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交通灯控制第1页摘要本系统由单片机、LCD显示、交通灯演示系统三个部分组成。采用AT89S51芯片设计一个十字路口交通灯。系统实现了通行及等待基本的交通灯的功能，在人行道上的自行车与行人会在绿灯时会呈现动态。本设计中的交通灯控制系统在原有红绿灯的基础上加入自行车道及人行道指示。该设计比传统交通灯更加人性化方便了行人在十字路口的通行。关键词：交通灯；单片机；LCD交通灯控制第2页目录1绪论...............................................................................................................12系统的硬件配置...........................................................................................12.1单片机简介...............................................12.2单片机的发展.............................................23设计方案及硬件介绍....................................................................................33.1设计原理.................................................33.2接线原理图...............................................43.3单片机AT89S51介绍.......................................53.4AT89S51单片机的引脚.....................................64系统软件设计................................................................................................84.1LCD显示程序..............................................84.2主程序....................................................94.3实物画面..................................................95系统流程图.................................................................................................116课设总结.....................................................................................................11参考文献.........................................................................................................12附录.................................................................................................................12交通灯控制第1页1绪论城市十字交叉路口红绿灯控制系统主要负责控制东西和南北走向的红绿灯的状态和转换顺序，关键是个状态之间的转换盒进行适当的延时，而且还要加入动态的人行道与自行车道的指示。当东西走向的红灯亮起时，自行车道的自行车指示车轱辘不转，人行道的小人指示呈现立正姿势;当东西走向的绿灯亮起时，自行车道的自行车指示车轱辘旋转，人行道的小人指示呈现行走状态。南北走向的红绿灯亮起时与东西走向的原理相同，南北红则东西绿。2系统的硬件配置2.1单片机简介单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。单片微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是一种非常活跃和颇具有生命力的机种。单片微型计算机简称单片机，特别适用于工业控制领域，因此又称为微控器。1971年微处理器研制成功不久，就出现了单片微型计算机即单片机，但最早的单片机是1位的，处理能力有限。交通灯控制第2页图1单片机芯片示意图2.2单片机的发展单片机的发展分为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位单片机推出阶交通灯控制第3页段。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。图2单片机芯片实物图3设计方案及硬件介绍3.1设计原理本设计使用的是单片机作为核心的控制元件，使得电路的可靠性比较高，功能也比较强大，而且可以随时更新系统，根据道路情况适时调整交通灯的状态，全面有效地利用交通灯指示交通情况。该设计是以单片机AT89S51为核心完成的,在硬件电路中采用P10~P17口控制交通指示灯，采用P30~P35口作为128*64LCD数码管的驱动接口，可显示各个方向的自行车和人行道的即时状态。芯片选用AT89C51单片机，电路由下列部分组成：交通灯演示电路、LCD显示交通灯控制第4页电路。此交通灯系统位于一个十字路口，此路口为东南西北走向。南北方向为主干道，东西方向为支干道。各干道有一组红、绿二色的指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。此交通灯系统工作过程分为2个状态。状态1南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，南北方向自行车与小人指示呈现运动状态，东西方向自行车和小人呈现停止状态。状态2南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮，南北方向自行车与小人指示呈现停止状态，东西方向自行车和小人呈现运动状态。功能：双色LED模拟交通灯信号，并用LCD显示直行车与小人状态。接线：对应连接液晶显示模块的RS、R/W、E、PSB、RST;到CPU模块的P3.0、P3.1、P3.2、P3.3、P3.5；CPU模块JD8连接到双色LED的JD3B。3.2接线原理图图3交通灯随机控制原理图交通灯控制第5页并行/接口存储器并行/接口中断系统定时器/计数器图4液晶显示电路3.3单片机AT89S51介绍AT89S51是MCS-51系列单片机的典型产品，我们就这一代表性的机型进行系统的讲解。89S51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：图5单片机内部结构示意图交通灯控制第6页1、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。2、数据存储器(RAM)AT89S51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。3、程序存储器(ROM)AT89S51共有4KB掩膜ROM，最大可扩展64K字节，用于存放用户程序，原始数据或表格。4、定时/计数器：AT89S51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。5、并行输入输出(I/O)口：AT89S51共有4组8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。6、中断系统AT89S51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。本设计使用的是单片机作为核心的控制元件，使得电路的可靠性比较高，功能也比较强大，而且可以随时更新系统，根据道路情况适时调整交通灯的状态，全面有效地利用交通灯指示交通情况。3.4AT89S51单片机的引脚AT89S51单片机内部总线是单总线结构,即数据总线和地址总线是公用的。AT89S51有40条引脚,与其他51系列单片机引脚是兼容的。这40条引脚可分为I/O接口线、电源线、控制线、外接晶体线4部分。89S51单片机为双列直插式封装结构,如下图所示。交通灯控制第7页图6AT89S51引脚分配图AT89S51单机的电源线有以下两种：（1）VCC：+5V电源线。电源线（2）GND：接地线。AT89S51单片机的外接晶体引脚有以下两种:（1）XTAL1：片内振荡器反相放大器的输入端和内部时钟工作的输入端。采用内部振荡器时，它接外部石英晶体和微调电容的一个引脚。（2）XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端，接外部石英晶体和微调电容的另一端。采用外部振荡器时，该引脚悬空。外接晶体引脚。控制线AT89S51单片机的控制线有以下几种：（1）RST：复位输入端，高电平有效。（2）ALE/PROG：地址锁存允许/编程线。（3）PSEN：外部程序存储器的读选通线。（4）EA/Vpp：片外ROM允许访问端/编程电源端。交通灯控制第8页4系统软件设计4.1LCD显示程序东西红南北绿时显示图形1到3LGS1:MOVP1,#12h;REDLIGHTMOVDPTR,#TAB1;显示图形1LCALLPHO_DISPLCALLDELAYMOVDPTR,#TAB2;显示图形213图形个数待定LCALLPHO_DISPLCALLDELAYMOVDPTR,#TAB3;显示图形313图形个数待定LCALLPHO_DISPLCALLDELAYDJNZR4,LGS1;LCALLDELAY3;LCALLDELAY3;循环次数待定MOVR4,#6东西绿南北红时显示图片4到6lop:MOVP1,#21H;GREENLIGHTMOVDPTR,#TAB4;显示图形413图形个数待定LCALLPHO_DISP交通灯控制第9页LCALLDELAY;40MS延时待定需要10MSDELAY3时间过长,NEEDTHEOTHERDELAY!MOVDPTR,#TAB5;显示图形523LCALLPHO_DISPLCALLDELAYMOVDPTR,#TAB6;显示图形612LCALLPHO_DISPLCALLDELAYDJNZR4,lopLJMPl;循环RET4.2主程序（见附录）