基于单片机的智能交通灯控制系统设计论文.doc

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1、. .毕 业 设 计 (论 文)专 业班 级学生XX学 号课 题 基于单片机的智能交通控制系统指导教师2011年9月5日. .word. .基于单片机的智能交通控制系统摘 要交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通开展产生的一套独特的公共管理系统。要保证高效平安的交通秩序，除了制定一系列的交通规那么，还必须通过一定的科技手段加以实现。本文在对目前交通控制进展深入分析的根底上，运用检测传感、实时调整智能化控制的实现技术，将传感器监测、实时调整车辆通行时间的算法与单片机控制作用相结合，提出了基于单片机的交通控制系统设计方案。8051单片机的交通灯控制系统由8051单片机、交通灯显示、LED倒计

2、时、车流量检测及调整、违规检测、紧急处理、时间模式手动设置等模块组成。系统除根本交通灯功能外，还具有通行时间手动设置、可倒计时显示、急车强行通过、车流量检测及调整、交通异常状况判别及处理等相关功能。理论证明该系统能够简单、经济、有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。本设计主要做了如下几方面的工作：一是确定系统交通控制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，二是进展传感器的硬件电路、显示电路等的设计和根本功能要求。. .word. .目录摘要I1 绪论11.1单片机交通控制系统的选题背景11.2单片机交通控制系统选题的现实意义11.3国内外研究现状及其开展31

3、.3.1国内外交通控制技术31.3.2交通控制存在的问题61.4单片机交通控制系统主要研究的内容72 单片机交通控制系统总体设计82.1单片机交通控制系统的通行方案设计82.2单片机交通控制系统的功能要求92.3单片机交通控制系统的根本构成及原理113 系统硬件电路的设计123.1系统硬件总电路构成及原理123.1.1系统硬件电路构成123.1.2系统工作原理133.2 AT89S51单片机简介133.2.1单片机的概述133.2.2 AT89S51芯片内部构造简介143.2.3 主要引脚功能163.2.4 AT89S51芯片最小系统183.3其它硬件介绍及连接193.3.1车流量检测电路及模

4、拟193.3.2违规检测电路及模拟223.3.3八段LED数码管233.3.4其它器件254 系统软件程序的设计294.1程序主体设计流程294.2理论根底知识314.2.1定时器原理314.2.2软件延时原理314.2.3中断原理324.2.4消抖动程序32结论33致34参考文献35. .word. .1 绪 论1.1单片机交通控制系统的选题背景随着人口快速的增多，交通工具的爆炸性的开展，以及道路资源的有限性，交通控制就应运而生，在人类的生活、工作环境中，交通扮演着极其重要的角色，人们的出行都无时不刻与交通打着交道。自18世纪工业革命以来，工业开展带动整个交通运输的开展，从而催生了单独的交通

5、控制学问与管理机构。交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通开展产生的一套独特的公共管理系统。要保证高效平安的交通秩序，除了制定一系列的交通规那么，还必须通过一定的技术手段加以实现。现代人类科学技术，特别是电子科学技术的开展和成熟能比拟好的解决系统建立中硬软件方面要求的技术难题。目前，交通控制方面的研究能完全实现自动智能化，甚至将整个区域整合成一个统一的系统X围，还能根据正常时段以及特定突发时段的情况进展科学的自动调整。交通对于社会的工业经济和人们的生活生产中有着十分重要的意义。随着单片机和传感技术的迅速开展，自动检测领域发生了巨大变化，交通自动监测控制方面的研究有了明显的进展，并且必将以

6、其优异的性能价格比，逐步取代传统的交通控制措施。1.2单片机交通控制系统选题的现实意义城市道路交通自动控制系统的开展是以城市交通信号控制技术为前导，与汽车工业并行开展的。在其各个开展阶段，由于交通的各种矛盾不断出现，人们总是尽可能地把各个历史阶段当时的最新科技成果应用到交通自动控制中来，从而促进了交通自动控制技术的不断开展。早在1850年，城市穿插口处不断增长的交通就引发了人们对平安和拥堵的关注。世界上第一台交通自动信号灯的诞生，拉开了城市交通控制的序幕，1868年，英国工程师纳伊特在伦敦威斯特敏斯特街口安装了一台红绿两色的煤气照明灯，用来控制穿插路口马车的通行，但一次煤气爆炸事故致使这种交通

