基于单片机的交通灯控制系统的设计Word下载.docx

基于单片机的交通灯控制系统的设计Word下载.docx

《基于单片机的交通灯控制系统的设计Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的交通灯控制系统的设计Word下载.docx（33页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

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。

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。

2设计思路

首先是介绍设计电路中使用到的主要元器件，单片机芯片、8255芯片和晶闸管。

十字路口分四条道，每条道有三个红绿灯，共十二个。

每个红绿灯由一块8031芯片单独控制，我们只设计一个红绿灯的燃亮情况，同理根据燃亮顺序设计其它红绿灯。

然后再组合起来，达到设计要求。

3单片机的发展概述

单片微型计算机通常由单块集成电路芯片构成，内部包含有中央处理单元CPU、存储器、定时器/计数器和I/O接口电路等主要计算机部件。

单片微型计算机简称单片机。

1974年12月，美国Fairchild公司推出了世界上第一台8位单片机F8。

该机结构独特，由两块集成电路芯片组成，具有与众不同的指令系统，深受民用电器和仪器仪表领域的欢迎和重视。

单片机的发展过程分为四个发展阶段：

第一阶段（1974-1976年）是单片机发展的起步阶段。

这个时期的单片机的制造工艺比较落后，集成度也低。

第二阶段（1976-1978年）是单片机的发展阶段。

这个时期生产的单片机已能在单块芯片内集成8位CPU、并行I/O口、8位定时器/计数器、RAM和ROM、中断源等功能。

第三阶段（1979-1982年）是8位单片机的成熟阶段。

与前两个阶段比，这一阶段的单片机不仅增大了存储量和寻址范围，而且在不同程度上增加了中断源并行I/O口和定时器/计数器的个数，甚至集成了全双工串行通信接口电路。

第四阶段（1983年以后）是16位单片机和8位高性能单片机并行发展阶段。

这一时期的单片机大力发展控制功能并提高系统运行的可靠性，逐步将测控系统要求的外部接口电路纳入片内，以真正实现“微控制器”所应具备的功能。

4芯片的选择与简介

4.1MSC-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：

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、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。

下面图4.1为8051内部结构：

图4.18051内部结构

3、内部程序存储器（ROM）：

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ROM。

地址范围为0000H～FFFFH（64KB）。

4、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，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。

5、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。

6、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。

7、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。

8、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。

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。

下图示4.2是MCS-51系列单片机的内部结构。

图4.2MCS-51结构框图

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，下图是它们的引脚配置，40个引脚中，有正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O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4.3：

图4.3MCS-51芯片引脚分布

1、主电源引脚VCC和VSS

VCC——（40脚）接+5V电压；

VSS——（20脚）接地；

2、外接晶体引脚XTAL1和XTAL2

XTAL1（19脚）接外部晶体的一个引脚。

在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。

当采用外部振荡器时，对HMOS制造工艺的MCS-51单片机，此引脚应接地；

对CHMOS单片机，此引脚作为驱动端。

XTAL2（18脚）接外部晶体的另一端。

在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。

采用外部振荡器时，对HMOS制造工艺的MCS-51单片机，该引脚接外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端；

对XHMOS制造工艺的80C51/80C31，此引脚应悬浮。

3、控制或与其它电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP

①RST/VPD（9脚）当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。

推荐在此引脚与VSS引脚之间连接一个约1k的下拉电阻，与VCC引脚之间连接一个约22μF的电容，以保证可靠地复位。

图4.4给出了两种复位方式。

VCC掉电期间，此引脚可接备用电源，以保证内部RAM的数据不丢失。

当VCC主电源下掉到低于规定的电平，而VPD在其规定的电压范围（5±

0.5V）内，VPD就向内部RAM提供备用电源。

②ALE/PROG（30脚）：

当访问外部存贮器时，ALE（允许地址锁存）的输出用于锁存地址的低位字节。

即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。

然而要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

ALE端可以驱动（吸收或输出电流）8个LS型的TTL输入电路。

对于EPROM单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚用于输入编程脉冲（PROG）。

③PSEN（29脚）：

此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。

在从外部程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次PSEN有效。

但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。

PSEN同样可以驱动（吸收或输出）8个LS型的TTL输入。

④EA/VPP（引脚）：

当EA端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH（对851/8751/80C51）或1FFFH（对8052）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。

当EA保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器。

对于常用的8031来说，无内部程序存储器，所以EA脚必须常接地，这样才能只选择外部程序存储器。

对于EPROM型的单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚也用于施加21V的编程电源（VPP）。

4、输入/输出（I/O）引脚P0、P1、P2、P3（共32根）

①P0口（39脚至32脚）：

是双向8位三态I/O口，在外接存储器时，与地址总线的低8位及数据总线复用。

②P1口（1脚至8脚）：

是准双向8位I/O口。

由于这种接口输出没有高阻状态，输入也不能锁存，故不是真正的双向I/O口。

对8052、8032，P1.0引脚的第二功能为T2定时/计数器的外部输入，P1.1引脚的第二功能为T2捕捉、重装触发，即T2的外部控制端。

对EPROM编程和程序验证时，它接收低8位地址。

③P2口（21脚至28脚）：

在访问外部存储器时，它可以作为扩展电路高8位地址总线送出高8位地址。

在对EPROM编程和程序验证期间，它接收高8位地址。

④P3口（10脚至17脚）：

是准双向8位I/O口，在MCS-51中，这8个引脚还用于专门功能，是复用双功能口。

作为第一功能使用时，就作为普通I/O口用，功能和操作方法与P1口相同。

作为第二功能使用时，各引脚的定义如下所示。

值得强调的是，P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。

P3口线引脚第二功能：

P3.010RXD（串行输入口）

P3.111TXD（串行输出口）

P3.212INT0（外部中断0）

P3.313INT1（外部中断1）

P3.414T0（定时器0外部输入）

P3.515T1（定时器1外部输入）

P3.616WR（外部数据存储器写脉冲）

P3.717RD（外部数据存储器读脉冲）

由图我们可以看到，单片机的引脚除了电源、复位、时钟接入，用户I/O口外，其余管脚是为实现系统扩展而设置的。

这些引脚构成MCS-51单片机片外三总线结构，即：

①地址总线（AB）：

地址总线宽为16位，因此，其外部存储器直接寻址为64K字节，16位地址总线由P0口经地址锁存器提供8位地址（A0至A7）；

P2口直接提供8位地址（A8至A15）。

②数据总线（DB）：

数据总线宽度为8位，由P0提供。

③控制总线（CB）：

由P3口的第二功能状态和