用单片机实现交通信号灯控制.docx

1、用单片机实现交通信号灯控制用单片机实现交通信号灯控制摘 要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是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，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。本系统由单片机系统、键盘、交通灯示演系统组成。系统包括左转、右转、以及基本的交通灯的功能。系统除基本交通灯功能外，还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮，时间以及根据具体情况手动控制等功能。本系统硬件电路实现简单而且稳定，交通信号灯模拟控制系统设计利用单片机

2、的定时器定时，令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭，并且用LED数码管显示时间。用89S51做输出口，控制发光二极管燃灭，模拟交通灯管理。本系统若能用LCD作显示器就大大增强了其使用性。关键词：89S51单片机，交通灯，计时，显示USE SINGLE-CHIP CONTROL TRAFFIC LIGHTSABSTRACTIn recent years, with the rapid development of science and technology, the application of SCM is to keep at the same time, traditional contro

3、l testing update on Crescent benefits. In real-time detection and automatic control system of single-chip applications, often as a single-chip core component to use only single-chip is not enough knowledge, but also the specific hardware structure and application of object-specific characteristics s

4、oftware, to be improved. The system consists of single-chip microcomputer system, keyboard, traffic lights that my system. System, including left turn, right turn, as well as the basic function of traffic lights. Traffic lights system in addition to basic functions, also has a countdown, the time se

5、tting, emergency handling, at times to adjust the light signal, according to the specific circumstances of time and manual control functions. Hardware circuit of the system simple and stable simulation of traffic signal control system design using single-chip timer timing, so that the traffic lights

6、 at the crossroads and turn out light and LED digital display with time. 89S51 do with output, control burning out light-emitting diodes to simulate the management of traffic lights. If the system used for display on the LCD greatly enhance its usability.Keywords: 89S51 Single-chip, traffic lights,

7、time to show前言 1第1章 单片机 21.1 单片机的概述 21.1.1 MCS-51单片机的内部结构 21.1.2 MCS-51单片机引脚及功能 41.1.3 MCS-51指令系统简介 61.2 单片机的选择 81.3 堆栈介绍 12第2章 系统设计要求与方案分析 142.1 设计要求 142.2 方案论证 142.2.1 电源提供方案 142.2.2 显示界面方案 152.2.3 LED连接方案 152.2.4 输入方案 162.3 理论分析与计算 16第3章 硬件电路设计 183.1 灯控制电路设计 183.2 LED显示系统 183.2.1 LED显示器的显示方法及其与单片

8、机的接口 183.2.2 74LS164简介 203.3 晶阵介绍 213.4 电源设计 223.5 按键原理 233.5.1 按键的消抖原理 233.5.2 矩阵键盘工作原理 25第4章 程序设计与流程图 284.1 中断服务程序模块 294.2 显示程序模块 30谢 辞 33参考文献 34附录A 35附录B 41外文资料翻译 42前言随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。所以

9、，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。在大、中城市，十字道口的红绿灯是交通法规的无声命令，是司机和行人的行为准则。十字道口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。当前，国内大多数城市正在采用“自动”红绿交通灯，它具有固定的“红灯绿灯”转换间隔，并自动切换。它们一般由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向指示灯”三部分组成。在交通灯的通行与禁止时间控制显示中，通常要么东西、南北两方向各50秒；要么根据交通规律，东西方向60秒，南北方向40秒，时间

10、控制都是固定的。交通灯的时间控制显示，以固定时间值预先“固化”在单片机中，每次只是以一定周期交替变化。但是，实际上不同时刻的车辆流通状况是十分复杂的，是高度非线性的、随机的，还经常受认为因素的影响。采用定时控制经常造成道路有效应用时间的浪费，出现绿灯方向车辆较少，红灯方向车辆积压。其最大的缺陷就在于当路况发生变化时，不能满足司机与路人的实际需要，轻者造成时间上的浪费，重者直接导致交通堵塞。目前，有一种“自动控制”控制交通灯的方法。利用事先编制好的程序输入单片机，再利用单片机的定时、查询、中断功能；能够根据十字路口两个方向上车辆动态状况，采用查询的方式，根据具体情况，自动给予时间通行，其中利用中

