Ipzrbh单片机交通灯控制大学本科方案设计书 .docx

精品名师归纳总结封面可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结作者： PanHongliang仅供个人学习生命是永恒不断的制造，由于在它内部包蕴着过剩的精力，它不断流溢，越出时间和空间的界限，它不停的追求，以形形色色的自我表现的形式表现出来。泰戈尔可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结指导老师： 杨富强作者：张磊学号： 2021013054系别：机电工程系专业：矿山机电日期： 2021-5-29内容摘要可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结年来随着科技的飞速进展，单片机的应用正在不断深化，同时带动传统把握检测技术日益更新。在实时检测和自动把握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，仅单片机方面学问是不够的，仍应依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了？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯把握方式许多。本系统接受MSC-51 系列单片机 ATSC51 和可编程并行 I/O 接口芯片 80C51 为中心器件来设计交通灯把握器，实现了能依据实际车流量通过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，倒计时剩秒时黄灯闪烁警示。本系统有用性强、操作简洁、扩展功能强本设计以单片机为核心，以 LED 灯作为直行和左右拐弯指示完成了题目要求的全部功能。关键字：单片机 、MSC-51、交通灯、红绿灯设计目录一：交通灯的做题意义和选题背景1. 传统交通灯简介 42. 单片机的进展历程 .43. 单片机的特点 .54. 80C51单片机芯片简介 .55. 单片机内部结构10可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结6. 单片机内部结构图107. 单片机执行程序图11二:十字路口智能交通灯系统硬件设计 111. 设计要求 .112. 交通灯治理系统电路原理图 .123. 硬件选择 .124. 单片机角路图 .145. 红绿灯工作参考程序流程图 .176. 十字路口交通灯设计程序 .18三:试验步骤 21 四:心得体会 .22 五:参考文献十字路口智能交通灯一，本次课程设计的做题意义和选题背景由于我国经济的快速进展从而导致了汽车数量的猛增，大中型城市的城市交通，正面临着庄重的考查，从而导致交通问题日益庄重，其主要表现如下：交通事故频发，对人类生命安全造成极大威逼。交通拥堵庄重，导致出行时间增加，能源消耗加大。空气污染和噪声污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成为人们司空见惯而又不得不忍耐的问题。在这种背景下，结合我国城市道路交通的实际情形，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯把握系统已经成为当前的主要任务。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结对交叉口实行科学的治理与把握是交通把握工程的重要争辩课题，是保证交叉口的交通安全和充分发挥交叉口的通行才能的重要措施，是解决城市交通问题的有效途径。所以，转变和完善我国现有的交通系统已成为当务之急。交通灯信号灯的显现是人类历史上的一次重大改革，使人类的聚居生活，产生了深远的影响。使交通得以有效管制，对于疏导交通流量，提高道路通行才能，削减交通事故有明显成效。如何接受合适的把握方法，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、城区同周边的区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输治理和城市规划部门亟待解决的主要问题。随着电子技术的进展，利用单片机技术对交通灯进行智能化治理，已成为目前广泛接受的方法。1传统交通灯的简介在今日，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19 世纪就已显现了。1858 年，在英国伦敦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。 1868 年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红 绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示 “留意”。 1869 年 1 月 2 日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。1914 年，电气启动的红绿灯显现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市C5 号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。而中国最早的大路交通灯却是产生于 1928 年的上海英租界。