交通灯设计报告.docx

1、交通灯设计报告目录一、 设计课题：交通灯控制 3二、 设计目的： 3三、 课题任务的控制要求 4四、 总体设计的框图 4五 、单片机选择 5六 、 硬件设计电路图及各电路模块说明 6(1) MCS-51的引脚说明 7(2 )8255可编程并行接口芯片简介: 8(3) 74LS373简介 9七、调试程序所用的试验设备 10八、模拟调试的过程和出现问题的分析 10九、设计的体会 11十、参考文献 12 摘要: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

2、据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。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。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

3、机 交通灯 闯红灯 一、 设计课题：交通灯控制二、 设计目的：(1)掌握单片机定时 ，计数器的编程应用。(2)通过对交通灯控制程序的编写与调试，掌握中断程序的结构(3)进一步熟练使用开发系统的各种调试方法三、 课题任务的控制要求 东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。设东西道比南北道的车流量大，指示灯燃亮的方案如表1。 60s5s80s5s.东西道红灯亮黄灯亮绿灯亮黄灯亮.南北道绿灯亮黄灯亮红灯亮黄灯亮.表1 表1说明

4、： （1）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为60秒。 （2）黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。 （3）当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过，行人通行。时间为80秒。 东西方向车流大 通行时间长。 （4）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。 （5）此表可根据车流量动态设定红绿灯初始值。 四、 总体设计的框图五 、单片机选择 选用设备8031单片机一片选用设备：8031弹片机一片，8255并行通用接口芯片一片，74LS07两片，MAX692

5、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。六 、 硬件设计电路图及各电路模块说明 (1) 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，图是它们的引脚配置，40个引脚中，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： 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，右图是它们的引脚配

6、置，40个引脚中，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：图如下 Pin9:RESET/Vpd 复位信号复用脚，当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现 24 个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器 PC 指向0000H，P0-P3 输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从 0000H 地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器 R0-R7）的状态，8051的初始态。8051 的复

7、位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图 2。此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部 RAM 的数据不丢失。 图2 Pin30:ALE/ 当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE 端将有一个 1/6 时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。 如果单片机是EPROM，在编程其间， 将用于输入编程脉冲。 Pin29: 当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址

8、数据将出现在 P0 和 P2 口上，外部程序存储器则把指令数据放到 P0 口上，由 CPU 读入并执行。 Pin31:EA/Vpp程序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当 EA 为高电平并且程序地址小于 4kB 时，读取内部程序存储器指令数据，而超过 4kB 地址则读取外部指令数据。如 EA 为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。显然，对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。 在编程时，EA/Vpp脚还需加上21V的编程电压。 (2 )8255可编程并行接口芯片简介: 8255可编程并行接口芯片有三个输入输出端口，即A口、B口和C口

9、，对应于引脚PA7PA0、PB7PB0 和 PC7PC0。其内部还有一个控制寄存器，即控制口。通常 A 口、B 口作为输入输出的数据端口。C 口作为控制或状态信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成 4 位的端口，每个端口包含一个 4 位锁存器。它们分别与端口 A配合使用，可以用作控制信号输出或作为状态信号输入。 8255可编程并行接口芯片方式控制字格式说明: 8255有两种控制命令字；一个是方式选择控制字；另一个是C口按位置位复位控制字。其中C口按位置位复位控制字方式使用较为繁难，说明也较冗长，故在此不作叙述，需要时用户可自行查找有关资料。 方式控制字格式说明如表2： 表2D7D6D5D4D

10、3D2D1D0 D7：设定工作方式标志，1有效。 D6、D5：A口方式选择 0 0 方式0 0 1 方式1 1 方式2 D4：A口功能 （1=输入，0=输出） D3：C口高4位功能 （1=输入，0=输出） D2：B口方式选择 （0=方式0，1=方式1） D1：B口功能 （1=输入，0=输出） D0：C口低4位功能 （1=输入，0=输出） 8255可编程并行接口芯片工作方式说明: 方式 0：基本输入输出方式。适用于三个端口中的任何一个。每一个端口都可以用作输入或输出。输出可被锁存，输入不能锁存。 方式 1：选通输入输出方式。这时 A 口或 B 口的 8 位外设线用作输入或输出，C 口的4条线中三

11、条用作数据传输的联络信号和中断请求信号。 方式 2 ：双向总线方式。只有A口具备双向总线方式，8位外设线用作输入或输出，此时C口的5条线用作通讯联络信号和中断请求信号。 (3) 74LS373简介74LS373 是一种带三态门的 8D锁存器，其管脚示意图如下示： 其中：1D-8D为8个输入端。 1Q-8Q为8个输出端。 LE为数据打入端：当LE为“1”时，锁存器输出 状态同输入状态；当LE由“1”变“0”时，数据 打入锁存器 OE为输出允许端：当OE=0时，三态门打开； 当OE=1时，三态门关闭，输出高阻。七、调试程序所用的试验设备实训设备：单片机集成开发环境，综合实训板。八、模拟调试的过程和

12、出现问题的分析（1）开关键盘输入交通灯初始时间，通过8051单片机P1 输入到系统 (2) 由 8051 单片机的定时器每秒钟通过 P0 口向 8255 的数据口送信息，由 8255 的PA 口显示红、绿、黄灯的燃亮情况；由8255的PC口显示每个灯的燃亮时间。 (3)8051 通过 设置 各个信号等的燃亮时间、通过8031设置，绿、红时间分别为60秒、80秒循环由8051的 P0 口向8255的数据口输出。 （4） 通过 8051 单片机的 P3.0 位来控制系统是工作或设置初值，当.牌位 0 就对系统进行初始化，为1系统就开始工作。 （5）红灯倒计时时间，当有车辆闯红灯时，启动蜂鸣器进行报

13、警，3S后然后恢复正常。（6）增加每次绿灯时间车流量检测的功能，并且通过查询P2.0端口的电平是否为低，开关按下为低电平，双位数码管显示车流量，直到下一次绿灯时间重新记入。 （7）绿灯时间倒计时完毕，重新循环。 九、设计的体会 通过这次DE课程实训，我不仅加深了对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创新可以是在原有的基础上进行改进，使之功能不断完善，成为真己的东西。设计结果能够符合题意，成功完成了此次实习要求，我们不只在乎这一结果，更加在乎的，是这个过程。这个过程中，我们花费了大量的时间和精力，更重要的是，我们在

14、学会创新的基础上，同时还懂得合作精神的重要性，学会了与他人合作。我在老师的指导和下，获得了丰富的理论知识，地提高了实践能力，单片机领域这对我今后进一步学习计算机方面的知识有极大的帮助。在此，忠心感谢老师以及许多同学的指导和支持。本系统就是充分利用了8051和8255芯片的I/O引脚。系统统采用MSC-51 系列单片机Intel8051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8031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）

15、；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。系统不足之处不能控制车的左、右转、以及自动根据车流改变红绿灯时间等。这是由于本身地理位子以及车流量情况所定，如果有需要可以设计扩充原系统来实现 。 通过这次实训，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧（特别是汇编语言）的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。 十、参考文献 1、胡花 单片机原理及应用技术 2008 2、余锡存 曹国华.单片机原理及接口技术M.陕西:西安电子科技大学出版社,2000.7 3、雷丽文 等.微机原理与接口技术M.北京：电子工业出版社，1997.2