4.2延時的設定12</p><p>　　4.2.1 計數器初值計算12</p><p>　　

4、4.2.2 相應程序代碼12</p><p>　　4.3 程序的主控制循環(huán)調用13</p><p>　　4.4 對現有程序的擴充14</p><p><b>　　5實驗平臺15</b></p><p>　　5.1實驗平臺15</p><p>　　5.2實驗步驟15</p>

5、<p>　　5.2.1 編寫程序代碼15</p><p>　　5.2.2 按照系統(tǒng)硬件連線圖連接好系統(tǒng)并調試15</p><p><b>　　結論17</b></p><p><b>　　致謝17</b></p><p><b>　　參考文獻18</b>

6、</p><p><b>　　程序實現代碼19</b></p><p><b>　　單片機交通燈設計</b></p><p><b>　　摘 要：</b></p><p>　　近年來隨著科技的飛速發(fā)展，一個以微電子技術、計算機技術和通信技術為先導的信息革命正在蓬勃發(fā)展。計算

7、機技術作為三者之一，怎樣與實際應用更有效的結合并發(fā)揮其作用。單片機作為計算機技術的一個分支，正在不斷的應用到實際生活中，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測的更新。在實時檢測和自動控制的應用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件使用，針對具體應用對象的特點,配以其它器件來加以完善。</p><p>　　十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實現交通的井然秩序呢？靠的是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)，來實現

8、交通的井然有序。交通信號燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用美國ATMEL公司生產的單片機AT89S51，以及其它芯片來設計交通燈控制。實現了通過AT89S51芯片的P1口設置紅、綠燈點亮的功能，通過AT89S51芯片的RXD、TXD輸入、輸出設置顯示時間。交通燈的點亮采用發(fā)光二極管實現，時間的顯示采用七段數碼管實現。單片機系統(tǒng)采用的直流供電。為了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)內集成了“看門狗”芯片，避免了系統(tǒng)因為死機而停止工作的情況發(fā)生。系統(tǒng)實用性強、操作

9、簡單、擴展性好。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　2 交通管理方案論證1</p><p>　　2.1 設計任務1</p><p>　　2.2 方案介紹2</p><p

10、>　　3 交通燈系統(tǒng)硬件設計4</p><p>　　3.1 單片機概述4</p><p>　　3.2 系統(tǒng)構成5</p><p>　　3.3芯片選擇與介紹5</p><p>　　3.3.1 AT89S51芯片5</p><p>　　3.3.2 74HC164芯片介紹7</p><

11、;p>　　3.3.3 74LS04輸出信號與信號燈8</p><p>　　3.3.4 交通燈控制線路圖9</p><p>　　4 交通燈軟件設計10</p><p>　　4.1 程序設計流程圖10</p><p>　　4.2延時的設定12</p><p>　　4.2.1 計數器初值計算12<

12、;/p><p>　　4.2.2 相應程序代碼12</p><p>　　4.3 程序的主控制循環(huán)調用13</p><p>　　4.4 對現有程序的擴充14</p><p><b>　　5實驗平臺15</b></p><p>　　5.1實驗平臺15</p><p>　　

13、5.2實驗步驟15</p><p>　　5.2.1 編寫程序代碼15</p><p>　　5.2.2 按照系統(tǒng)硬件連線圖連接好系統(tǒng)并調試15</p><p><b>　　結論17</b></p><p><b>　　致謝17</b></p><p><b>

14、;　　參考文獻18</b></p><p><b>　　程序實現代碼19</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　今天，紅綠燈安裝在各個道口上，已經成為疏導交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術在19世紀就已出現了。</p><p>　　1858年

15、，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍兩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。它由紅綠兩塊以旋轉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。</p><p>　　1914年，電氣啟動的紅綠燈出現在美國。這種紅

16、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”。</p><p>　　1918年，又出現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，當車輛接近時,紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴音器來啟動紅綠燈，司機遇紅燈時按一下喇叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當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

17、燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。</p><p>　　信號燈的出現，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、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，左轉彎和右轉彎，除非另一種標志禁止某一種轉向。左右轉彎車輛都必須讓合法地正在路口內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，

18、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。</p><p>　　隨著經濟的發(fā)展，交通運輸中出現了一些傳統(tǒng)方法難以解決的問題。道路擁擠現象日趨嚴重，造成的經濟損失越來越大，并一直保持大比例的增長。現在交通系統(tǒng)已不能滿足經濟發(fā)展的需求。由于生活水平的提高，人們對交通運輸的安全性及服務水平提出了更高的要求。在交通中管

19、理引入單片機交通燈控制代替交管人員在交叉路口服務，有助于提高交通運輸的安全性、提高交通管理的服務質量。并在一定程度上盡可能的降低由道路擁擠造成的經濟損失，同時也減小了工作人員的勞動強度。 </p><p>　　中國車輛數量不斷增加，交通控制在未來的交通管理中起著越來越重要的作用。智能交通燈的管理比重修一條馬路無論在經濟、交通運行速率上都有很好的效益、

