基于8051单片机交通信号灯的控制系统的设计Word格式.docx

1、4.4 交通信号灯模拟控制系统主程序 115 系统调试与测试结果分析 165.1系统调试 165.2运行步骤 165.3 仿真结果 165.4拟调试的过程和出现问题的分析 17总结 18致谢 19参考文献 20基于8051单片机交通信号灯模拟控制系统的设计摘 要：在科学技术不断发展的时代，生活中到处都离不开科学技术成果。本课题是基于8051单片机的交通灯控制系统的设计，它由8051单片机、键盘、LED倒计时、交通灯显示等模块组成。能实现根据实际车流量通过8051芯片的PI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

2、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：交通控制;单片机;芯片With the 8051 design of a traffic signal control system design simulationAbstract:Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnologyinrecentyears,applicationSCMisagrowing,whiledrivingmoretraditionalcontroldetectionupdates.Thiss

3、ystemusesSeriesMCUprogrammableparallelI/Ointerfacechip,8255A-centereddesigntrafficlightcontrollerdevicetorealizeactualflowaccordingP1portthrough8051setred,greenbrightentimefunction;cyclelights,countdown5secondsleftwhenyellowflashingwarning（trafficsignalPA output, displaydirectly8255sPCdouble-digitLE

4、Doutput）;vehicleranredalarm;canbedetecteddigitaldisplay.Thispractical,simplestrongextensions.key word:TrafficControl;Single ChipMicrocomputer;Chip绪论随着经济的不断发展，交通系统的发展和延伸，城乡交通问题越来越引起人们关注。19世纪初，在英国中部的约克城，红、绿装分别代表女性的不同身份。其中，着红装的女人表示我已结婚，而着绿装的女人则是未婚者。后来，英国伦敦议会大前经常发生马车轧人的事故，于是人们受到红绿装启发，1868年12月10日，信号灯家族的第

5、一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德哈设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯-煤气交通信号灯，在灯的脚下，一名手持长杆的警察随心所欲地牵动皮带转换提灯的颜色。后来在信号灯的中心装上煤气灯罩，它的前面有两块红、绿玻璃交替遮挡。不幸的是只面世23天的煤气灯突然爆炸自灭，使一位正在值勤的警察也因此断送了性命。直到1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过，这时已是“电气信号灯”。稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继重新出现了交通信号灯。随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯（红、黄、绿三种标志）于1918年诞生。它是三色圆形四面投影

6、器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，他怀着“科学救国”的抱负到美国深造，在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，天津不锈钢岗亭当他看到红灯而正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一身冷汗。回到宿舍，他反复琢磨，终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族，遍及全世界陆、海、空交通领域了。中国最早的马路红绿灯，是于1928年出现在上海的英租界。从最早的手牵皮带到20世

7、纪50年代的电气控制，从采用计算机控制到现代化的电子定时监控，交通信号灯在科学化、自动化上不断地更新、发展和完善。从最早的手牵皮带到20世纪50年代的电气控制，从采用计算控制到现代化的电子定时监控，交通信号灯在科学化，自动化根据8051单片机的特点及交通灯在实际控制中的特点，本文提出一种用单片机自动控制交通灯及时间显示的方法。同时给出了软硬件设计方法，设计过程包括硬件电路设计和程序设计两大步骤，对在单片机应用中可能遇到的重要技术问题都有涉足。本文介绍了控制基本原理以及控制的表现，同时也介绍了城市交通信息系统的设计目标，开发途径及其系统结构与功能和数据地理编码、建库，同时，论述了系统中交通现状、

8、交通管理、交通规则及背景信息查询模块的建造及应用。1 单片机的基础知识1.1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。单片机体积微小，成本极低，可广泛地嵌入到各种小型产品中，已成为现代电子系统中最重要的智能化工具。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I/O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

