基于8051单片机设计的智能交通灯系统--大学毕业论文.doc
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1、安徽机电职业技术学院毕 业 论 文基于8051单片机设计的智能交通灯系统系 别 电气工程系 专 业 机电一体化 班 级 机电3101 姓 名 周 俊 学 号 1302103034 2012 2013学年第 1 学期安徽机电职业技术学院毕业论文(设计)指导过程记录表题目基于8051单片机设计的智能交通灯系统学生姓名周俊学 号1302103034指导教师张莉系 部电气工程系班 级机电3101顺序号第 1 次学生完成毕业论文(设计)内容情况1.根据张老师在论文指导会上的指导内容,在利用校图书馆查阅很多贴近我们本专业的知识基础上,认真斟酌,最终确定了论文项目题目:基于8051单片机设计的智能交通灯系统
2、。2.该项目题目的选定依附于现代化工业发展的需要,因此基本上完成了论文的选题背景和研究意义。3.经过查阅资料和听取张老师的意见,构思了论文项目的大体框架,为接下来的研究论文做好了铺垫。 学生签名:时间:年月日教师指导内容记录 教师签名:时间:年月日安徽机电职业技术学院毕业论文(设计)指导过程记录表题目基于8051单片机设计的智能交通灯系统学生姓名周俊学 号1302103034指导教师张莉系 部电气工程系班 级机电3101顺序号第 2 次学生完成毕业论文(设计)内容情况1. 根据上周所查资料和老师会上的指导,我在整理上基本上完成了开题报告。开题报告大体包括论文封面设计,论文的内容摘要和选题的背景
3、。并以邮件的方式发给张老师批阅了。2. 在做开题报告时,我尽量贴近我们专业所学的知识,以使能够温习所学知识和进一步提升! 学生签名:时间:年月日教师指导内容记录 教师签名:时间:年月日安徽机电职业技术学院毕业论文(设计)指导过程记录表题目基于8051单片机设计的智能交通灯系统学生姓名周俊学 号1302103034指导教师张莉系 部电气工程系班 级机电3101顺序号第 3 次学生完成毕业论文(设计)内容情况1.针对张老师指导会议上提出的问题,我修改了我的开题报告。还进一步完成了论文的大纲和论文的目录,并按照目录和查找资料,整理完成了论文正文第一章,第二章和第三章的分析与选择。并以电子邮件的方式发
4、给了张老师指导与批阅。 2.概述的完成主要包括课题研究的目的与意义,以及目前该技术发展的趋势。 学生签名:时间:年月日教师指导内容记录 教师签名:时间:年月日安徽机电职业技术学院毕业论文(设计)指导过程记录表题目基于8051单片机设计的智能交通灯系统学生姓名周俊学 号1302103034指导教师张莉系 部电气工程系班 级机电3101顺序号第 4 次学生完成毕业论文(设计)内容情况1.这一周首先把张老师回复的批阅邮件论文进行了修改,认识到论文存在的问题,使我获得了宝贵的经验。2.然后又根据所查资料和所学知识完成了论文正文的控制系统的分析与设计,控制系统的内容比较多,所以我在张老师和同学的帮助下完
5、成的,它包括单片机程序的设计和编制以及整个项目的规划。 学生签名:时间:年月日教师指导内容记录 教师签名:时间:年月日安徽机电职业技术学院毕业论文(设计)指导过程记录表题目基于8051单片机设计的智能交通灯系统学生姓名周俊学 号1302103034指导教师张莉系 部电气工程系班 级机电3101顺序号第 5 次学生完成毕业论文(设计)内容情况 1.这一周也是首先把张老师回复的批阅邮件论文进行了修改,认识到论文存在的一些内容的问题和一些格式上的错误,让我学会做论文时一定要认真对待。 2 .在前面做论文的基础上,整理了重点参考文献列于论文的结尾。最后有表达了这段时间写论文的感想和对张老师的敬意与感激
6、!这也是为我以后继续深造奠定扎实的基础。 学生签名:时间:年月日教师指导内容记录 教师签名:时间:年月日安徽机电职业技术学院毕业论文(设计)指导过程记录表题目基于8051单片机设计的智能交通灯系统学生姓名周俊学 号1302103034指导教师张莉系 部电气工程系班 级机电3101顺序号第 6 次学生完成毕业论文(设计)内容情况 1.经过张老师的几次批阅与指导我已经基本完成了毕业论文,并做好注释、参考文献、资料装订等扫尾工作,最后我还是得到了老师的肯定,终于完成了论文,从而形成定稿。2.我很感激张老师对我的帮助,让我的大学时代有了个好的结束,为我的大学生活画上了一个圆满的句号。最后想说声,老师,
7、您辛苦了! 学生签名:时间:年月日教师指导内容记录 教师签名:时间:年月日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。但是随着社会、经济的快速发展,原先的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统,使其适应现在的交通状况,成为研究的课题。传统的十字路口交通控制
8、灯,通常的做法是:事先经过车辆流量的调查,运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而,实际上车辆流量的变化往往是不确定的,有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、较适用的方案,仍然会发生这样的现象:绿灯方向几乎没有什么车辆,而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的,统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状,更为现实的需要是能有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。目前,大部分城市中十字路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间间隔的控制方法。由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的,采用固定时间的控制方法,经常造成道
9、路有效利用时间的浪费,出现空等现象,影响了道路的畅通,还行成了拥堵现象。自从交通灯诞生以来,设计方法很多,从而使交通灯显得更加智能化。 本系统采用MSC-51系列单片机和可编程并行I/O接口8255芯片为中心器件来设计交通灯控制器 ,采用键盘、LED显示器的系统等组成。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、违规车辆检测等功能。本系统性能较好且稳定性高,可实现十字路口城乡交通自动控制和紧急情况下能够手动切换信号灯让特殊车辆优先通行。实现了能根据实际车流量通过 芯片的 口设置红绿灯燃亮时间的功能 车辆闯红灯报警 绿灯时间可检测车流量并可通过双位数
10、码管显示系统结合了数学中“模糊控制”累积计数的原理,以8051单片机为控制芯片,采用“Proteus+Wave6000”对交通灯控制系统进行了仿真。关键词: 智能交通灯 控制系统 8051单片机 TCON和SCON寄存器I目录摘要.I目录.II第一章 MCS51单片机简介.1 1.1 概述.1 1.2 MCS-51单片机的内部组成.1第二章 8255芯片简介.32.1 8255连接芯片.32.2 8255内部结构.32.3 特性.42.4 引脚功能.42.5 交通灯简介.5第三章 智能交通灯控制系统要求.63.1 总控制要求.63.2 车检测电路.63.3 信号灯电路.73.4 时间显示电路.