20、更加節(jié)約資源。使交管人員有更多的精力投入到管理整個城市交通控制，帶來更大的經濟和社會效益,為創(chuàng)造美好的城市交通形象發(fā)揮更多的作用。</p><p>　　2 交通管理方案論證</p><p><b>　　2.1 設計任務</b></p><p>　　東西（A）、南北（B）兩干道交于一個十字路口，各干道有一組紅、左轉綠、綠三個指示燈，指揮車輛和行人

21、安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。紅燈的設計時間為40秒，綠燈及左轉綠燈各為20秒。設A道和B道的車流量相同。</p><p><b>　　2.2 方案介紹</b></p><p>　　把設計任務細化為四個狀態(tài)，其對應狀態(tài)：如圖1</p><p><b>　　圖1 狀態(tài)轉換圖</b></p><

22、;p>　　整個交通燈控制由四個狀態(tài)組成，可以用程序設計實現，也可用時序邏輯實現.以下方案就是分別用了這兩種方法。</p><p><b>　　方案1設計思想：</b></p><p>　　采用分模塊設計的思想，程序設計實現的基本思想是一個計數器 ， 選擇一個單片機，其內部為一個計數，是十六進制計數器，模塊化后，通過設置或程序清除來實現狀態(tài)的轉換， 由于每一個模塊

23、的計數多不是相同， 這里的各模塊是以預置數和計數器計數共同來實現的，所以要考慮增加一個置數模塊，其主要功能細分為，對不同的狀態(tài)輸入要產生相應狀態(tài)的下一個狀態(tài)的預置數， 如圖中A道和B道,分別為次干道的置數選擇和主干道的置數選擇。以主干道為例，簡述其設計思想。如前分析，已經確定該系統(tǒng)有四個狀態(tài)，而置數子模塊可定要將下一狀態(tài)的預置數準備好，所以很容易得到主干道的置數表如：表1</p><p><b>　　表

24、1 置數表</b></p><p>　　由該表，就可以通過程序循環(huán)的方法設計該模塊，主要思想是通過數據判斷指令、跳轉指令實現，由主控制器計時和中斷產生的四個狀態(tài)去譯碼，從而得到不同的輸出，即預置數，由上分析可用一個計數器和跳轉指令去完成的預置數。</p><p>　　而紅綠燈的顯示也是一樣，由狀態(tài)分析可以得出紅綠燈的變化表如：表2</p><p>　

25、　表2 紅綠燈變化表</p><p>　　通過這張表就可以用組合電路實現該功能了，可以用數據選擇器的思想，在本系統(tǒng)中，直接通過門電路的譯碼，接下來就是計數模塊了，其主要的功能細分為，要從預置數開始遞減計數，一個狀態(tài)結束，通過判斷，通知主控制模塊，使之進入下一模塊。還有一個必須考慮到的就是，預置數必須在下一個狀態(tài)來之前準備好，而紅綠燈的狀態(tài)變化，必須和計數狀態(tài)同步，于是引起預置數變化的程序要超前于系統(tǒng)本身的狀態(tài)變

26、化，所以，系統(tǒng)中的兩個狀態(tài)轉換時，在上一狀態(tài)結束時設置預置數，而控制紅綠燈的是隨著系統(tǒng)本身狀態(tài)的變化而變化，體現在本子電路中就是有兩組電路去判斷符合的狀態(tài)。</p><p>　　方案2 設計思想：</p><p><b>　　狀態(tài)轉換表如：表3</b></p><p><b>　　表3 狀態(tài)轉換表</b></p&

27、gt;<p><b>　　本方案分三步：</b></p><p>　　（1）要建立三路信號燈的控制系統(tǒng)，本設計采用7408 芯片通過組合邏輯控制三路燈的顯示關系。</p><p>　?。?）建立顯示控制系統(tǒng)，本設計采用74190 芯片倒計時控制，每個方向用兩片相連實現，另外用74153芯片，因為分析中設置的時間末位均為5，所以只要用一片74153 對高位

28、置位，將低位的初值預置鎖定為5，而高位則根據需要由反饋部分提供預置值。</p><p>　　（3）建立反饋和細節(jié)連接部分，本部分主要解決顯示和燈控的同步問題本系統(tǒng)采用倒計時系統(tǒng)減為0，如當系統(tǒng)減為0 時通過兩個D觸發(fā)器得到兩個變量，即為開頭分析中的狀態(tài)，通過它的變化得到不同的邏輯關系，驅動74153 控制哪組燈亮（對應關系如表所示），另外他還要同步反饋到顯示系統(tǒng)的置數環(huán)節(jié)。</p><p>

29、;　　注意：本實驗中若采用更復雜的四片74190控制主干道的兩組燈，再用八片74153分別對74190置數可實現任意數值的交通燈系統(tǒng)。另外對7408 片子的控制紅燈的端口用一個與門將一端再接一個頻率一定的方波，使一邊為黃燈時，另一邊的紅燈在閃爍。</p><p><b>　　方案比較：</b></p><p>　　方案1（以下稱1）用了模塊設計，而方案2（以下稱2）采

30、用的是一般設計，相比之下1有較強的可讀性和較強的可修改性，而2則在設計上顯得較簡單，設計純樸，便于測試，它的優(yōu)勢則在于提供了一條較為便捷的解決方案。2首先將許多邏輯關系簡化到極點，而后將其一起集成用較少的芯片去完成所需功能。</p><p>　　我們從中可以得出的是，我們最終的設計應該盡量使用模塊化設計。對工程設計人員來說，將來的產品無論從修改還是升級考慮對有好處，但另外我們又需將設計簡單化，因此我覺得在設計初期