7、信号灯几乎销声匿迹了近半个世纪。1914年及稍晚一些时候，美国的克利夫兰、纽约和芝加哥才重新出现了交通信号灯，它们采用电力驱动，与现在意义上的信号灯已经相差无几。1926年英国人第一次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号灯，这是城市交通自动控制的起点。早期的交通信号灯使用“固定配时方式实行自动控制，这种方式对于早期交通流量不大的情况曾起过一定的作用。但随着汽车工业的开展、交通流量增加、随机变化增强，采用以往那种单一模式的“固定配时方式已不能满足客观需要，于是一种多时段多方案的信号控制器开场出现并逐步取代了传统的只有一种控制方案的控制器。 20世纪30年代初，美国最早开场用车辆感应式信号控制器

8、，之后是英国，当时使用的车辆检测器是气动橡皮管检测器。车辆感应控制器的特点是它能根据检测器测量的交通流量来调整绿灯时间的长短，使绿灯时间更有效地被利用，减少车辆在穿插口的时间延误，比定时控制方式有更大的灵活性。车辆感应控制的这一特点刺激了车辆检测器技术的开展。继气动橡皮管式检测器之后，雷达、超声波、光电、地磁、电磁、微波、红外以及环形线圈等检测器相继问世。当今在城市道路交通自动控制、交通监测和交通数据采集系统中，应用最广的是环形线圈车辆检测器。超声波检测器主要在日本等少数国家得到广泛应用。计算机技术的出现为交通控制技术的开展注入了新的活力，更是实现了以一个城市或者更大地域，而非简单的一个路口的

9、交通总体控制系统。1952年，美国科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了对交通信号机网的配时方案自动选择式信号灯控制，而加拿大多伦多市于1964年完成了计算机控制信号灯的实用化，建立了一套由IBM650型计算机控制的交通信号协调控制系统，成为世界上第一个具有电子数字计算机城市交通控制系统的城市。这是道路交通控制技术开展的里程碑。可以说，在近百年的开展中，道路交通信号控制系统经历了手动到自动，从固定配时到灵活配时，从无感应控制到有感应控制，从单点控制到干线控制，从区域控制到网络控制的长远过程。交通控制研究的开展，旨在解决人类交通因需求的增多而日益繁重带来的问题，局限于道路建立的暂时

10、缺乏和交通工具的快速增长，就要使更多的车辆平安高效的利用有限的道路资源，防止因无序和抢行等无控制原因造成的不必要阻塞甚至瘫痪，另外，针对整个交通线路车辆的多少实时调整和转移多条线路的分流也十分必要。交通网络是城市的动脉，象征着一个城市的工业文明水平。交通关系着人们对于财产，平安和时间相关的利益。具有优良科学的交通控制技术对资源物流和人们出行都是十分有价值的，保证交通线路的畅通平安，才能保证出行舒畅，物流准时到位，甚至是生命通道的延伸。1.3国内外研究现状及其开展1.3.1国内外交通控制技术当今，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世纪就已出现了。1

11、858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“停顿，绿色表示“注意。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，1914年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停顿，绿灯亮表示“通行。1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一

12、接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能发觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。从1868年英国伦敦首次使用燃汽色灯信号以来，城市交通信号机由手动到自动，交通信号由固定周期到可变周期，系统控制方式由点控到面控，从无车辆检测器到有车辆检测器，经历了近百年的历史。到1963年加拿大多伦多市建立了一套使用IBM650型计算的集中协调感应控制信号系统，从而标志着城市道路交通信号系统的开展进入了一个新的阶段。各个时期典型交通信号系统得特征如附表所示。之后，

