基于51单片机的交通信号灯模拟控制系统设计Word下载.docx
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系别
自动化工程系
专业班级
机电一体化技术X班
指导教师
技术职务
讲师
课题名称
基于51单片机设计交通信号灯模拟控制系统
阅读中外文献资料情况
[1]李亚伯等编著，数字电路与系统，北京：
电子工业出版社，2001年6月出版130-150
[2]李双庆等编著，常用半导体器件简明手册，北京：
电子工业出版社，1989年6月出版53-84
[3]徐建仁主编，数字集成电路应用与实验，长沙：
国防科技大学出版社，1990年2月出版，66-123
[4]郝鸿安编著，常用数字集成电路应用手册，北京：
中国计量出版社，1987年10月出版，153-197
立题依据及主要内容
在当今电子信息发达的时代，在各界领域都能发现各种单片机控制系统的应用，如：
工厂、火车站、医院......可想而知单片机控制系统的实用性、广泛性，单片机控制系统不仅成本低、体积小、应用简便等优点，而且便于更换。
基于AT89C51单片机的性能参数和工作原理，应用Keil单片机编译软件的C语言编程以及使用该软件开发单片机程序，说明设计的交通信号灯模拟控制系统的工作原理、程序流程和硬件结构等相关技术，指出该系统的特点。
设计方案或论文提纲
设计一种基于AT89C51超低功耗单片机的交通信号灯模拟控制系统，详细阐明交通信号灯模拟控制系统的工作原理，实现了一般交通信号灯控制系统的主要功能及要求，具有实用性。
而以一般情况下的交叉十字路口的交通情况为背景，设计并介绍一种通用性很强的交通信号灯模拟控制系统，最终完成系统的仿真达到了设计目标。
毕业设计（论文）工作计划
2016年9月份确定选题、9月20号完成初稿、9月30号交给指导老师进行考核修正、10月下旬再将修改设计交给指导老师评定
指导教师审核意见
指导教师签字：
年月日
用51单片机设计交通信号灯模拟控制系统
机电一体化X班XXX指导老师：
摘要：
城市交通信号灯模拟控制系统模拟了能够对信号灯进行远程投时的城市十字路口控制系统功能。
借助于单片机开发板上的已有资源，构建了模拟实际系统功能的单片机扩N82C55控制LED灯模块、8位七段数码管显示控制模块和板上扩展接线模块。
在分析实际系统工作流程的基础上，给出了针对单片机开发板的模拟系统C51控制程序流程。
用于实际系统时，只需要将代码移植到现场设备并进行具体设置和适当修改即可，可以在满足客户需求的前提下最小化系统开发成本。
交通信号灯模拟控制系统模拟了能够对信号灯进行远程授时的城市十字路口控制系统功能。
设计一种基于AT89C51超低功耗单片机的交通信号灯模拟控制系统，详细阐明了交通信号灯模拟控制系统的工作原理，实现了一般交通信号灯控制系统的主要功能及要求，具有实用性。
该系统充分利用了AT89C51单片机的特点，使用现今单片机广泛采用的C语言编制了系统程序，并利用KeiluVision3软件进行编译运行，最终通过Proteus完成了模拟控制系统的仿真。
关键词：
AT89C51单片机Keil单片机编译软件仿真软件Proteus6C语言交通灯
XXXXX学院毕业设计（论文）指导记录表
自动化工程工程系
2014级机电一体化X班
第一次
指导情况
第二次
注：
指导情况须填明学生在毕业设计（论文）撰写过程中存在的问题，指导教师要求修改的内容或改进措施。
指导情况填写不包括下达任务书和开题报告意见。
XXXXX学院毕业设计（论文）初评成绩表
指导教
师意见
评语：
年月日
初评成绩：
XXXXX学院毕业设计（论文）成绩评定表
评阅
教师
意见
评阅评语：
评阅成绩：
评阅教师签字：
答辩
小组
答辩评语：
答辩成绩：
答辩小组成员签字：
系毕业设
计（论文）评审委员会意见
评定成绩
系毕业设计（论文）评审委员会主任签字：
引言
2005年最新统计数据表明，在中国每5分钟就有一人丧身车轮，每一分钟都会有一人因为交通事故儿伤残。
每年因交通事故所造成的的经济损失达数百亿元。
为了减少交通事故，如今交通红绿灯已经安装在各个交通路口上，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。
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，1914年始安装于纽约市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
本文以一般情况下的交叉十字路口的交通情况为背景，设计并介绍一种通用性很强的交通信号灯模拟控制系统，最终完成系统的仿真达到了设计目标。
系统的核心是AT89C51超低功耗单片机，利用Keil软件进行控制程序的开发来对交通信号灯模拟控制系统的模拟及控制。