31、盡可能的簡單化設計，而一旦設計的各項測試通過了，在有可能的條件下將設計模塊化，所以本設計以第一方案為主進行。 </p><p>　　3 交通燈系統(tǒng)硬件設計</p><p><b>　　3.1 單片機概述</b></p><p>　　單片機是由運算器、控制器、存儲器、輸入設備以及輸出設備共五個基本部分組成的。單片機是把包括運算器、控制器、少量的存

32、儲器、最基本的輸入輸出口電路、串行口電路、中斷和定時電路等都集成在一個尺寸有限的芯片上。</p><p>　　通常，單片機由單個集成電路芯片構成，內部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機只需要和適當的軟件及外部設備相結合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。</p><p>　　單片機經過1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們

33、的CPU功能在增強，內部資源在增多，引腳的多功能化，以及低電壓、低功耗。</p><p>　　可以說，二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體

34、積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。現在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統(tǒng)、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機，就能起到使產品升級換代的功效，常在產品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機等。現在有些工廠的技術人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產

35、品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。 </p><p>　　目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、

36、醫(yī)療器械了。它主要是作為控制部分的核心部件。因此，單片機的學習、開發(fā)與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。</p><p><b>　　3.2 系統(tǒng)構成</b></p><p>　　電路板一塊，AT89S51單片機一片，74HC164芯片八片，七段數碼管八個。74LS04反向器一片，發(fā)光二極管13個（8個綠的，4個紅的用于交通控制，1個用于標識電源）

37、，7805三端穩(wěn)壓電源一個，一個按鍵，一條數據下載線。</p><p>　　系統(tǒng)結構框圖如：圖2</p><p><b>　　圖2 系統(tǒng)結構框圖</b></p><p><b>　　系統(tǒng)各部分工作：</b></p><p>　　(1)程序設置初始時間，通過AT89S51單片機內部相應寄存器來實現。&

38、lt;/p><p>　　(2) 由AT89S51單片機的定時器每秒鐘通過P3.0口向74HC164的數據端口送信息，由74HC164的輸出口顯示紅、綠、黃燈的點亮時間情況；由AT89S51的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口顯示每個燈的點亮情況。</p><p>　　(3) AT89S51通過程序設置各個信號燈的點亮時間，通過程序設置左轉綠、綠、紅時間依次為20秒、20秒、40秒循環(huán)，由

39、AT89S51的 P3口向74HC164的數據口輸出。</p><p>　　(4)通過AT89S51單片機的P3口來控制系統(tǒng)是工作。</p><p>　　(5)74HC164的A、B口用于串行輸出時間位，經過串并轉換送到七段數碼管的八的引腳。而P1口用于輸出控制信號．而通過74LS04反向器實現控制各個燈的情況．它采用5V的直流電來驅動二極管。</p><p>　　

40、(6)AT89S51本身集成了看門狗指令，當系統(tǒng)出現異?？撮T狗將發(fā)出溢出中斷。通過專用端口輸出，引起RESET復位信號復位系統(tǒng)。</p><p>　　3.3芯片選擇與介紹</p><p>　　3.3.1 AT89S51芯片</p><p>　　選用的AT89S51與同系列的AT89C51在功能上有明顯的提高，最突出是的可以實現在線的編程。用于實現系統(tǒng)的總的控制。其

41、主要功能列舉如下：</p><p>　　1、為一般控制應用的 8 位單片機</p><p>　　2、晶片內部具有時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 33MHz）</p><p>　　3、內部程式存儲器（ROM）為 4KB</p><p>　　4、內部數據存儲器（RAM）為 128B</p><p>　　5、外部程序存儲器

42、可擴充至 64KB</p><p>　　6、外部數據存儲器可擴充至 64KB</p><p>　　7、32 條雙向輸入輸出線，且每條均 可以單獨做 I/O 的控制</p><p>　　8、5 個中斷向量源</p><p>　　9、2 組獨立的 16 位定時器</p><p>　　10、1 個全雙工串行通信端口<

43、/p><p>　　11、8751 及 8752 單芯片具有數據保密的功能</p><p>　　12、單芯片提供位邏輯運算指令</p><p>　　AT89S51各引腳功能介紹：如圖3</p><p>　　圖3 AT89S51</p><p>　　VCC：ATAT89S51 電源正端輸入，接+5V。</p>

44、<p><b>　　VSS：電源地端。</b></p><p>　　XTAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反向放大器輸入端。</p><p>　　XTAL2：系統(tǒng)時鐘的反向放大器輸出端，一般在設計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩個引腳與地之間加入一個 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定， 避免噪聲干擾而死機。

45、 </p><p>　　RESET：AT89S51的重置引腳，高電平動作，當要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內部特殊功能寄存器之內容均被設成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。</p><p>　　EA/Vpp："

46、EA"為英文"External Access"的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因為其內部無程序存儲器空間。如果是使用 8751 內部程序空間時，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內部EPROM時，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（Vpp