13、美国、英国、德国、日本、澳大利亚等多家相继建成数字电子计算机区域交通控制系统，这种系统一般还配备交通监视系统组成交通管制中心。到80年代初，全世界建有交通管制中心的城市有300多个，代表了未来交通控制的开展方向。表1.1 交通信号系统开展状况简称时间国别城市名称控制路口数信号周期检测器控制方式点控1868英国伦敦燃气色灯单/1914美国克利夫兰电力色灯单/1926英国各城市单点定周期自动信号机单定/自动1928美国各城市感应式自动信号机单定气压式自动线控1917美国盐湖城手控干道协调系统6个定/人工线控1922美国休斯顿电子计时干道协调系统12个定/电动1928美国各城市步进式定时干道协调系统

14、多个线变/电动面控1952美国丹佛市模拟计算机交通信号控制系统多个网变气压式计算机1963加拿大多伦多数字计算机集中协调感应控制信号系统多个网变电磁式计算机信号灯的出现，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。1968年，联合国?道路交通和道路标志信号协定?对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志制止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在穿插路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已

15、十分接近停车线而不能平安停车时可以进入穿插路口。在西方兴旺国家，交通控制系统根本上完成了由传统的交通控制系统向智能交通控制系统ITS的转变，而在我国，智能交通系统那么刚刚处于起步阶段。对于传统的交通控制系统而言，对红绿灯一般采用定时控制，无法对实际的交通流进展识别优化，以至于不能适应交通量的不确定性和随机性的原因，往往造成交通资源的浪费和道路的梗阻。而智能交通控制系统那么在不产生大的硬件改动的情况下有效的提高效率。智能交通系统强调的是系统性、信息交流的交互性以及效劳的广泛性，其核心技术是电子技术、信息技术、通信技术、交通工程和系统工程。智能交通系统ITS是在较完善的道路设施根底上，将先进的电子

16、技术、信息技术、传感器技术和系统工程技术集成运用于地面交通管理所建立的一种实时、准确、高效、大X围、全方位发挥作用的交通运输管理系统。在国内，受客观条件的制约，ITS起步比拟晚，在20世纪90年代初，我国的相关学者开场意识到研究和开发ITS的重要性。到90年代中期，由于受到国外ITS研发的影响，政府部门也开场重视对ITS的研究，随后，又得到中央部门和局部地方政府的支持。1999年，我国成立了全国智能交通系统(ITS)协调指导小组及办公室，同年，又成立了全国智能交通运输系统(ITS)专家咨询委员会，其中，同济大学、清华大学、北方交通大学、航空航天大学、XX工业大学、东南大学等高校的有关专家为咨询

17、委员，并启动了国家“九五科技攻关课题和国家“十五科技攻关课题。目前，在对一些大中型城市引入的国外ITS进展研究的根底上已经逐渐开场摸索开发设计适合自己国情的ITS系统。1.3.2交通控制存在的问题我国城市交通运输的现状和存在的问题，借鉴国外城市交通管理的先进经历，强调建立城市交通管理体制的重要性，提出加强城市交通研究的交通规划，建立稳定的交通根底设施建立的资金出道，实行公交优先政策，建立先进的交通信息系统等对策。随着城市机动车增长速度的加快。1994年卧轨城市机动车保有量已接近500完辆。20世纪90年代以来，经济的开展加快，从1985年到1995年，机动车增长率达13%左右，近几年更是增多。

18、然而，在此同时，城市道路建立规模也在加大，我国城市普遍存在道路密度，道路面积率偏低的问题，这是我国城市哟其是大城市有机的一个重要原因。我国城市道路的密度只有6.8km每平方千米，而在20世纪80年代，世界兴旺国家就已到达20km每平方千米。20世纪90年代，我国局部城市道路面积率，为5.9%，XX为6.4%，而国外东京为13.8%，巴黎为25%，普遍高于我国。近几年，国家虽不断加大城市道路建立的力度，但仍赶不上车辆的增长速度，且与世界其他国家相比，差距仍很大。出租车以及公交的开展运营情况并不尽如人意，虽然车辆和线路长度增长，但运营速度成了瓶颈，新增的运力被运输效率低下所抵消。交通管理方面水平还

