基于单片机的交通灯设计本科文档格式.docx
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2.13,单片机和嵌入式系统...................................................................................7
2.2,单片机的发展状况..........................................................................................7
2.3,单片机的应用..................................................................................................8
3,系统总体设计方案...................................................................................................9
4,方案设计论战...........................................................................................................9
4.1,电源提供方案的选择........................................................................................9
4.2,键盘方案的选择...............................................................................................9
4.3,信号采集方案的选择.......................................................................................10
4.4,显示界面方案的选择........................................................................................10
4.5,声音采集方案的选择........................................................................................10
5,芯片介绍...................................................................................................................10
5.1，MCS-51系统单片机芯片介绍......................................................................10
5.11，MCS-51单片机内部结构.............................................................................11
5.12，MCS-51的引脚说明......................................................................................13
5.2,8255A芯片简介................................................................................................15
5.3,74LS373简介...................................................................................................16
6,系统各单元模块设计...............................................................................................17
6.1,电源..................................................................................................................17
6.2，单片机的最小系统........................................................................................17
6.3，车辆采集电路................................................................................................18
6.4，声报警模块....................................................................................................18
6.5，键控模块.........................................................................................................20
6.6，信号显示驱动电路........................................................................................21
6.7，显示模块......................................................................................................23
7,系统硬件设计...........................................................................................................25
7.1，系统工作原理................................................................................................25
7.2，交通管理方案...............................................................................................25
7.3，时间及信号灯的显示....................................................................................25
7.31，AT89C51并行口的扩展.............................................................................26
7.32，显示原理......................................................................................................27
7.33，8255A输出信号最大...................................................................................27
7.34,8255A输出信号与数码管的连接.................................................................27
7.35,8255A与AT89C51的连接............................................................................27
8，程序设计.................................................................................................................28
8.1，控制器的软件设计........................................................................................28
8.11，每秒钟的设定..............................................................................................28
8.12，硬件延时......................................................................................................28
8.121，计数器初值计算......................................................................................29
8.122，计算公式..................................................................................................29
8.123，相应程序代码...........................................................................................29
8.13，软件延时.....................................................................................................30
8.2，软件程序各大模块........................................................................................31
8.3，程序源代码....................................................................................................34
9,结束语................................................................................................................40
致谢........................................................................................................................41
参考文献...............................................................................................................42
附录A....................................................................................................................43
附录B....................................................................................................................44
摘要
随着时代的发展，汽车已经进去大多数人的家庭，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？
靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。
交通信号灯控制方式很多。
近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。
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软硬件结合，加以完善。
本系统采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O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8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；
红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过PA口输出，显示时间直接通过8255的PC口输出至双位数码管）；
车辆闯红灯报警；
绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。
本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。
关键词，单片机，交通灯，闯红灯，检测车流量
abstract
Withthedevelopmentofthetimes,thecarhasbeeninthemajorityoffamilies.Pedestriancrossingtransports,bustling,garage,pedestrianhumanitarian,orderlydriveway.Sowhattorealizeitinorder?
Thetrafficlightautomaticcommandsystem.Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,theapplicationofSCMisunceasinglythorough,whiletraditionalcontroltestingtechnologyisupdated.Inreal-timedetectionandautomaticcontrolofsingle-chipmicrocomputerapplicationsystem,oftenusedasacorecomponent,knowledgeisnotonlytheMCU,stillshouldaccordingtospecifichardwarestructure,softwareandhardware,theperfectcombination.Trafficlightcontrolmanyways.ThissystemUSESMSC-51seriesmicrocontrollerATSC51andprogrammableparalleltheI/Odevicesforthecenter8255Ainterfacechiptodesignthecontroller,lights,canaccordingtoactualtrafficthroughthe8051chipsred,green,P1mouthsettingtimefunction;
thedepthTrafficlight,circulationfor5secondsremainingcountdownyellowlightsflashingwarning（whenthetrafficsignaloutputbymouththattime,PAdirectlythroughthemouth8255PCoutputtodoubleadigitaltube）,Trafficpolice;
redGreentimecanbedetectedbydoublebitsofcarsanddigitaltubedisplay.Thissystemispractical,simpleoperationandfunctionexpansion.
