基_于_AT89S51单片机的交通灯设计

常州信息职业技术学院电子系毕业设计论文第1页共25页常州信息职业技术学院学生毕业设计（毕业论文）系别：电子与电气工程学院专业：电子信息工程技术班级：学生姓名：学生学号：设计（论文）题目：基于AT89S51单片机的交通灯设计指导教师：设计地点：起迄日期：20.7.1~~20.8.29常州信息职业技术学院电子系毕业设计论文第2页共25页毕业设计（论文）任务书专业电子信息工程技术班级姓名一、课题名称:基于AT89S51单片机控制的交通灯设计二、主要技术指标：单片机产品兼容8K字节在系统可编程Flash存储器三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线三个16位定时器/计数器八个中断源全双工UART串行通道低功耗空闲和掉电模式掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符三、工作内容和要求：1.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.程序存储器用于存放程序和固定不变的常数等。通常采用只读存储器，且其又多种类型，在89系列单片机中全部采用闪存。AT89S51内部配置了4KB闪存。3.中断系统的作用主要是对外部或内部的终端请求进行管理与处理。AT89S51共有5个中断源，其中又2个外部中断源和3个内部中断源。4.A89S51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。四、主要参考文献：1.刘昌珍.智能电子技术实践综合训练设计，2008.52.楼然苗.51系列单片机设计实例.北京：北京航空航天大学出版社，2006.23.夏路易、石宗义编著电路原理图与电路板设计教程北京希望电子出版社20024.徐泳龙主编单片机原理及应用机械工业出版社2004学生（签名）20年6月25日指导教师（签名）20年6月26日教研室主任（签名）20年6月27日系主任（签名）20年6月28日常州信息职业技术学院电子系毕业设计论文第3页共25页毕业设计（论文）开题报告设计（论文题目）基于AT89S51单片机控制的交通灯设计一、选题的背景和意义：在今天，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”。智能的交通信号灯指挥着人和各种车辆的安全运行,实现红、黄、绿灯的自动指挥是城乡交通管理现代化的重要课题.在城乡街道的十字交叉路口,为了保证交通秩序和行人安全,一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯,其中红灯亮,表示该条道路禁止通行;黄灯亮,表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行;绿灯亮,表示该条道路允许通行.交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口城乡交通管理自动化。本文为了实现交通道路的管理,力求交通管理先进性、科学化.分析应用了单片机实现智能交通灯管制的控制系统,以及该系统软、硬件设计方法,实验证明该系统实现简单、经济,能够有效地疏导交通,提高交通路口的通行能力。二、课题研究的主要内容：1.电源电路的设计。2.熟悉整个设计系统的结构。3.掌握电压显示电路的原理，LED显示原理。4.熟练掌握单片机的主要特性。常州信息职业技术学院电子系毕业设计论文第4页共25页三、主要研究（设计）方法论述：本设计系统的应用了单片机的工作原理，以及LED的显示特性原理。整体的结合单片机的软件从而实现硬件的显示特性。1．弄清楚整个系统的构架。2．理解电路原理并绘制出电路原理图。3．中央处理器(CPU)。4．数据存储器(内部RAM)，程序存储器(内部ROM)。5．定时/计数器(ROM)，并行输入输出(I/O)口。6．时钟电路7．中断系统8．全双工串行口四、设计（论文）进度安排：时间工作内容2009.7.1～2009.7.8熟悉课题的基本要求，查阅相关资料，初步拟定设计的整体方案，完成开题报告。2009.7.9～2009.7.15设计一些简单的实际电路，熟悉绘图软件Protel99的使用2009.7.16～2009.7.23设计单片机程序,LCD显示电路，电源电路，绘制原理图，充电电路原理图。编写显示程序。2009.7.24～2009.8.29写毕业设计论文，完成全部毕业设计五、指导教师意见：指导教师签名：20年7月3日六、系部意见：系主任签名：20年7月4日常州信息职业技术学院电子系毕业设计论文第5页共25页基于AT89S51单片机控制的交通灯设计摘要：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。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。本文首先对智能交通灯的研究意义和智能交通灯的研究现状进行了分析，指出了现状交通灯存在的缺点，并提出了改进方法。智能交通灯控制系统通常要实现自动控制。本文还对AT89S51单片机的结构特点和重要引脚功能进行了介绍，同时对智能交通灯控制系统的设计进行了详细的分析。