19、欠开展，随着交通需求越来越旺盛，而我国城市中小交通管理和交通平安的现代化设施却做得缺乏。在车辆，道路和交通管理系统，城市交通信号控制系统，城市交通管制中应用人工智能技术，信息 采集和信息提供技术等方面都与兴旺国家有很大差距。近几年，虽然有局部城市研究和引进一些国外先进的交通信号管理系统，但是由于交通管理设施缺乏等原因，我国交通事故率居高不下。城市车流行驶速度逐年下降，目前不少城市交通运量年年增长，但运输速度普遍下降，这都源于交通通行不佳。1.4单片机交通控制系统主要研究的内容基于整个交通控制系统的开展情况，本设计主要进展如下方面的研究：用智能，集成，且功能强大的单片机芯片为控制中心，设计出一套

20、十字路口的交通控制系统，以指挥该路口的实时通行状态。本设计主要做了如下几方面的工作：一是确定系统交通控制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，在这里，本设计除了有信号灯状态控制能实现根本的交通功能，还增加了倒计时显示提示，基于实际情况，又要求了对车流量检测及自调整模拟功能，违规检测及处理，紧急状况处理和键盘可设置等强大功能。 二是进展智能传感器的硬件电路，显示电路等的设计对各器件的选择及连接，大体分配各个器件及模块的根本功能要求。三是进展软件系统的设计，对于本系统，本人采用单片机汇编语言编写，对单片机内部构造和工作情况做了充足的研究，了解定时器，中断以及延时

21、原理，总体上完成了软件的编写。2 单片机交通控制系统总体设计2.1单片机交通控制系统的通行方案设计设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下列图所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。交通状态从状态1开场变换，直至状态6然后循环至状态1，周而复始，即如图2.1所示：图2.1 交通状态 通过具体的路口交通灯状态的演示分析我们可以把这四个状态归纳如下：东西方向红灯灭，同时绿灯亮，南北方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时20秒。此状态下，东西向制止通行，南北向允许通行。东西方向绿灯灭，同时黄灯亮，南北方向红灯

22、亮，倒计时2秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。南北方向红灯灭，同时绿灯亮，东西方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时20秒。此状态下，东西向允许通行，南北向制止通行。南北方向绿灯灭，同时黄灯亮，东西方向红灯亮，倒计时2秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。下面我们可以用图表表示灯状态和行止状态的关系如下：表2.1 交通状态及红绿灯状态状态1状态3状态4状态6东西向禁行等待变换通行等待变换南北向通行等待变换禁行等待变换东西红灯1100东西黄灯0001东西绿灯0010南北红灯0011南北绿灯1000南北黄灯0100东西南北四个路口均有红绿黄3灯和数码

23、显示管2个，在任一个路口，遇红灯制止通行，转绿灯允许通行，之后黄灯亮警告行止状态将变换。状态及红绿灯状态如表2.1所示。说明：0表示灭，1表示亮。2.2单片机交通控制系统的功能要求本设计能模拟根本的交通控制系统，用红绿黄灯表示禁行，通行和等待的信号发生，还能进展倒计时显示，车流量检测及调整，交通违规处理和紧急处理等功能。1倒计时显示倒计时显示可以提醒驾驶员在信号灯灯色发生改变的时间、在“停顿和“通过两者间作出适宜的选择。驾驶员和行人普遍都愿意选择有倒计时显示的信号控制方式，并且认为有倒计时显示的路口更平安。倒计时显示是用来减少驾驶员在信号灯色改变的关键时刻做出复杂判断的1种方法，它可以提醒驾驶

24、员灯色发生改变的时间，帮助驾驶员在“停顿和“通过两者间作出适宜的选择 。2车流量检测及调整随着我国经济建立的蓬勃开展，城市人口和机动车拥有量在急剧增长，交通流量日益加大，交通拥挤堵塞现象日趋严重，交通事故时有发生。车辆检测器作为智能交通系统的根本组成局部，在智能交通系统中占有重要的地位。现阶段，车辆检测器检测方式有很多，各有其优缺点，如红外线检测器、地磁检测器、机械压电检测器，磁频检测器、波频检测器、视频检测器等。一般车流量检测器采用传感器+单片机+外围器件来实现。 而且，目前国内使用的红绿灯都是固定的红绿灯时间，并自动切换。红灯时间和绿灯时间，是根据道口东西向和南北向的车流量，利用统计方法确

