本科生毕业设计最新.docx

本科生毕业设计最新.docx

《本科生毕业设计最新.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《本科生毕业设计最新.docx（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

本科生毕业设计最新

单片机模拟交通灯的设计

2011年5月

独创性声明

本人郑重声明：

所呈交的毕业设计是本人在指导老师指导下取得的研究成果。

除了文中特别加以注释和致谢的地方外，设计中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。

与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在设计中作了明确的说明并表示了谢意。

签名：

　　年　　月　　日

授权声明

本人完全了解许昌学院有关保留、使用本科生毕业设计的规定，即：

有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业设计的复印件和磁盘，允许毕业设计被查阅和借阅。

本人授权许昌学院可以将毕业设计的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编设计。

本人设计中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）：

签名：

　　年　　月　　日

指导教师签名：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　年　　月　　日

摘要

本设计是依据数字集成电路、单片机技术为基础，采用MCS-51系列单片机AT89C51为控制器件结合LED数码显示电路、发光二极管指示电路组成交通灯硬件电路，利用单片机内部定时中断溢出产生1s实现倒计时。

系统能够完成25s倒计时显示，在倒计时到5s时绿灯开始闪烁以提醒过往的车辆及行人安全通行，倒计时到2s时黄灯亮。

关键词：

单片机；AT89C51；交通灯

ABSTRACT

Thisdesignisbasedondigitalintegratedcircuits,microcontrollertechnology,theuseofMCS-51seriesmicrocontrollerAT89C51devicesforthecontrolcircuitwithLEDdigitaldisplay,LEDtrafficlightsindicatinghardwarecircuit,theuseofinternalmicrocontrollertimerinterruptoverflow1sachievedcountdown.Systemcanaccomplishthe25scountdown,thecountdowntowhenthegreenlightstartsflashing5stoalertpassingvehiclesandpedestrianssafepassage,thecountdowntowhentheyellowlight2s.

Keywords:

SCM；AT89C51；Trafficlights

1绪论

1.1研究背景

当今，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。

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。

交通信号灯的出现，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。

一般的交通灯系统采用固定周期换灯的控制方式，路口的交通灯大多只有红绿黄指示灯，行人在过路口时，会出现走到路中央绿灯跳变为红灯的情况。

为符合以人为本的设计理念，我们可在路口安装与信号灯同步的倒记时显示器，行人和自行车可根据绿灯结束的时间决定是否过路口。

设计中我们用AT89C51单片机的并行口接发光二极管，模拟交通灯的变化规律。

8个数码管用来显示秒值，东、西、南、北各两个。

12个发光二极管，东、西、南、北各三个，分为红、绿、黄三种颜色。

1.2单片机的概述

单片机指集成在一个芯片上的微型计算机，也就是把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU（CentralProcessingUnit）、随机存取存储器RAM（RandomAccessMemory）、只读存储器ROM（Read-OnlyMemory）、基本输入/输出（Input/Output）接口电路、定时器/计数器等部件都制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机，从而实现微型计算机的基本功能。