11、断方式来处理特殊情况。这样既方便驾驶员、路人，同时还可以紧急处理一些紧急实况。同样具有红、黄、绿灯的显示功能，为驾驶员、路人“照明”。第1章 单片机1.1 单片机的概述单片机（single-chip microcomputer）是把微型计算机主要部分集成在一块芯片上的单芯片微型计算机。单片机的芯片上集成了中央处理单元CPU，只读存储器ROM,定时/计数器，并行和串行输入/输出接口等。由于单片机的高度集成化，缩短了系统内部的信号传送距离，优化了结构配置，大大提高了系统的可靠新性及运行速度，同时它的指令系统又很适合于工业控制要求，所以单片机在工业控制及设备控制中得到广泛的应用。1976年，Inte

12、l公司提出了MCS-48系列8位单片机。在80年代，Intel公司对MCS-48作了改进，推出了一种新的单片机系列MCS-51。它增强了MCS-48的结构和性能，执行速度也较48系列快得多。1984年Intel公司又推出了MCS-96系列的高档16位单片机以适应不断发展的高新技术要求。由于集成工艺水平的提高，单片机的寻址范围不断扩大，片内ROM增加，以致有可能将BASIC等高级语言固化在片内，并增加A/D转换功能。此外目前的发展趋势还致力于把一些专用的I/O功能集成在单片机内，使单片机的功能得到极大的提高。由于单片机性能优越，引起了从事计算机及工业控制技术人员的浓厚兴趣。可以预料，单片机可以向

13、高性能方向发展，其应用范围也将日益扩大。MCS-51系统是目前8位微型计算机中性能价格比最佳，在电机控制方面用得较多单片机系列。下面以MCS-51为例说明单片机的基本原理和应用情况。1.1.1 MCS-51单片机的内部结构8051单片机的内部基本结构如下：8位CPU，片内振荡器； 4K字节片内ROM ，128字节的片内RAM； 21个特殊功能寄存器； 32根I/O口； 2个16位的定时器/计数器； 一个全双工串行口；5个中断源，2个中断优先级；可寻址各64K的片外程序、数据存储器空间。下面介绍MCS-51各个部分的结构特点。1存储器对MCS-51系列（8031和8032除外）而言，有4个物理上

14、相互独立的存储器空间：即内、外程序存储器和内、外数据存储器。 （1）程序存储器 程序存储器是用于存放程序及表格常数的，8051片内、片外程序存储器是同一编址的，若单片机的端接“1”，则片内程序存储器占用0000H0FFFH的最低4K字节。若端 接“0”，则片外程序存储器可以从0000H开始编址。在程序存储器中，有六个单元具有特定的含义：0000H：单片机复位后，PC=0000H,即程序从0000H开始执行指令。0003H: 外部中断0入口处。000BH：定时器0溢出中断入口地址。0013H：外部中断1入口地址。001BH: 定时器1溢出中断入口地址。0023H：串行口中断入口地址。（2）数据存

15、储器数据存储器是用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓冲等，它由读写存储器RAM组成，片内为256字节，片外最大可扩展为64K。8051单片机，其片内数据存储器最大可寻址256个单元，低128字节（00H7FH）为真正的用户RAM区，高128字节（80HFFH）为特殊功能寄存器（SFR）区。在低128字节中，32个工作寄存器占用了00H1FH单元，分为四组，每组有8个通用工作寄存器（R0R7）组成。通过对PSW中RS1和RS2的设置，选用其中一组工作寄存器。工作寄存器后的16字节单元（20H2FH）,可用位寻址方式访问其各位。这128个位地址为00H7FH。2、特殊功能寄存器特殊功能寄存器有21个，它们的功能如下：（1）累加器 又称ACC。（2）B寄存器 用于乘法和除法操作。对于乘除法以外的其他指令，可作为一个暂存器使用。（3）堆栈指令SP 堆栈指针为8位，能位于片内RAM 128字节的任何单元。当8051复位时，堆栈指针初始化为07H。（4）数据指针DPTR 是一个16位寄存器，由高8位字节DPH和低8位字节DPL组成。它的功能是存放16位地址。（5）程序状态字PSW 程序状态字寄存器是一个8位的寄存器，启用被定义的有七位，其定义如下： 符号 位置 名称及定义CY PSW-7 进位标志AC PSW-6 辅助进位（半进位）标志F0 PSW-5 用户标志（用户可使