完整版利用单片机设计交通灯毕业设计论文.docx
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完整版利用单片机设计交通灯毕业设计论文
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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，同时带动传统控制检测日新月异更新。
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。
十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。
那么靠什么来实现这井然秩序呢？
靠的是交通信号灯的自动指挥系
统。
交通信号灯控制方式很多。
本系统采用MSC-51系列单片机
Intel8031和可编程并行IO接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯
控制器，实现了能根据实际车流量通过8031芯片的P1口设置红、绿
灯燃亮时间的功能；为了系统稳定可靠采用了MAX629“看门狗”芯
片，避免了系统因为死机而停止工作的情况发生；显示时间直接通过
8255的PA、PB口输出；交通灯信号通过PC口输出；交通灯的点亮
采用VT双向晶闸管来控制，直接采用220V交流电源驱动，系统实用性强、操作简单、扩展性强。
该设计以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性特点，基于高速数值解算能力的微型机，表现出的智能化水平引起了控制专业人士的兴趣，要求将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制。
关键词：
单片机；交通灯；控制器
Abstract
Inrecentyearsalongwithscienceandtechnologydevelopfast,theapplicationofsingleflatmachineismovingtowardsthorough
continuously,atthesametimedrivetraditionalcontroldetectiondaythebenefitofnewmoonupdate.Intheonlyflatmachineapplicationsystemoftheautomaticcontrolanddetectionofrealtime,onlyflatmachineisoftentouseasakeyparts,onlysingleflatmachineaspectknowledgeisinsufficient,returnshouldbasisspecificly,perfect.
Crossroadsvehiclewearcomb,pedestrianXiRang,turntobeallrightlane,personpedestriansays,methodically.Doyouleanwhatto
realizethisorderlyorder?
Whatleanisthattheautomaticcommandsystemoftrafficsignallamp.Trafficsignallampcontrolwayismany.ThissystemadoptsMSC-51seriesonlyflatmachineIntel8031withbutprogrammingparallelinterfacechip8255AofIOiscentraldevicethedesigncontroleroftrafficlights,measureaccordingtoactual
wagonflowtheP1installationbonusandgreenlightthatpassesthrough8031chipsburntolightthefunctionoftime;Forsystem
stabilizereliablebecauseofofmicroprocessorcoremicro-computerwithitssmall,lowcostandbasedonabilityto
Microcomputer.Demonstratedlevelofintelligencecontrol
professionals.Requesttoanobjectembeddedmicrocomputersystem,
intelligentcontrolsystemtoachievetheobject.
Keywords：
SCM；controler；trafficlights
第1
章绪论
...........................................................................................................
1
1.1
交通灯产生的历史背景............................................................................
1
1.2
交通灯产生的意义....................................................................................
1
第2
章单片机相关介绍.........................................................................................
2
2.1
单片机概述................................................................................................
2
2.2
芯片的选择与简介....................................................................................
2
2.2.1
MSC-51芯片简介...........................................................................
2
2.2.2
8255芯片简介.................................................................................
6
2.2.3
其他器件.........................................................................................
7
第3
章硬件系统的相关设计.................................................................................
8
3.1
控制器硬件系统设计................................................................................
8
3.1.1
交通管理的方案论证.....................................................................
8
3.1.2
系统硬件设计.................................................................................
8
第4
章控制器的软件设计...................................................................................
10
4.1
每秒钟的设定..........................................................................................
10
4.2
计数器硬件延时......................................................................................
10
4.2.1
计数器初值计算...........................................................................
10
4.2.2
计算公式.......................................................................................
10
4.2.3
１秒的方法...................................................................................
10
4.2.4
相应程序代码...............................................................................
11
4.3
软件延时..................................................................................................
11
4.4
时间及信号灯的显示..............................................................................
12
4.4.1
8031并行口的扩展.......................................................................
12
4.4.2
显示原理：
...................................................................................
12
4.4.3
8255输出信号的放大：
...............................................................
12
4.4.4
8255输出信号与信号灯的连接：
...............................................
13
4.4.5
8255与8031的连接：
.................................................................
14
4.5
程序设计..................................................................................................
15
4.5.1
流程图如图所示...........................................................................
15
4.5.2
程序源代码...................................................................................
16
第5章看门狗相关介绍.......................................................................................
20
5.1
看门狗硬件电路......................................................................................
20
5.2
软件看门狗..............................................................................................
20
5.3
硬件看门狗..............................................................................................
21
第6章单片机开发系统及实验平台...................................................................
23
6.1
单片机开发系统......................................................................................
23
6.2
实验平台..................................................................................................
24
6.2.1
实验平台.......................................................................................
24
6.2.2
实验步骤.......................................................................................
24
6.3
系统编程信息..........................................................................................
25
6.3.1系统内存分配和IO接口使用25
6.3.2实验程序原代码25
第7章结论31
参考文献32
致谢33
附录34
第1章绪论
1.1交通灯产生的历史背景
再今天，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”。
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安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；
另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红
灯变为绿灯。
红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能
察觉到有人要过马路。
红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推
迟汽车放行，以免发生交通事故。
1.2交通灯产生的意义
信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高
道路通行能力，减少交通事故有明显效果。
1968年，联合国《道路交
通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。
绿灯是通行
信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志
禁止某一种转向。
左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车
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
必须在交叉路口的停车线后停车。
黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆
不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进
入交叉路口。
第2章单片机相关介绍
2.1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成，内部包含有计算机的基
本功能部件：
中央处理器、存储器和IO接口电路等。
因此，单片机
只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系
统。
单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和
多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角
的多功能化，以及低电压底功耗。
2.2芯片的选择与简介
2.2.1MSC-51芯片简介
MCS-51单片机内部结构
8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机
型进行系统的讲解。
8051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：
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。
数据存储器（RAM）
8051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。
图2.18051内部结构
·程序存储器（ROM）：
8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数
据或表格。
·定时计数器（ROM）：
8051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。
·并行输入输出（IO）口：
8051共有4组8位IO口（P0、P1、P2或P3），用于对外部数据
的传输。
·全双工串行口：
8051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。
·中断系统：
8051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。
·时钟电路：
8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机
运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。
单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开
的形式，即哈佛（Harvard）结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的
程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿（Princeton）结
构。
INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后
续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。
下图是MCS-51系列单片机的内部结构示意。
图2.2MCS-51系列单片机的内部结构示意
MCS-51的引脚说明：
MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装
的双列直接
DIP
结构，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
IO
口，中断口线与P3口线复用。
现在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均采用40Pin封装
的双列直接
DIP
结构，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
IO
口，中断口线与P3口线复用。
现在我们对这些引脚的功能加以说明：
如图2.3。
图2.3引脚说明
Pin9:
RESETVpd复位信号复用脚，当8051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，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。
RESET由
高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。
然而，
初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态，8051的初
始态。
8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图
2.4。
此外，RESETVpd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上
备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。
图2.4自动手动复位
Pin30：
ALE当访问外部程序器时，ALE（地址锁存）的输出用于
锁存地址的低位字节。
而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个
16时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，
也可以当作一个时钟向外输出。
更有一个特点，当访问外部程序存储
器，ALE会跳过一个
升级会员 