25、定的。交通警察不断观察十字路口的两个方向，根据车辆密度和流速决定是否切换红绿灯，以保证最正确的道路交通控制状态。3时间手动设置 除系统根据车流量自动控制调整，也可以通过键盘进展手动设置，增加了人为的可控性，防止自动故障和意外发生，并再紧急状态下，可设置所有灯变为红灯。键盘是单片机系统中最常用的人机接口，一般情况下有独立式和行列式两种。前者软件编写简单，但在按键数量较多时特别浪费I0口资源，一般用于按键数量少的系统。后者适用于按键数量较多的场合，但是在单片机I0口资源相对较少而需要较多按键时，此方法仍不能满足设计要求。本系统要求的按键控制不多，且I0口足够，可直接采用独立式。4紧急处理 交通路口

26、出现紧急状况在所难免，如特大事件发生，救护车等急行车通过等，我们都必须尽量允许其畅通无阻，毕竟在这种情况下是分秒必争的，时时刻刻关系着公共财产平安，个人生死攸关等。由此在交通控制中增设禁停按键，就可到达想此目的。5违规检测 交通规那么必须人人遵守，但是违反规那么，如闯红灯等，也时有发生，交警等交通管理人员虽然可以进展实时监管，但是消耗精力，在路口设置检测传感器就可以进展自动的警报提示。2.3单片机交通控制系统的根本构成及原理单片机设计交通灯控制系统，可用单片机直接控制信号灯的状态变化，根本上可以指挥交通的具体通行，当然，接入LED数码管就可以显示倒计时以提醒行使者，更具人性化。本系统在此根底上

27、，参加了违规检测电路和车流量检测电路为单片机采集数据，单片机对此进展具体处理，及时调整控制指挥，为了超越视觉指挥的局限性，同时接上蜂鸣器，在听觉上加强了指挥提醒作用。单片机蜂鸣器按键控制红黄绿信号灯车流量检测电路最小系统外围接口电路8段LED数码管显示图2.2 系统的总体框图据此，本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统，由车流量检测模块，违规检测模块，和按键设置模块等产生输入，信号灯状态模块，LED倒计时模块和蜂鸣器状态模块承受输出。系统的总体框图如上所示。键盘设置模块对系统输入模式选择及具体通行时间设置的信号，系统进入正常工作状态，执行交通灯状态显示控制，同时将时间数据倒计时输入到LE

28、D数码管上实时显示。在此过程中还要实时捕捉违规检测和紧急按键信号，以到达对异常状态进展实时控制的目的。急停按键和违规检测随时调用中断。在模式选择上，假设为自动模式，将不断调用车流量检测模块对车流量进展检测统计，到达一定时间将修正通行时间一满足不同路况的需要。. .word. .3 系统硬件电路的设计3.1系统硬件总电路构成及原理实现本设计要求的具体功能，可以选用AT89S51单片机及外围器件构成最小控制系统，12个发光二极管分成4组红绿黄三色灯构成信号灯指示模块，8个LED东西南北各两个构成倒计时显示模块，车流量检测传感器采集流量数据，光敏传感器捕获违规信号，假设干按键组成时间设置和模式选择按

29、钮和紧急按钮等，以及用1个蜂鸣器进展报警。3.1.1系统硬件电路构成本系统以单片机为核心，组成一个集车流量采集、处理、自动控制为一身的闭环控制系统。系统硬件电路由车流量检测电路、单片机、违规检测电路，状态灯，LED显示，按键，蜂鸣器组成。其具体的硬件电路总图如图3.1所示。图3.1 总体设计电路图其中P0，P2，用于送显两片LED数码管，P1用于控制红绿黄发光二极管，XTAL1和XTAL2接入晶振时钟电路，RESET引脚接上复位电路，P3.3即INT1接违规检测电路和P3.2即INT0接紧停东西时间设置键J，P0.6，P0.7接车流量检测电路，P3.6接南北时间设置键S，P3.7接自动模式选择