Keywords:
redlights,SCM,traffic,detection
1.引言
伴随着社会的发展以及人类生活水平的提高，汽车的数量在逐年递增，交通问题不得不引起人们的重视。
早在1858年，英国伦敦在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。
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。
近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。
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软硬件结合，加以完善。
目前交通的问题日益突出，单单依靠人力来指挥交通已经不可行了，所以，设计交通灯来完成这个需求就显的越加迫切了。
本设计的意义在于通过具体的控制系统的设计，掌握微机控制系统设计的一般方法和处理问题的思路，特别是一些常用的技术手段。
使大家能在实践教学环节中，积累设计经验，开拓思维空间，全面提高个人的综合能力。
2单片机概述
2.1单片机的概念
单片微型计算机简称单片机。
它是把组成微型计算机的各功能部件：
中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通信接口等制作在一块集成芯片中，构成一个完整的微型计算机。
单片机主要应用于控制领域，它的结构与指令功能都是按照要求设计的，故又称为微控制器（MicroControllerUnit）。
2.1.1单片机
所谓单片机，即把组成微型计算机的各个功能部件，如中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、输入/输出接口电路、定时器/计数器以及串行通信接口等集成在一块芯片中，构成一个完整的微型计算机。
因此单片机早期的含义为单片微型计算机（singlechipmicrocomputer），直接译为单片机，并一直沿用至今。
由于单片机面对的是测控对象，突出的是控制功能，所以它从功能和形态上来说都是应控制领域应用的要求而诞生的。
随着单片机技术的发展，它在芯片内集成了许多面对测控对象的接口电路，如ADC、DAC、高速I/O口、PWM、WDT等。
这些对外电路及外设接口已经突破了微型计算机（microcomputer）传统的体系结构，所以更为确切反映单片机本质的名称应是微控制器。
单片机是单芯片形态作为嵌入式应用的计算机，它有惟一的、专门为嵌入式应用而设计的体系结构和指令系统，加上它的芯片级体积的优点和在现场环境下可高速可靠地运行的特点，因此单片机又称之为嵌入式微控制器（embeddedmicrocontroller）。
但是，在国内单片机的叫法仍然有着普遍的意义。
我们已经把单片机理解为一个单芯片形态的微控制器，它是一个典型的嵌入式应用计算机系统。
目前按单片机内部数据通道的宽度，把它们分为4位、8位、16位及32位单片机。
2.1.2单片机和微处理器的简介
随着大规模与超大规模集成电路技术的快速发展，微计算机技术形成了两
大分支：
微处理器（microprocessorunit，MPU）和单片机（microcontrollerunit，MCU）。
微处理器MPU是微型计算机的核心部件，它的性能决定了微型计算机的性能。
通用型的计算机已从早期的数值计算、数据处理发展到当今的人工智能阶段。
它不仅可以处理文字、字符、图形、图像等信息，而且还可以处理音频、视频等信息，并正向多媒体、人工智能、数字模拟和仿真、网络通信等方向发展。
它的存储容量和运算速度正在以惊人的速度发展。
高性能的32位、64位微型计算机系统正向中、大型计算机挑战。
单片机MCU主要用于控制领域。
它构成的检测控制系统应该有实时的、快速的外部响应，应该能迅速采集到大量数据，能在做出正确的逻辑推理和判断后实现对被控制对象参数的调整与控制。
单片机的发展直接利用了MPU的成果，也发展了16位、32位的机型。
但它的发展方向是高性能、高可靠性、低功耗、低电压、低噪音和低成本。
目前，单片机的主流仍然是以8位机为主，16位、32位机为辅。
单片机的发展主要还是表现在其接口和性能不断满足多种多样检测控制对象的要求上，尤其突出表现在它的控制功能上，构成各种专用的控制器和多机控制系统。
2.1.3单片机和嵌入式系统
面向检测控制对象，嵌入到应用系统中去的计算机系统称之为嵌入式系统。
实时性是它的主要特征，对系统的物理尺寸、可靠性、重启动和故障恢复方面也有特殊的要求。
由于被嵌入对象的体系结构、应用环境等的要求，嵌入式计算机系统比通用的计算机系统应用设计更为复杂，涉及面也更为广泛。
从形式上可将嵌入式系统分为系统级、板级和芯片级。
系统级嵌入式系统为各种类型的工控机，包括进行机械加固和电气加固的通用计算机系统，各种总线方式工作的工控机和模块组成的工控机。
它们大都有丰富的通用计算机软件及周边外设的支持，有很强的数据处理能力，应用软件的开发也很方便。
但
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