47、）。</p><p>　　ALE/PROG：ALE是英文"Address Latch Enable"的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。ATAT89S51可以利用這個引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373），將端口0的地址總線（A0～A7）鎖進鎖存器中，因為ATAT89S51是以多工的方式送出地址及數據。平時在程序執(zhí)行時ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來驅動其他周邊晶

48、片的時基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時，此引腳會被當成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。</p><p>　　PSEN：此為"Program Store Enable"的縮寫，其意為程序儲存啟用，當8051被設成為讀取外部程序代碼工作模式時（EA=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到EPROM的OE腳。ATAT89S51可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM

49、，使得數據存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用64K的定址范圍。</p><p>　　PORT0（P0.0～P0.7）：端口0是一個8位寬的開路電極（Open Drain）雙向輸出入端口，共有8個位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此類推。其他三個I/O端口（P1、P2、P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內部有一提升電路，P0在當作I/O用時可以推動8個LS的TTL負載。如果當EA引腳為低電平時（即取用外部程

50、序代碼或數據存儲器），P0就以多工方式提供地址總線（A0～A7）及數據總線（D0～D7）。設計者必須外加一個鎖存器將端口0送出的地址鎖住成為A0～A7，再配合端口2所送出的A8～A15合成一組完整的16位地址總線，而定位地址到64K的外部存儲器空間。</p><p>　　PORT2（P2.0～P2.7）：端口2是具有內部提升電路的雙向I/O端口，每一個引腳可以推動4個LS的TTL負載，若將端口2的輸出設為高電平時

51、，此端口便能當成輸入端口來使用。P2除了當作一般I/O端口使用外，若是在ATAT89S51擴充外接程序存儲器或數據存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)A8～A15，這個時候P2便不能當作I/O來使用了。</p><p>　　PORT1（P1.0～P1.7）：端口1也是具有內部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個LS TTL負載，同樣地，若將端口1的輸出設為高電平，便是由此端口來輸入數據。如果是使用805

52、2或是8032的話，P1.0又當作定時器2的外部脈沖輸入腳，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)引腳。</p><p>　　PORT3（P3.0～P3.7）：端口3也具有內部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個TTL負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數控制及外部數據存儲器內容的讀取或寫入控制等功能。</p><p>&

53、lt;b>　　其引腳分配如下：</b></p><p>　　P3.0：RXD，串行通信輸入。</p><p>　　P3.1：TXD，串行通信輸出。</p><p>　　P3.2：INT0，外部中斷0輸入。</p><p>　　P3.3：INT1，外部中斷1輸入。</p><p>　　P3.4：T0，計

54、時計數器0輸入。</p><p>　　P3.5：T1，計時計數器1輸入。</p><p>　　P3.6：WR：外部數據存儲器的寫入信號。</p><p>　　P3.7：RD，外部數據存儲器的讀取信號。</p><p>　　3.3.2 74HC164芯片介紹</p><p>　　74HC164為串行輸入、并行輸出移位寄

55、存器，74HC164為單向總線驅動器。</p><p>　　在串行口為方式0狀態(tài)，即工作在移位寄存器方式，波特率為振蕩頻率的十二分之一。器件執(zhí)行任何一條將SBUF作為目的寄存器的命令時，數據便開始從RXD端發(fā)送。在寫信號有效時，相隔 一個機器周期后發(fā)送控制端SEND有效，即允許RXD發(fā)送數據，同時，允許從TXD端輸出移位脈沖。第一幀（8位）數據發(fā)送完畢時，各控制信號均恢復原狀態(tài)，只有TI保持高電平，呈中斷申請狀態(tài)

56、。第一個74HC164把第一幀數據并行輸出，LED1顯示該數據。然后，用軟件將TI清0，發(fā)送第二幀數據。第二幀數據發(fā)送完畢，LED1顯示第二幀數據，第一幀數據串行輸入給第二個74HC164，LED2顯示第一幀數據。依此類推，直到把數據區(qū)內所有數據發(fā)送出去。應該注意，數據全部發(fā)送完后，第一幀數據在最后一個LED顯示。由于TXD端最多可以驅動8個TTL門。</p><p>　　注意：當LED顯示器超過8個時，我們采用

57、74HC244芯片驅動。每個74HC244有8路驅動，每一路可驅動8個LED，即每增加一個74HC244，可增加64個LED驅動。</p><p>　　七段數碼管，用于顯示0—9的數字。</p><p>　　3.3.3 74LS04輸出信號與信號燈</p><p>　　要使行人能看見信號燈的情況，必須把P1口輸出的信號進行放大，這里我們用74LS04反向器，當極性

58、為高電平時晶閘管導通，該支路指示燈亮；當極性為低電平時關斷，該支路指示燈滅。</p><p>　　LED 燈的顯示原理:通過同名管腳上所加電平的高低來控制發(fā)光二極管是否點亮。 </p><p>　　七段數碼管的顯示及與7

59、4HC164的連接顯示不同的數字如 SP，g,f,e,d,c,b,a 管角上加上0FEＨ所以　ＳＰ上為０伏，不亮其余為ＴＴＬ高電平，全亮則顯示為８。</p><p>　　數字0-9與16進制的轉換驅動代碼表：如表5</p><p><b>　　表5 驅動代碼表</b></p><p>　　74LS04（6反向器）主要對信號起了反向作用。<