30、返回键F，P3.4接蜂鸣器。3.1.2系统工作原理系统上电或手动复位之后，系统等待模式选择设置键按下，模式分两种：红绿灯时间自动和红绿灯时间设置。假设此时F键按下，那么设置为自动模式，假设此时按下的是S键，那么设置为时间设置模式，依次按S假设干次，J键假设干次可设置好两个方向的红绿灯时间，再按F键确认。其实这个过程就是将存储时间值的存放器进展设置，以及标志是否要进展车流量检测及调整。接下来，系统必须先显示状态灯及LED数码管，将状态码值送显P1口，将要显示的时间值送显P0口和用P2口来选通LED数码管的显示导通，在此同时以50ms为周期，用软件方法计时1秒，到达1s就要将时间值减1，刷新LED

31、数码管。时间到达一个状态所要全部时间，那么要进展下一状态判断及衔接，并装入次状态的相应状态码值以及时间值，当然，还要开启两个外部中断，其一为违规信号或禁停信号输入，一旦信号有效，中断开场，进入中断效劳子程序，开启蜂鸣器制止全部通行，当按下F键，中断完毕返回。其二为车流量检测信号输入，假设检测到车辆经过，进入相应的中断子程序，将存储车流量的计数器加1，然后中断完毕返回。每满一个状态循环周期，假设为自动模式，那么须将检测到的车流量数据处理一次，判断两个方向的交通轻重缓急状况，再调整下次状态循环的红绿灯时间，以到达自动控制的目的。3.2 AT89S51单片机简介3.2.1单片机的概述单片微型计算机简

32、称单片机，又称微控制器，嵌入式微控制器等，属于第四代电子计算机。它把中央处理器、存储器、输入/输出接口电路以及定时器/计数器集成在一块芯片上，从而具有体积小、功耗低、价格低廉、抗干扰能力强且可靠性高等特点，因此，适合应用于工业过程控制、智能仪器仪表和测控系统的前端装置。正是由于这一原因，国际上逐渐采用微控制器(MCU)代替单片微型计算机(SCM)这一名称。“微控制器更能反映单片机的本质，但是由于单片机这个名称已经为国内大多数人所承受，所以仍沿用“单片机这一名称。单片机的主要特点有：1)具有优异的性能价格比。2)集成度高、体积小、可靠性高。3)控制功能强。4)低电压，低功耗。AT89S51是美国

33、ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器 既可在线编程ISP也可用传统方法进展编程及通用8位微处理器于单片芯片中,ATMEL公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。3.2.2 AT89S51芯片内部构造简介中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统

34、协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。数据存储器(内部RAM)：数据存储器用于存放变化的数据。AT89S51中数据存储器的地址空间为256个RAM单元，但其中能作为数据存储器供用户使用的仅有前面128个，后128个被专用存放器占用。程序存储器(内部ROM)：程序存储器用于存放程序和固定不变的常数等。通常采用只读存储器，且其又多种类型，在89系列单片机中全部采用闪存。AT89S51内部配置了4KB闪存。定时/计数器(ROM)： 定时/计数器用于实现定时和计数功能。AT89S51共有2个16位定时/计数器。并行输入输出(I/O)口：8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，

35、用于对外部数据的传输。每个口都由1个锁存器和一个驱动器组成。它们主要用于实现与外部设备中数据的并行输入与输出，有些I/O口还有其他功能。全双工串行口：A89S51内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。时钟电路：时钟电路的作用是产生单片机工作所需要的时钟脉冲序列。中断系统：中断系统的作用主要是对外部或内部的终端请求进展管理与处理。图3.2 AT89S51系列单片机的内部构造示意图AT89S51共有5个中断源，其中有2个外部中断源和3个内部中断源。3.2.3 主要引脚功能AT89S51 引脚图如图3.3 所示：图3.3