从最早的手牵皮带到20 世纪 50 岁月的电气把握，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2单片机的进展历程单片机微型运算机是微型运算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型运算机简称单片机，特别适用于把握领域，故又称为微把握器。在 MCS-51系列单片机中，有两个子系列： 51 子系列和 52 子系列。每个子系列有诺干中型号。 51 系列有 8051、8751 和 8031 三个型号，后来经过改进产生了 80c51、87c51、80c31 三个型号。 52 系列有 5021、8752、8032 三个型号，改进后的型号是80c52/87c52 、80c32。改进后的型号更加省电。 52 系列比对应的 51 系列增加了定时器 T2 并将内部程序存贮器增加到 8KB。Inter公司停止生产 MCS-51 系列单片机之后将生产权转让给了许多其他公司，于是显现了许多与 Mcs-51 兼容的单片机。现在生产mcs-51 兼容单片机的公司对其进行了不同程度的改进和提高。我们现在使用比较的多的是AT89C51/AT89s51等。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有运算机的 基本功能部件：中心处理器、储备器和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把握系统。单片机经过 1、2、3、3 代的进展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向进展，它们的 CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。3单片机的特点（1） ）性价比高，开发周期短，易于产品化，（2） ）集成度高，牢靠性好，抗干扰性强，（3） ）功能完善，接口多样，（4） ）低功耗、低电压一般电源供电电压在 53V 范畴内单片机都能正常工作，供电的下限可达 1 2V。（5） ）总线多样，易于扩展可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结单片机外部的典型三总线结构, 便利系统构扩展 , 构成各种规模的应用系统。外部总线增加了I2C 及 SPI 等串行总线方式 ,可依据需要进行并行或者串行扩展。480C51单片机芯片简介80C51单片机引脚图80C51 是 INTEL 公司 MCS-51系列单片机中最基本的产品，它接受 INTEL 公司牢靠的 CHMOS工艺技术制造的高性能 8 位单片机，属于标准的 MCS-51的 HCMOS产品。它结合了 HMOS的高速和高密度技术及 CHMO的S 低功耗特点，它继承和扩展了MCS-48单片机的体系结构和指令系统。80C51内置中心处理单元、 128 字节内部数据储备器 RAM、32 个双向输入 / 输出I/O口、2 个 16 位定时/ 计数器和 5 个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外， 80C51 仍可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择闲暇和掉电模式。在闲暇模式下冻结CPU而 RAM定时器、串行口和中断系统保护其功能。掉电模式下，储存RAM数据，时钟振荡停止 ， 同 时 停 止 芯 片 内 其 它 功 能 。 80C51 有 PDIP40pin和PLCC44pin 两种封装形式。5MCS 51 单片机内部结构有 8 大部分. 一个 8 位的中心处理器 CPU（又称为微处理器）中心处理器 CPU是整个单片机的核心部件，是8 位数据宽度的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结处理器，能处理 8 位二进制数据或代码， CPU负责把握、指挥和调度整个单元系统和谐的工作，完成运算和把握输入输出功能等操作。有 128 字节 的片内数据储备器 RAM8051 内部有 128 个 8 位用户数据储备单元和 128 个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放把握指令数据，用户只能拜望，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用 的 RAM 只有 128 个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。.4KB 片内 程序储备器 ROM或 EPROM可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结8051 共有 4096于存放用户程序，原始数据缓冲区位寻址区R7个 8 位掩膜 ROM ，用数据可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 . 