60、;/p><p><b>　　其它器件的功能如：</b></p><p>　　7805的功能，既提供穩(wěn)定的+5V電壓。</p><p>　　3.3.4 交通燈控制線路圖 </p><p><b>　　4 交通燈軟件設計</b></p>&

61、lt;p>　　4.1 程序設計流程圖</p><p>　　(1) 程序設計總框圖：如圖4</p><p>　　圖4 程序設計框圖</p><p>　　(2)程序詳細流程圖：如圖5</p><p>　　圖5 程序詳細流程圖</p><p><b>　　流程圖說明：</b></p>

62、<p>　　圖中定時器在每50ms中斷一下，設置為循環(huán)20次（此時為1秒），每1秒以后，R0，R1自動減1。</p><p>　　程序中的判斷在相等情況下從右邊出，不相同的情況往下走。</p><p><b>　　4.2延時的設定</b></p><p>　　延時方法可以有兩種一種是利用AT89S51內部定時器的溢出中斷來確定1秒

63、的時間，另一種是采用軟件延時的方法。</p><p>　　4.2.1 計數器初值計算</p><p>　　定時器工作時必須給計數器送計數器初值，這個值是送到TH和TL中的。他是以加法記數的，并能從全1到全0時自動產生溢出中斷請求。因此，我們可以把計數器記滿為零所需的計數值設定為C和計數初值設定為TC 可得到如下計算通式：</p><p><b>　　TC

64、=M－C</b></p><p>　　式中，M為計數器模值，該值和計數器工作方式有關。在方式0時M為213 ；在方式1時M的值為216；在方式2和3為28 ； </p><p><b>　　算法公式：</b></p><p>　　T=（M－TC）T計數 或TC=M－T/T計數</p><p>　　T計數是

65、單片機時鐘周期ＴＣＬＫ的12倍；ＴＣ為定時初值</p><p>　　如單片機的主脈沖頻率為ＴＣＬＫ12ＭＨＺ　，經過１２分頻</p><p>　　方式０　　　　TMAX＝213　×１微秒＝8.192毫秒</p><p>　　方式１　　　　TMAX＝216　×１微秒＝65.536毫秒</p><p>　　顯然１秒鐘已經超過了

66、計數器的最大定時間，所以我們只有采用定時器和軟件相結合的辦法才能解決這個問題．</p><p><b>　　實現１秒的方法：</b></p><p>　　我們采用在主程序中設定一個初值為20的軟件計數器和使T1定時50毫秒。這樣每當T1到50毫秒時CPU就響應它的溢出中斷請求，進入他的中斷服務子程序。在中斷服務子程序中，CPU先使軟件計數器減１，然后判斷它是否為零。為

67、0表示１秒已到可以返回到輸出時間顯示程序。</p><p>　　4.2.2 相應程序代碼</p><p>　?。ǎ保┒〞r器的設置　</p><p>　　定時器需定時５０毫秒，故Ｔ1工作于方式１?！?lt;/p><p>　　初值計算： TC=M－T/T計數　＝216－50ms/1us=15536=3CBOH</p><p&g

68、t;　　START: MOV TMOD, #10H ；令ＴＯ為定時器方式１</p><p>　　MOV TH0, #3CH ；裝入定時器初值</p><p>　　MOV TL0, #0BOH　　</p><p>　　SETB EA　　 ； 打開總中斷</p><p>　　SETB ET

69、1　 ；開Ｔ1中斷</p><p>　　SETB ER　 ；啟動Ｔ1計數器</p><p>　　CLR FLAG1 </p><p>　　CLR FLAG2 </p><p>　　CLR FLAG3 </p><

70、;p>　　MOV 　R3,　　#20H　　 ；軟件計數器賦初值</p><p>　?。ǎ玻┫鄳袛喾兆映绦?lt;/p><p>　　ORG　　001BＨ</p><p><b>　　LJMP　　DSD</b></p><p>　　ORG 0030H</p><p>　　DSD： I

71、NC 　R3</p><p>　　MOV TH0, #3CH ；重裝入定時器初值</p><p>　　MOV TL0, #BOH　　</p><p>　　CJNE R3，#20，FH</p><p><b>　　DEC R0 </b></p><p><b>　　

72、DEC R1</b></p><p>　　MOV R3，#00H</p><p>　　FH： RETI</p><p><b>　　程序的軟件延時：</b></p><p>　　AT89S51的工作頻率為0—33MHZ，我們選用的AT89S51單片機的工作頻率為12MHZ。機器周期與主頻有關，機器周期是

73、主頻的12倍，所以一個機器周期的時間為12*（1/12M）=1us。我們可以知道具體每條指令的周期數，這樣我們就可以通過指令的執(zhí)行條數來確定1秒的時間。</p><p>　　具體的延時程序分析：</p><p>　　DELAY: MOV R4,#08H 延時1秒主程序</p><p>　　DE2: LCALL DELAY1 </p><p&

74、gt;　　DJNZ R4, DE2</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY1：MOV R4，#00H ；延時125us 子程序</p><p>　　D1： MOV R5，#00H</p><p>　　D2： DJNE R5，DL2</p><p>　