文中详细阐述了AT89C51单片机的性能参数和工作原理，并介绍了基于Keil单片机编译软件的C语言编程以及使用该软件开发单片机程序的方法，说明了设计的交通信号灯模拟控制系统的工作原理、程序流程和硬件结构等相关技术，指出了该系统的特点。
另外，文中还简单介绍了电子仿真软件Proteus6的特点及使用方法。
1AT89C51单片机的性能参数和工作原理
1.1AT89C51单片机的简要介绍
微控制器是交通信号灯模拟控制系统的核心,它完成对模拟信号的输入接受处理和控制信号的输出控制外部设备的功能。
AT89系列单片机是通用性强、功耗小、使用广泛、性能优良的微处理芯片。
考虑本设计的具体设计要求，选择AT89C51单片机作为控制核心，它是高性能8位微处理芯片，兼容MCS-51，具有4KB的FLASH存储空间，32个全双工可编程I/O口，两个16位的定时器/计数器以及6个中断源等特点，大大的简化了系统设计。
1.1.18051单片机的基本结构
在介绍单片机的内部结构之前，我们先了解下我们现在正在使用的计算机五个组成部分：
运算器：
用于实现算术和逻辑运算。
计算机的运算和处理都在这里进行；
控制器：
是计算机的控制指挥部件，使计算机各部份能自动协调的工作；
存储器：
用于存放程序和数据；
（又分为内存储器和外存储器，内存储器就如我们电脑的硬盘，外存储器就如我们的U盘）
输入设备：
用于将程序和数据输入到计算机（例如我们电脑的键盘、扫描仪）；
输出设备：
输出设备用于把计算机数据计算或加工的结果以用户需要的形式显示或保存（例如我们的打印机）。
1、通常把运算器和控制器合在一起称为中央处理器（CentralProcessingUnit）,简称CPU。
2、通常把外存储器、输入设备和输出设备合在一起称之为计算机的外部设备。
典型系列单片机是由下图所示的器件组成的：
1中央处理器（CPU）：
刚刚讲过，需要提醒的是MCS-51的CPU能处理8位二进制数或代码；
2内部数据存储器（RAM）：
8051芯片共有256个RAM单元，其中后128单元被专用寄存器占用（稍后我们详解），能作为寄存器供用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。
因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元，简称内部RAM。
地址范围为00H~FFH（256B）。
是一个多用多功能数据存储器，有数据存储、通用工作寄存器、堆栈、位地址等空间。
3内部程序存储器（ROM）：
在前面也已讲过，8051内部有4KB的ROM，用于存放程序、原始数据或表格。
因此称之为程序存储器，简称内部RAM。
地址范围为0000H~FFFFH（64KB）。
4定时器/计数器
8051共有2个16位的定时器/计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对计算机进行控制。
定时时靠内部分频时钟频率计数实现，做计数器时，对P3.4（T0）或P3.5（T1）端口的低电平脉冲计数。
5并行I/O口
MCS-51共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3）以实现数据的输入输出。
6串行口
MCS-51有一个全双工的串行口，以实现单片机和其它设备之间的串行数据传送。
该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为移位器使用。
RXD（P3.0）脚为接收端口，TXD（P3.1）脚为发送端口。
7中断控制系统
MCS-51单片机的中断功能较强，以满足不同控制应用的需要。
共有5个中断源，即外中断2个，定时中断2个，串行中断1个，全部中断分为高级和低级共二个优先级别。
8时钟电路
MCS-51芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。
时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。
系统允许的晶振频率为12MHZ。
1.1.251单片机管脚说明
MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚分布请参照----单片机引脚图：
lP0.0~P0.7P0口8位双向口线（在引脚的39~32号端子）。
lP1.0~P1.7P1口8位双向口线（在引脚的1~8号端子）。
lP2.0~P2.7P2口8位双向口线（在引脚的21~28号端子）。
lP3.0~P3.7P2口8位双向口线（在引脚的10~17号端子）。
这4个I/O口具有不完全相同的功能，需要不同等待。
P0口有三个功能：
1、外部扩展存储器时，当做数据总线（如图1中的D0~D7为数据总线接口）
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