片内 18个（ SFR）R0 3 组 （ 8 字节）2 组1 组0 组特 殊 功 能 寄 存 器可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0F0H SFR 可寻址区0E0H0D0H0FFH特别功能寄存器SFR0C8H0B8H80H0B0H7FH0A8H0A0H98H30H90H2FH88H80H20H1FH片内特别储备器分布图.4 个 8 位 的并行输入输出 I/O 口（ PIO）8051 共有 4 组 8 位 I/O 口P0 、 P1 、P2 或 P3，用于对外部00H可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结数据的传输P0 口 P0.0P0.7输入与输出分时的传送的址低8 位与数据线P1 口P1.0P1.7输入与输出无其次功能P2 口P2.0P2.7输入与输出传送的址的高 8 位P3 口P3.0P3.7输入与输出P3.0RXD：串行口输入端P3.1 TXD：串行口输出端P3.1 TXD：串行口输出端P3.2：外部中断 0 中断请求输入端P3.3： 外部中断 1 中断请求输入端P3.4 T0：定时器 / 计数器 0 外部输入端P3.5 T1：定时器 / 计数器 1 外部输入端P3.6：外部数据储备器写选通信号P3.7：外部数据储备器读选通信号.1个 串行口 I/O （ SIO/UART）完成单片机与其他微机的之间的串行通信.2/3个 16 位 定时器/ 计数器（ TIMER/COUNTE）R. 可处理 5 个中断源，两级可程序优先级的中断系统其中含有 MCS-51 指令集含 111条指令，依据指令操作功能话费有五类：<1>数据传送指令（ 28）<2>算术运算指令（ 24）<3>规律运算及转移指令（ 25）<4>把握转移指令（ 22）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结提供程序跳转指令修改的址 PC运ALU算器外部设备接口<5>位操作指令（ 12）6>单片机内部结构图单片机内部结构图80C51 单片机的内部结构框图。除去图中的储备电路和I/O部件，剩下的是 CPU，它可以分为运算器和把握器两部分。运算器功能部件包括算术规律运算单元ALU、累加器 ACC、寄存器 B、暂存寄存器 TMP1、TMP2、程序状态字寄存器 PSW等。把握器功能部件包括程序计数器 PC、指令寄存器IR、指令译码器 ID、定时把握规律电路 CU、数据指针寄存器 DPTR、堆栈指针 SP准时钟电路等。7>指令执行过程示意图程序的计的的址指令 01指令 02指令 03、 、 、读指令取指令操作码指令译码数据储备器RAM数、器P C程 序 存运算数据传送指令储器指ROM令指令执行过程示意图一条指令的执行过程为：取指令分析指令执行指令规定的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结操作二：十字路口智能交通灯系统硬件设计1。设计要求：主、支干道交替通行，主、支干道每次通行时间均为20秒。绿灯亮时表示可以通行，红灯亮时表示禁止通行，红绿灯之间的转换通过黄灯来实现。每次绿灯变红灯时，黄灯先闪3 秒（此时另一干道上的红灯不变）。十字路口要求有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观的把握时间。2： 交通灯治理系统电路原理图交通灯治理系统电路原理图20 秒1 秒20 秒东西方向灯红灯黄灯绿灯南北方向灯绿灯红灯红灯西从上表中我们可以很简洁的看出：（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 20 秒。（2） 黄灯闪烁 1 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 20 秒。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结80C51P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0L5L4单片机端口与 LED 显示灯的链接LED 显示电路L3L2L1L0（4） ）这样如上表的时间和红、绿、黄显现的次序依次显现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。3：硬件选择选用 8051 单片机一片，红、黄、绿 LED交通显示灯各两个，导线如干，单片机试验机。4. 单片机角路图单片机角路图上面两个图相见链接就是简洁的交通灯试验图电路图。其中21 L0:22 L123 L224 L3 25 L4 26 L5 依据这个次序进行连接然后进行试验。通过单片机的 P1口把握试验仪上 6个LED依据交通灯的变化规律循环发光，模拟十字路口（假设为东西南北走向）交通灯。试验电 路如下， L5、L4、L3模拟东西方向交通灯， L2、L1、L0模拟南北方向交通灯。通过一条 SETB 指令，可使某一灯亮，通过一条 CLR 指令，可使某一灯灭。5： 红绿灯工作参考程序流程图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结南北绿灯，东西红灯延时 20 秒南北绿灯闪3 次转黄灯，东西红灯，延时一秒南北红灯，东西绿灯延时 20 秒东西绿灯闪3 次转黄灯，南北红灯，延时一秒RetEnd6：十字路口交通灯设计程序LEDEQU P1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结ORG 0000H LJMP START ORG 0030HSTART:MOV SP,#60HLCALLS0。初始状态（都是红灯）LCALLS1。南北绿灯 ,东西红灯LCALLS2。南北绿灯闪转黄灯 ,东西红灯LCALLS3。南北红灯 ,东西绿灯LCALLS4。南北红灯 ,东西绿灯闪转黄灯LJMP STARTS0:MOV A,#00100001B。南北红灯 ,东西红灯MOV LED,AMOV R2,#10。