75、　DJNE R4，D1</p><p><b>　　RET </b></p><p>　　DELAY1為一個雙重循壞 循環(huán)次數為256*256=65536 所以延時時間=65536*2=131072us 約為125us </p><p>　　DELAY R4設置的初值為8 主延時程序循環(huán)8次，所以125us*8= 1秒</p>

76、;<p>　　由于單片機的運行速度很快其他的指令執(zhí)行時間可以忽略不計。</p><p>　　4.3 程序的主控制循環(huán)調用</p><p>　　用來實現四個狀態(tài)之間的轉換,代碼如下:</p><p>　　DIAOY:；循環(huán)控制子程序</p><p>　　CJNE R2, #01H, AA；判斷不相等剛跳轉<

77、;/p><p>　　JB FLAG1, AA；FLAG1為1則跳轉</p><p>　　LJMP SEC ；跳轉到SEC</p><p>　　AA:CJNE R2, #02H, AAA</p><p>　　JB FLAG2, AAA</p><p><b>　　SETB F0&l

78、t;/b></p><p><b>　　LJMP THR</b></p><p>　　AAA:CJNE R2, #03H, BB</p><p>　　JB FLAG3, BB</p><p><b>　　LJMP FOU</b></p><p>　　BB:CJN

79、E R2, #04H, BBB；判斷不相等則跳轉</p><p>　　CLR F0；F0位清0</p><p><b>　　CLR FLAG1</b></p><p><b>　　CLR FLAG2</b></p><p><b>　　CLR FLAG3</b>&l

80、t;/p><p><b>　　LJMP FIR</b></p><p>　　BBB:CJNE R0, #00H, SGL</p><p>　　INC R2；R2加1</p><p>　　LJMP DIAOY</p><p>　　4.4 對現有程序的擴充 </p><

81、;p>　　當由于緊急需要對道路進行長時間通行時，就要保持該道路更長時間的通行。下面以東西方向為例進行緊急通行為例。</p><p>　　緊急通行是平常通行的特例，只要將相應的代碼去掉就可以實現延長本車道的通行時間。設置通行時間為20秒。</p><p><b>　　核心代碼如下：</b></p><p>　　FIR:MOV P1, #

82、00H</p><p><b>　　SETB P1.0</b></p><p><b>　　CLR P1.1</b></p><p><b>　　CLR P1.2</b></p><p><b>　　CLR P1.3</b></p><

83、p>　　MOV R0, #20</p><p>　　MOV R1, #20</p><p>　　SGL: ；與原程序類同</p><p>　　CJNE R0, #00H, SGL</p><p><b>　　LJMP FIR</b></p><p&g

84、t;　　要實現東西方向的左轉通行時，只需要修改FIR中的代碼就可以了。時間顯示只要修改R0和R1就可以了。</p><p>　　要實現南北方及左轉，只要把SGL換成SGL1、把FIR 中代碼進行相應的修改就可以了。由于時間緊張，程序有不完善的地方。</p><p>　　原程序見程序實現代碼。</p><p><b>　　5實驗平臺</b><

85、;/p><p><b>　　5.1實驗平臺</b></p><p>　　我們采用的是Keil Software生產的Cx51編譯器。運行在Windows XP操作平臺下。 </p><p>　　開啟計算機進入Keil C51編譯器介面。如圖6</p><p>　　圖6 Keil C51編譯器介面</p>&l

86、t;p><b>　　5.2實驗步驟</b></p><p>　　5.2.1 編寫程序代碼</p><p>　　程序代碼分為3個模塊：中斷模塊，循環(huán)模塊，算法模塊。（見程序實現代碼）</p><p>　　5.2.2 按照系統(tǒng)硬件連線圖連接好系統(tǒng)并調試</p><p><b>　　１．調試程序</b&g

87、t;</p><p>　　⑴ 打開Keil軟件，新建工程；</p><p><b>　?、?選擇芯片；</b></p><p>　?、?新建文檔，把編寫好代碼寫入文檔并保存了ASM文件； </p><p>　?、?把保存的文檔加載到Source Group；</p><p><b>　　

88、⑸編譯程序；</b></p><p>　?、试O置轉換成16進制；</p><p><b>　?、诉\行程序的結果；</b></p><p>　　2. 把編譯好的16進制文件(jtd.hex) 輸入單片機AT89S51仿真器和對其進行初始化。</p><p>　　3．給實驗板進行通電，觀察運行結果，不一致則跳到第

89、一步進行反復調試，直到與預定目的一致。</p><p>　　以下是在程序調試過程中出現在情況：通電以后，把程序裝好，數碼管是的數字不變，按復位鍵后重新開始還是如此。經過和同組人的共同分析后，發(fā)現是中斷系統(tǒng)在計時到了1秒以后，賦的初值R0，R1沒有減1，修改如下：</p><p>　　DSD:INC R3</p><p>　　MOV TH1, #3CH</p

90、><p>　　MOV TL1, #0B0H</p><p>　　CJNE R3, #20, FH；判斷是否夠 1秒</p><p><b>　　DEC R0</b></p><p><b>　　DEC R1</b></p><p>　　MOV R3, #00H；R3清0