36、引脚图VCC：电源电压GND：地P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I0口，也即地址数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“l可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址低8位和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。P1口：Pl 是一个带内部上拉电阻的8位双向IO口，Pl的输出缓冲级可驱动吸收或输出电流4个TTL逻辑门电路。对端口写“l，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流IIL。Flash编程和程序校验期间，Pl接收低8位地址。

37、表3.1 具有第二功能的P1口引脚端口引脚第二功能：P1.5MOSI用于ISP编程P1.6MOSI用于ISP编程P1.7MOSI用于ISP编程P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向IO 口，P2 的输出缓冲级可驱动吸收或输出电流4 个TTL逻辑门电路。对端口写“1，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流IIL。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器例如执行MOVXDPTR指令时，P2口送出高8位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器如执行MOVXRi 指令时，P2 口线上的内容也

38、即特殊功能存放器SFR区中P2存放器的内容，在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和其它控制信号。P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I0 口。P3 口输出缓冲级可驱动吸收或输出电流4 个TTL逻辑门电路。对P3口写入“l时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流IIL。P3口除了作为一般的I0口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：表3.2 具有第二功能的P1口引脚端口引脚第二功能：P3.0RXD串行输入口P3.1TXD串行输出口P3.2/INT0外中断0P3.3/ INT1外中断1P3.4

39、T0定时计数器0外部输入P3.5T1定时计数器1外部输入P3.6/ WR外部数据存储器写选通P3.7/ RD外部数据存储器读选通P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。WDT 溢出将使该引脚输出高电平，设置SFR AUXR的DISRT0 位地址8EH可翻开或关闭该功能。DISRT0位缺省为RESET输出高电平翻开状态。ALE：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE地址锁存允许输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE 仍以时钟振荡频率的16 输出固定的正脉冲信

40、号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对F1ash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲PROG。如有必要，可通过对特殊功能存放器SFR区中的8EH 单元的D0 位置位，可制止ALE 操作。该位置位后，只有一条M0VX和M0VC指令ALE才会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S51 由外部程序存储器取指令或数据时，每个机器周期两次有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的信号。VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序

41、存储器地址为0000HFFFFH，EA端必须保持低电平接地。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平接VCC端，CPU那么执行内部程序存储器中的指令。F1ash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程电压Vpp。XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。3.2.4 AT89S51芯片最小系统一个最简单的单片机系统包括晶振、复位、电源、系统的输入控制、输出显示，以及其他外围模块(如通信、数据采集等)。1时钟电路首先介绍一下单片机的晶振电路，即时钟电路。单片机的工作流程，就是在系统时钟的作用下，一条一条地执行存储器中的程序。单片机的时钟电路由外接的

42、一只晶振和两只起振电容，以及单片机内部的时钟电路组成，晶振的频率越高，单片机处理数据的速度越快，系统功耗也会相应增加，稳定性也会下降。单片机系统常用的晶振频率有6MHz、110592MHz、12MHz、本系统采用110592MHz晶振，电容选22pF或30pF均可。2复位电路系统刚上电时，单片机内部的程序还没有开场执行，需要一段准备时间，也就是复位时间。一个稳定的单片机系统必须设计复位电路。当程序跑飞或死机时，也需要进展系统复位。复位电路有很多种，有上电复位，手动复位等。3EA脚的功能及接法单片机的EA脚控制程序从内部存储器还是从外部存储器读取程序。由于现在单片机内部的flash容量都很大，因此根本都是从内部的存储器读取程序，即不需要外接ROM来存储程序，因此，EA脚必须接高电平。本设计中复位方式采用上电按键手动复位方式，时钟采用内部时钟。如下列图3.4所示。图3.4 本系统复位与时钟方式3.3其它硬件介绍及连接3.3.1车流量检测电路及模拟如何判断两路口车辆的状况呢？我们要设计一套科学检测车流量而自动调整绿灯放行时间( 需设定上、下限) 的控制系统,这样无疑会大大提高车辆通过率, 有效缓解交通压力。我们在每车道车辆等待线的前方都安装一个霍尔车辆检测传感器, 当有一辆车通过时就会使霍尔开关型传感器的磁场发生变化, 而产生一个脉冲电平, 脉冲电平送给单片机的计数器处理,