延时 1m 秒LCALLDELAYS1:MOVA,#10000001B。南北绿灯 ,东西红灯MOV LED,AMOVR2,#200。延时 20 秒LCALLDELAYRETS2:MOVR3,#03H。南北绿灯闪 3 次FLASH:MOV A,#00000001B。南北绿灯灭 ,东西红灯亮MOV LED,A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结MOV R2,#03H LCALLDELAYMOVA,#10000001B。南北绿灯 ,东西红灯MOV LED,A MOV R2,#03HLCALLDELAYDJNZ R3,FLASHMOVA,#01000001B 。南北转黄灯，东西红灯MOV LED,AMOVR2,#10。延时 1 秒LCALLDELAYRETS3:MOVA,#00100100B。南北红灯 ,东西绿灯MOV LED,AMOVR2,#200。延时 20 秒LCALLDELAYRETS4:MOV R3,#03H。东西绿灯闪 3 次FLASH1:MOV A,#00100000B。南北红灯亮 ,东西绿灯灭MOV LED,AMOV R2,#03H LCALLDELAY可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结MOVA,#00100100B。南北红灯亮 ,东西绿灯亮MOV LED,AMOV R2,#03H LCALLDELAY DJNZ R3,FLASH1MOVA,#00100010B。南北红灯 ,东西黄灯MOV LED,AMOVR2,#10。延时 1 秒LCALLDELAYRETDELAY:PUSH，02H。延时子程序PUSH01H PUSH00HDELAY1:MOV R1,#00H DELAY2:MOV R0,#0C2H DJNZ R0,$DJNZ R1,DELAY2。延时 100ms DJNZ R2,DELAY1POP 00H POP 01H POP 02H RET可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结END三：试验步骤 ：1：选择一个空间，建立一个文件夹 TMD-1。2：打开软件3：在这个文件夹中建立一个工程TMD-1：点击下拉菜单工程 新的工程。 4：点击储存之后，在左侧按生产厂商来选就所需的单片机型号，选好之后点击确定。5：建立 Target1 ：这部操作时需要更换出错、输出的单片机设置：6。新建文件：点击下拉菜单文件新建，显现一个。Txt界面7：建立 A51 文件：点击下拉菜单文件储存8：加载文件：光标在 Source Group1上右键，点击 Add Files to Group Source、Group1。选择刚才新建的 A51 文件 9：写完汇编程序后，按 F7 键就对程序进行汇编、连接，生成目标文件（ .HEX 文件）、映象文件（ .M51 文件）和列表文件（ .LST 文件）等各种文件。如编译有错误，就在屏幕底底部显示出来，双击错误类型，即对源文件中底错误处予以标注，对错误处改正之后， 再按F7 按键，重新汇编、连接，直到全部正确为止。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结四：心得体会通过这次交通灯的课程设计，使我得到了一次用专业学问、专业技能分析和解决现实问题的才能。使我在单片机的基本原理、单片机应用学习过程中，以及在常用编程设计思路技巧的把握方面都能向前迈了一大步，为日后成为一名合格的应用型人才打下良好的基础。综合课程设计让我把以前学习到的学问得到巩固和进一步的提高熟识，对已有学问有了更深层次的懂得和熟识。在此，由于自身才能有限，在课程设计中遇到了许多的问题，我通过查阅相关书籍、资料以及和四周同学沟通得到解决。仍有交通灯是我们生活中非常常见的一种东西，对于我们学以致用的这种才能得到了很好锤炼，能够为我们以后的工作于学习打下基础。通过合作，我们的合作意识得到加强。合作才能得到提高。上高校后，许多同学都没有过深化的沟通，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责确定的部分，同时在确定的阶段共同争辩，以解决分工中个人不能解决的问题，在沟通中大家积极发言，和提出看法，同时我们仍向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过才能。在设计的过程中我们仍得到了老师的帮忙与看法。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同 学争辩是一个很好的方法 .参考文献：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 李明 毕万新主编单片机原理与接口技术，大连理工高校出版社2 张毅坤主编 .单片微型运算机原理及应用. 西安电子科技可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结高校出版社版权申明可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。版权为潘宏亮个人全部This article includes some parts, including text, pictures, and design. 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