91、</p><p>　　FH:RETI；中斷返回</p><p>　　通電以后，東西、南北方向的時間均遞減，20秒以后，東西方向的20秒用完，變成東西左轉、南北各20秒，此后，時間顯示和紅綠燈不再變化，一直保持這一狀態(tài)。</p><p>　　經過老師和同組人的共同努力，終于找到原因，問題出在循環(huán)控制過程中，當經過第一次20秒判斷后，寄存器R2加1，當再次運

92、行到循環(huán)控制處時，判斷R2與#01H相同，程序跳到SEC處執(zhí)行，此后一直如此。解決方法如下：</p><p><b>　　設置3個標記位：</b></p><p>　　FLAG1 BIT 00H；標記00H位</p><p>　　FLAG2 BIT 01H</p><p>　　FLAG3 BIT 02H</

93、p><p>　　在循環(huán)控制中加入判斷如：</p><p>　　DIAOY:CJNE R2, #01H, AA；判斷不相等剛跳轉</p><p>　　JB FLAG1, AA；FLAG1為1則跳轉</p><p>　　LJMP SEC ；跳到SEC</p><p>　　在跳到SEC后，在

94、運行到該程序后加給FLAG1置數，程序如下：</p><p>　　SEC:CLR P1.0</p><p><b>　　SETB P1.1</b></p><p><b>　　CLR P1.2</b></p><p><b>　　CLR P1.3</b></p>

95、<p>　　MOV R0, #20</p><p>　　MOV R1, #20</p><p>　　SETB FLAG1</p><p><b>　　LJMP SGL</b></p><p>　　其它幾部分與之相同的處理。</p><p><b>　　結論</b>

96、;</p><p>　　本系統(tǒng)就是利用了AT89S51芯片的I/O引腳。系統(tǒng)采用美國ATMEL公司生產的單片機AT89S51，以及其它芯片（如：74HC164、74LS04六位反向器、L7805三端穩(wěn)壓電源）來設計交通燈控制器，實現了紅燈亮40秒,綠燈和左轉綠燈各亮20秒。并通過AT89S51來控制74LS04芯片的輸出口設置紅、綠燈燃亮的功能和控制74HC164來實現在七段數碼管上的時間顯示；為了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠系

97、統(tǒng)內集成了“看門狗”芯片，避免了系統(tǒng)因為死機而停止工作的情況發(fā)生。系統(tǒng)設計簡便、實用性強、操作簡單、程序設計簡便。 </p><p>　　系統(tǒng)不足：時間設定中沒有黃燈的等待閃爍時間，以及自動根據車流改變紅綠燈時間，此外，還沒有充分考慮的把現代管理、人工智能運用到交通的控制中，來計算交通控制點之間的距離，來更合理的安排紅、綠燈的持續(xù)時間，使城市的交通管理更加人性化。使人們遠離目前的交通擁塞的現象。</p>

98、;<p><b>　　致謝</b></p><p>　　通過本次畢業(yè)設計，我在指導老師xx副教授的精心指導和嚴格要求下，獲得了豐富的理論知識，極大地提高了實踐能力，并對當前電子領域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解，單片機領域這對我今后進一步學習計算機方面的知識有極大的幫助。另外,此次畢業(yè)設計還獲得了計科系各位領導和老師的大力支持。在此，我忠心感謝單片機組的其它同學以及計科系各

99、位老師的指導和支持。在未來的工作和學習中，我將以更好的成績來回報各位領導、老師和同學。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]胡漢才 單片機原理及其接口技術 [M] 清華大學出版，1996</p><p>　　[2]蔡美琴 MCS-51系列單片機系統(tǒng)及其應用 高等教育出版社 2004.2</p

100、><p>　　[3]付家才 單片機控制工程實踐技術[M] 化學工業(yè)出版社，2004.5</p><p>　　[4]潘新民 微型計算機控制技術 [M] 人民郵電出版社，1999.9</p><p>　　[5]余錫存 單片機原理及接口技術[M] 西安電子科技大學出版社,2000.7</p><p>　　[6]雷麗文 等.微機原理與接

101、口技術[M] 電子工業(yè)出版社，1997.2</p><p>　　[7]蔣萬君 在論循環(huán)時序電路的簡便設計[J] 機電一體化，2005 第5期</p><p>　　[8]周立功 增強型80C51單片機速成與實戰(zhàn) 北京航空航天大學出版社2004.5</p><p>　　[9]何立民 單片機應用技術選編⑩ 北京航空航天大學出版社 2004.3</

102、p><p>　　[10]何立民 單片機應用技術選編⑨ 北京航空航天大學出版社 2004.3</p><p>　　[11]何立民 MCS-51系列單片機應用系統(tǒng)設計 北京航空航天大學出版社, 1995.</p><p>　　[12]李華 MCS -51系列單片機實用接口技術[M] 北京航空航天大學出版社,1993</p><p>　

103、　[13]周航慈 單片機應用程序設計技術[M] 北京航空航天大學出版社,1991.</p><p>　　[14]張志良等 單片機原理與控制技術[M] 機械工業(yè)出版社，2001 年7 月第1 版</p><p>　　[15]陸坤 電子設計技術1 電子科技大學出版社, 1997</p><p>　　[16]梁文海 單片機AT89C2051構成的智