关键词：AT89S51单片机；智能交通灯控制系统；程序设计AT89S51-basedsingle-chipdesignofthecontroloftrafficlightsAbstract:Alongwithscienceandtechnologyisupdatinginrecentyears,theapplicationofMCUisgoingdeeper.Intheapplicationoftheautomaticcontrolanddetectionofrealtime,theMCUisusedtouseasakeyparts.Butifyouwanttodesignasystem,onlylearntheknowledgeofMCUisinsufficient.Youshouldperfectthesystemonthebasisofthestructureofthehardwareanditislinktothecharacteristicoftheapplicationobjectofthesoftware.First,inthispaper,wediscussthestudyingsignificanceandstudyingsituationoftheIntelligentTransportationSystem(ITS),thenpointoutthedrawbackofthecurrentsituationandgivetheimprovemethod.AutomaticControlisthemostimportantfunctionoftheITS.ThispaperdescribethecharacterofstructureandthefunctionofpinofAT89S51SCM.ItalsogivedetailedanalysisofITSdesignKeywords:AT8951MCU;ITS;programdesign1.引言在今天，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。常州信息职业技术学院电子系毕业设计论文第6页共25页但这一技术在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”。智能的交通信号灯指挥着人和各种车辆的安全运行,实现红、黄、绿灯的自动指挥是城乡交通管理现代化的重要课题.在城乡街道的十字交叉路口,为了保证交通秩序和行人安全,一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯,其中红灯亮,表示该条道路禁止通行;黄灯亮,表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行;绿灯亮,表示该条道路允许通行.交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口城乡交通管理自动化。本文为了实现交通道路的管理,力求交通管理先进性、科学化.分析应用了单片机实现智能交通灯管制的控制系统,以及该系统软、硬件设计方法,实验证明该系统实现简单、经济,能够有效地疏导交通,提高交通路口的通行能力。2系统设计要求与整体规划2.1基础设计要求1）设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向和东西方向两个交叉路口的车辆交替运行，两个方向能根据车流量大小自动调节通行时间，车流量大，通行时间长，车流量小，通行时间短。2）每次绿灯变红灯时,要求黄灯先亮5S,才能变换运行车辆。3）东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用数码管显示器进行显示（采用倒计时的方法）。4）同步设置人行横道红、绿灯指示。2.2系统规划我们将系统设计成可分离单独工作的主控制机与客户端的形式，但是和传统的C/S常州信息职业技术学院电子系毕业设计论文第7页共25页模式不一样的是，每个终端机可以脱离主控制机而独立工作。即使主控制机停止工作，或者由于某种原因不能正常工作，各终端机也可以照常稳定的工作。各个终端机负责管理路口的多个信号灯。为了方便我们称主控制机为主系统，各个终端机称为子系统。控制系统的总框图如图2-1示2.3方案论证和比较1)智能交通灯的研究现状目前设计交通灯的方案有很多，有应用CPLD设计实现交通信号灯控制器方法;有应用PLC实现对交通灯控制系统的设计;有应用单片机实现对交通信号灯设计的方法。目前，国内的交通灯一般设在十字路门，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯。加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用，但根据实际行车过程中出现的情况，还存在缺点：两车道的车辆轮流放行时间相同且固定，在十字路口，经常一个车道为主干道，车辆较多，放行时间应该长些；另一车道为副干道，车辆较少，放行时间应该短些2)智能交通灯的设计方案及改进措施针对道路交通拥挤，交叉路口经常出现拥堵的情况。利用单片机控制技术，提出了A干道交通信号灯A干道交通信号灯B道交通信号灯B道交通信号灯路口子系统路口子系统…………图2-1控制系统的总框图远程主系统计算机路口子系统…………常州信息职业技术学院电子系毕业设计论文第8页共25页软件和硬件设计方案及改进措施：根据各道路路口车流量的大小自动调节通行时间。由于AT89S51单片机自单带有2计数器，6个中断源，能满足系统的设计要求。用单片机设计不但设计简单，而且成本低，用其设计的交通灯也满足了要求，所以本文采用单片机设计交通灯。系统构图如图2-2所示：图2-2系统结构框图3AT89S51单片机简介3.1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