1.3单片机的应用

（1）智能仪器仪表

现代仪器仪表采用单片机，不仅提高了仪器仪表使用功能和精度，使仪器仪表智能化而且简化了其结构，减小了体积，降低了成本。

（2）工业控制

单片机还可以用于工业控制器对各种物理量的采集及控制。

例如，电流、温度、电压、流量等等物理参数的采集和控制都可以利用单片机实现，从而提高生产效率和产品质量。

（3）家用电器

现在家用电器都向智能化发展，单片机是家用电器智能化的大脑和心脏。

例如洗衣机、空调、电冰箱、电视机等。

（4）信息和通信产品

信息和通信产品的自动化和智能化也离不开单片机的参与。

典型产品如：

打印机、传真机、考勤机、电话机等。

1.4单片机的发展史

单片机技术的发展十分迅速，大致可分为4个阶段：

第一阶段（1976～1978）：

低性能单片机的探索阶段。

以Intel公司的MCS-48为代表，采用了单片结构，即在一块芯片内含有8位CPU、定时器/计数器、并行I/O、RAM和ROM等。

主要用于工业领域。

第二阶段（1978～1982）：

高性能单片机阶段。

这一类单片机带有串行I/O口，8位数据线、16位地址线可以寻址的范围达到64KB，有控制总线、较丰富的指令系统等。

这类单片机的应用范围较广，并在不断地改进和发展。

第三阶段（1982～1990）：

16位单片机阶段。

16位单片机除CPU为16位外，片内RAM和ROM容量进一步增大，实时处理能力更强，体现了微控制器的特征。

第四阶段（1990～）：

微控制器的全面发展的阶段。

各公司的产品在尽量兼容的同时向高速、强运算能力、寻址范围大以及小型廉价方面发展。

2系统硬件设计

2.1系统原理

本设计主要采用AT89C51单片机为核心结合电源电路、时钟电路、复位电路构成单片机最小系统，并与外围倒计时显示电路和指示电路共同构成单片机模拟交通灯系统。

其系统整体框图如下图2-1所示。

图2-1系统整体框图

图2-2系统原理图

2.2AT89C51的介绍

图2-3单片机内部总体结构图

设计采用的是Atmel公司的89C51是MCS-51系列单片机的典型产品，其主要结构包含中央处理器、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：

（1）中央处理器（CPU）

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）内部数据存储器

内部数据存储器包括RAM（128*8）和RAM地址寄存器，用于存放可读/写的数据。

实际其几个内部共有256个RAM单元，但其中后128个单元为专用寄存器，能作为普通RAM存储器供用户使用的只是前128个单元。

因此，通常所说的内部数据存储器是指前128个单元，简称“内部RAM”。

（3）内部程序存储器

内部程序存储器包括ROM（4K*8）和程序地址寄存器等。

AT89C51共有4KB掩膜ROM，用于存放程序和原始数据，因此称之为程序存储器，简称“内部ROM”

（4）定时器/计数器

由于控制应用的需要，89C51内部共有两个16位的定时器/计数器，用定时器/计数器0和定时器/计数器1表示，用于实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对单片机进行控制。

（5）并行I/O口

89C51共有4个8位I/O口（P0、P1、P2和P3），以实现数据的并行输入/输出。

（6）串行口

89C51单片机有一个全双工串行口，以实现单片机和其他数据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，也可作为同步移位器使用。

（7）中断控制电路

89C51的中断功能较强，以满足控制应用的需要。

共有5个中断源，即外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个。

全部中断分为高级和低级共两个优先级别。

（8）时钟电路

89C51芯片内部有时钟电路，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。

2.3AT89C51的引脚说明

图2-4AT89C51的引脚图

按其功能可分为电源、时钟、控制和I/O接口四大部分：

（1）电源引脚Vcc：

电源端，接+5V；Vss：

接地端。

（2）时钟引脚XTAL1和XTAL2：

当使用芯片内部时钟时，XTAL1和XTAL2用于外接石英晶体谐振器和微调电容；当使用外部时钟时，用于接入外部时钟脉冲信号。

（3）控制引脚

RST/VPD：

复位/掉电保护信号输入端。

RST为复位信号输入。

Vcc掉电后，此引脚（VPD）可接备用电源，低功耗条件下保证内部RAM中的数据。

ALE/：

地址锁存控制信号/编程脉冲输入端

ALE为地址锁存允许。

当单片机访问外部存储器时，该引脚的输出信号ALE用于锁存P0端口的低8位地址。

ALE输出的频率为时钟振荡频率的1/6。

对8751单片机片内EPROM编程时，编程脉冲由此引脚接入。

：

片外程序存储器读选通有效信号

取指令操作期间，的频率为振荡频率的1/6；但若此期间有访问外部数据存储器的操作时，则有一个机器周期中的信号将不会出现。

/VPP：

访问程序存储器控制信号/编程电源输入端

当=0时单片机只访问外部程序存储器。

对于8031单片机此引脚必须接地。

=1，单片机访问内部程序存储器。

对于内部有程序存储器的8xx51单片机，此引脚应接高电平，但若地址超过4KB范围（0FFFH），单片机将自动访问外部程序存储器。

在8751单片机片内EPROM编程期间，此引脚接入21V编程电源Vpp。

（4）I/O引脚

P0.0—P0.7：

P0口数据/低8位地址复用总线端口。

P1.0—P1.7：

P1口静态通用端口。

P2.0—P2.7：

P2口高八位地址总线动态端口。

P3.0—P3.7：

双功能静态端口，具有第二功能。

表2-1P3口线的第二功能说明

口线

第二功能信号

第二功能信号名称

P3.0

RXD

串行数据接收

P3.1

TXD

串行数据发送

P3.2

INT0

外部中断0申请

P3.3

INT1

外部中断1申请

P3.4

T0

定时器/计数器0计数输入

P3.5

T1

定时器/计数器0计数输入

P3.6

外部RAM写选通

P3.7

外部RAM读选通

2.4时钟电路

本设计采用AT89C51单片机的内部时钟方式，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡电路就产生自激振荡。

定时元件通常石英晶体和电容组成的并联谐振回路，晶体振荡器选择12M