104、能型頻率計[J] 現代電子技術,2002 </p><p>　　[17]謝自美 電子線路設計·實驗·測試[M] 華中理工大學出版社,2001</p><p>　　[18]吳金戎,沈慶陽 8051單片機實踐與應用 [M] 清華大學出版社, 2003.</p><p><b>　　程序實現代碼</b>&l

105、t;/p><p>　?。淮顺绦蚍譃樗膫€部分，循環(huán)運行。東西方向通行20S（南北方向、東西南北左拐彎停）一部分SETB P1.0；</p><p>　?。粬|西左拐彎20S(東西南北方向、南北左拐彎停)一部分SETB P1.1；</p><p>　　；南北通行20S(東西方向、東西南北左拐彎停)一部分11111；</p><p>　?。荒媳弊筠D彎20

106、S(東西南北方向、東西左拐彎停)一部分SETB P1.3。</p><p>　?。还苍O計12個發(fā)光二極管，4個紅的，8個綠的。</p><p>　　；P1.0控制東西方向的2個紅燈和2個綠燈；</p><p>　??；P1.2控制南北方向的2個紅燈和2個綠燈；</p><p>　?。籔1.1和P1.3控制東西南北左拐彎的4個綠燈。</p

107、><p>　　FLAG1 BIT 00H；標記00H位</p><p>　　FLAG2 BIT 01H</p><p>　　FLAG3 BIT 02H</p><p>　　ORG 0000H；程序執(zhí)行起始處</p><p>　　LJMP START；跳轉到標號START執(zhí)行</p>&

108、lt;p>　　ORG 001BH；定時器1中斷程序入口地址</p><p><b>　　LJMP DSD</b></p><p><b>　　ORG 0030H</b></p><p>　　START: MOV TMOD, #10H；定時器1的選擇</p><p>　　MOV TH

109、1, #3CH；給定時器預置數</p><p>　　MOV TL1, #0B0H</p><p>　　SETB EA；打開總中斷</p><p>　　SETB ET1；定時器1溢出中斷允許</p><p>　　SETB TR1；啟動定時器</p><p>　　CLR FLAG1；標

110、記位清0</p><p><b>　　CLR FLAG2</b></p><p><b>　　CLR FLAG3</b></p><p>　　MOV R3, #00H；1秒定時器的初值</p><p>　　FIR:MOV P1, #00H；P1口清0</p><p

111、>　　MOV R2, #00H；給R2初值</p><p>　　SETB P1.0；給P1.0口置1</p><p>　　CLR P1.1；給P1.0口置0</p><p><b>　　CLR P1.2</b></p><p><b>　　CLR P1.3</b><

112、/p><p>　　MOV R0, #20；給R0賦初值</p><p>　　MOV R1, #40</p><p>　　SGL:JB F0, SGL1；F0為1財轉移到SGL1</p><p>　　MOV A, R0；把R0的值送入A中</p><p>　　LCALL DY1

113、；調用DY1</p><p><b>　　MOV A, R1</b></p><p><b>　　LCALL DY1</b></p><p><b>　　MOV A, R0</b></p><p><b>　　LCALL DY1</b></p>

114、<p><b>　　MOV A, R1</b></p><p><b>　　LCALL DY1</b></p><p>　　LCALL DELAY；調用DELAY延時子程序</p><p>　　SJMP DIAOY；跳轉到DIAOY循環(huán)控制子程序</p><p>　　SG

115、L1: MOV A, R1</p><p><b>　　LCALL DY1</b></p><p><b>　　MOV A, R0</b></p><p><b>　　LCALL DY1</b></p><p><b>　　MOV A, R1</b>&l

116、t;/p><p><b>　　LCALL DY1</b></p><p><b>　　MOV A, R0</b></p><p><b>　　LCALL DY1</b></p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　DIAOY:

117、；循環(huán)控制子程序</p><p>　　CJNE R2, #01H, AA；判斷不相等剛跳轉</p><p>　　JB FLAG1, AA；FLAG1為1則跳轉</p><p>　　LJMP SEC ；跳轉到SEC</p><p>　　AA:CJNE R2, #02H, AAA</p>&

118、lt;p>　　JB FLAG2, AAA</p><p><b>　　SETB F0</b></p><p><b>　　LJMP THR</b></p><p>　　AAA:CJNE R2, #03H, BB</p><p>　　JB FLAG3, BB</p><p

119、><b>　　LJMP FOU</b></p><p>　　BB:CJNE R2, #04H, BBB；判斷不相等則跳轉</p><p>　　CLR F0；F0位清0</p><p><b>　　CLR FLAG1</b></p><p><b>　　CLR FLAG

120、2</b></p><p><b>　　CLR FLAG3</b></p><p><b>　　LJMP FIR</b></p><p>　　BBB:CJNE R0, #00H, SGL</p><p>　　INC R2；R2加1</p><p>

121、　　LJMP DIAOY</p><p>　?。豢刂茤|西左轉的綠燈亮</p><p>　　SEC:CLR P1.0</p><p><b>　　SETB P1.1</b></p><p><b>　　CLR P1.2</b></p><p><b>　　CLR

122、P1.3</b></p><p>　　MOV R0, #20</p><p>　　MOV R1, #20</p><p>　　SETB FLAG1</p><p><b>　　LJMP SGL</b></p><p>　??；控制南北紅、綠燈亮</p><p>