9、源在增多，引脚的多功能化，以及低电压低功耗。1.2单片机的组成结构单片机是将组成计算机的基本部件集成在一块晶体芯片上，下图为单片机的典型结构框图及组成图。图1.2-1 结构框图图1.2-2 组成图1.2.1中央处理器中央处理器包含控制器和运算器，控制器负责从程序存储器中取出指令，并逐条地分析指令和执行指令，而运算器是完成指令要求的计算工作。1.2.2系统总线系统总线将CPU、存储器及I/O接口等相对独立的部件连接起来，作为多个功能部件共享的公共信息传输渠道，是一组信号传输线的集合。1.2.3存储器单片机的存储器按用途分为程序存储器和数据存储器，程序存储器用来存放单片机的应用程序及运行中的常数数

10、据，简称ROM,所存储的信息正常情况下只能读取而不能改写；数据存储器用于暂存运行期间的数据、现场采集的原始数据、中间结果、运算结果、缓冲和标志位等临时数据，因为需要经常进行读写操作，所以单片机通常采用随机存取存储器作为外部数据存储器，简称RAM,正常使用时不仅能取存放在储存单元中的数据，还能随时写入新的数据，断电后信息会全部消失。1.2.4I/O口I/O口是将CPU与外界交换信息的数据通道，根据信号传输的形式可分为并行I/O口和串行I/O口两类。并行I/O口一次可同时传输8个二进制位而串行I/O口一次只传递一位二进制位。1.2.5定时/计数器定时/计数器在实际中应用非常广泛，单片机往往需要精确

11、地定时或对外部事件进行计数，因而在其内部设置了定时/计数器。1.3单片机选型选用设备8051单片机一片选用设备：8051弹片机一片，8255并行通用接口芯片一片，74LS07两片，MAX692看门狗一片，共阴极的七段数码管两个双向晶闸管若干，7805三端稳压电源一个，红、黄、绿交通灯各两个，开关键盘、连线若干。1.4单片机的应用由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手，有人形容“有电器的地方就有单片机”，的确它的应用遍及各个领域，主要表现在下几个方面：（1）单片机在智能仪表中的应用。单片机广泛的应用与各种仪表仪器，使仪器仪表智能化，并可以提高检测的自动化程度和精

12、度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性价比；（2）单片机在机电一体化中的应用。机电一体化是机械工业发展的方向。机电一体化产品是指集机械技术、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品，例如数计控制的车床、钻床等。单片机作为产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点，可大大提高机器的自动化、智能化程度；（3）单片机在实时控制中的应用。得到普及广泛的用于各种实时控制系统中。例如，在工业测控、航空航天、尖端武器、机器人等各种实时控制系统之中，都可以用单片机作为控制器。单片机的实时数据处理能力和控制能力，可使系统保持在最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品质量；（4）单片机

13、在人类生活中的应用。自单片机诞生以后，它就步入了人类生活，如洗衣机、电冰箱、电子玩具、收录机等家用电器配上单片机后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人们的喜爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩，综合所述，单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面；（5）单片机在汽车与航空航天中的应用。在汽车工业中，可用于点火控制、变速器控制排气控制及自动驾驶系统等；在航空航天中，可用于集中显示系统、动力监测控制系统、通信系统以及运行监视器等。另一方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件

14、方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。2 交通灯设计相关说明在本次设计中采用单片机技术，应用目前广泛应用的汇编语言描述，实现交通灯系统控制器的设计，完成系统的控制作用。本系统选用8051单片机,配合一些外围电路完成交通控制系统。由于该单片机具有简单实用、高可靠性、良好的性能价格比以及体积小等优点，已经在各个技术领域得到了迅猛发展。实现同样的功能，这个方案既简单又经济！该灯控制逻辑可实现3种颜色灯的交替点亮、时间的倒计时,指挥车辆和行人安全通行，实时地控制当前交通灯时间,使LED显示器进行倒计时工作并与状态灯保持同步,可在保证交通安全的前提下最大限度地提高交通效率,而且允许处理紧急情况的发生由于本设计还有计时调整功能，最大限度提高了本设计的交通灯应用的范围。经PROTEUS仿真模拟的试验,该系统得到了预期的实时控制