大工18秋《单片机原理及应用》大作业题目及要求【标准答案】.pdf
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1、网络教育学院网络教育学院单片机原理及应用大作业单片机原理及应用大作业题题目目:交通灯控制系统设计学习中心:学习中心:XXX层层次:次:XXX专专业:业:XXX年年级:级:XXX学学号:号:XXX学生姓名:学生姓名:XXX交通灯控制系统设计交通灯控制系统设计一、课题背景一、课题背景由于我国经济的快速发展从而导致了汽车数量的猛增,大中型城市的城市交通,正面临着严峻的考验,从而导致交通问题日益严重,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胁;交通拥堵严重,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受的问题,在这种背景下,
2、结合我国城市道路交通的实际情况,开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统已经成为当前的主要任务。随着电子技术的发展,利用单片机技术对交通灯进行智能化管理,已成为目前广泛采用的方法。二、交通灯的发展二、交通灯的发展1868 年 12 月 10 日,信号灯家族的第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特设计、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,这是城市街道的第一盏信号灯。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
3、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。中国最早的马路红绿灯,是于 1928 年出现在上海的英租界。三、交通灯控制系统工作原理三、交通灯控制系统工作原理本系统运用单片机对交通灯控制系统实施控制,通过直接控制信号灯的状态变化,指挥交通的具体运行,运用了 LED 数码管显示倒计时以提醒行驶者,更添加了盲人提示音电路,方便视力障碍群体通行,更具人性化。在此基础上,加入了特种车辆自动通行控制模块和车流量检测电路为系统采集数据,经单片机进行具体处理,及时调整通行方向。由此,本设计系
4、统以单片机为控制核心,构成最小系统,根据特种车辆自动通行控制模块、车辆检测模块和按键设置模块等产生输入,由信号灯状态模块,LED 倒计时模块和盲人提示音模块输出7。系统进入工作状态,LED 数码管实时显示数据倒计时,执行交通灯状态显示控制,在此过程中若有控制信号和实时车流量检测信号,可对异常状态进行实时控制,随时调用中断,达到修正通行时间满足不同时间不同路况的需求。四、AT89C51 单片机特点AT89C51 是一种带 4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器(FPEROMFlashProgrammable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能 CMOS 8
5、 位微处理器,俗称单片机。AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 1000 次。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL 的AT89C51 是一种高效微控制器,AT89C2051 是它的一种精简版本。AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。主要特性:与 MCS-51 兼容4K 字节可编程闪烁存储器寿命:1000 写/擦循环数据保留时间:10 年全静态工作:0H
6、z-24MHz三级程序存储器锁定1288 位内部 RAM32 可编程 I/O 线两个 16 位定时器/计数器5 个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路五、五、AT89C51AT89C51 的引脚功能的引脚功能AT89C51 为双列直插(DIP)式封装的 51 单片机芯片,有 40 条引脚,其引脚示意及功能分类如图 3.2 所示。图 3.2 89C51 单片机引脚图各引脚功能说明如下:(1)主电源引脚 Vcc(40 脚):接+5(120)V 电源正端;Vss(20 脚):接地。(2)I/O 引脚P0 口(3932 脚):P0.0P0.7 统称为 P0 口。P0 口是一组
7、 8 位漏极开路型双向I/O 口,分时复用为低 8 位地址总线和双向数据总线。作为输出口用时,每位能吸收电流的方式驱动 8 个逻辑门电路,对端口P0 写“1”时,可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器时,这组端口线分时转换地址(低8 位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。在 FLASH 编程时,P0 口作为原码输入口,当 Flash 进行校验时,P0 口输出原码,此时 P0 外部必须被拉高。P1口(18脚):P1.0P1.7统称为P1口,可作为准双向I/O口使用。P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把
8、端口拉到高电平,此时可作输入口。P1口被外部下拉为低电平时,输出电流,是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。在Flash编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。P2 口(2128 脚):P2.0P2.7 统称为 P2 口,一般作为准双向 I/O 使用。P2是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P2 的输出缓冲器可驱动 4 个 TTL 逻辑门电路。当对 P2 端口写“1”时,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,由于内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在接有片外存储器或扩展 I/O 口且寻址范围超过 2
9、56B时,P2 口用作高 8 位地址总线。当给出地址为“1”时,它就利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读/写时,P2 口便输出其特殊功能寄存器的内容。在 FLASH 编程和校验时,P2 口接收高八位地址信号和控制信号。P3 口(1017 脚):P3.0P3.7 统称为 P3 口。P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P3 口的输出缓冲器可驱动 4 个 TTL 逻辑门电路接收输出电流。当 P3 口写“1”时,通过内部的上拉电阻上拉为高电平并作为输入口。此时由于外部下拉为低电平,P3 口将输出电流(IIL)。除作为准双向I/O 口使用外,还可以将每一位用于第二功能
10、,而且 P3 口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。P3 口第二功能祥见表 3.1:表 3.1 P3 口第二功能表口线P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7第二功能RXDTXD信号名称串行数据接受串行数据发送外中断 0 申请外中断 1 申请定时器/计数器 0 计数输入定时器/计数器 1 计数输入外部数据存储器写选通外部数据存储器读选通I N T 0I N T 1T0T1W RR D(3)外接晶体引脚XTAL1(19 脚):它在单片机内部是一个反向放大器的输入端,构成了片内振荡器。当采用外部时钟时,HMOS 单片机的该引脚应接地;CHMOS 单片机的
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