11、73.5 紧急转换开关电路.7第四章 汇编语言.94.1 汇编语言的概述及发展.94.2 特点. 94.3 优缺点.10第五章 智能交通灯系统编程与仿真模拟.115.1 程序及注释.115.2 用Proteus进行仿真.16总结.17致谢.18附录.19第一章 、MCS51单片机简介1.1 概述作为主流的单片机品种,MCS-51系列单片机市场份额占有量巨大,PHILIPS公司、ATMEL公司等纷纷开发了以8051为内核的单片机产品,这些产品都归属于MCS-51单片机系列。1.2 MCS-51单片机的内部组成 MCS-51单片机的引脚和内部组成如图1.1所示。通常采用DIP或PLLD封装,其内核
12、是8051CPU,CPU的内部集成有运算器和控制器,运算器完成运算操作(包括数据运算、逻辑运算等),控制器完成取指令、对指令译码以及执行指令。MCS-51单片机的片内资源有:图1-1 MCS-51单片机的内部组成1、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协调的工作,完成运算和控制输入输出功能等操作。2、数据存储器(RAM):8051内部有128字节数据存储器(RAM)和21个专用寄存器单元,它们是统一编址的,专用寄存器有专门的用途,通常用于存放控制指令数据,不能用作用户数据的存放,用户能
13、使用的RAM只有128个字节,可存放读写的数据,运算的中间结果或用户定义的字型表。3、程序存储器(ROM):8051共有4K字节程序存储器(ROM),用于存放用户程序和数据表格。4、定时/计数器(ROM):8051有两个16位的可编程定时/计数器,以实现定时或计数,当定时/计数器产生溢出时,可用中断方式控制程序转向。5、并行输入输出(I/O)口:8051共有4个8位的并行I/O口(P0、P1、P2、P3),用于对外部数据的传输。6、全双工串行口:8051内置一个全双工异步串行通信口,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。7、中断系统:8051
14、具备较完善的中断功能,有五个中断源(两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断),可基本满足不同的控制要求,并具有2级的优先级别选择。8、 时钟电路:8051内置最高频率达12MHz的时钟电路,用于产生整个单片机运行的时序脉冲,但接晶体振荡器和振荡电容。9、 74LS373简介:图1-2 74LS373芯片D0D7为8个输入端。 Q0Q7为8个输出端。 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,输出呈高阻状态。在MCS-51单片机系统中,常采用74LS373作为地址锁存器使用 。其中输入端D0D7接至单片机的P0口,输出端提供的是低8位地址,LE端接至单
15、片机的地址锁存允许信号ALE。输出允许端OE接地,表示输出三态门一直打开。 第二章 、8255芯片简介2.1 8255连接芯片8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片,有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片(40引脚)。 其各口功能可由软件选择,使用灵活,通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。8255作为主机与外设的连接芯片,必须提供与主机相连的3个总线接口,即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分,因而8255内部结构分为3个部分:与CPU连接部分、
16、与外设连接部分、控制部分。2.2 8255内部结构1、与CPU连接部分根据定义,8255能并行传送8位数据,所以其数据线为8根D0D7。由于8255具有3个通道A、B、C,所以只要两根地址线就能寻址A、B、C口及控制寄存器,故地址线为两根A0A1。此外CPU要对8255进行读、写与片选操作,所以控制线为片选、复位、读、写信号。各信号的引脚编号如下:(1) 数据总线DB:编号为D0D7,用于8255与CPU传送8位数据。(2) 地址总线AB:编号为A0A1,用于选择A、B、C口与控制寄存器。(3) 控制总线CB:片选信号、复位信号RST、写信号、读信号。当CPU要对8255进行读、写操作时,必须
17、先向8255发片选信号选中8255芯片,然后发读信号或写信号对8255进行读或写数据的操作。 2、与外设接口部分根据定义,8255有3个通道A、B、C与外设连接,每个通道又有8根线与外设连接,所以8255可以用24根线与外设连接,若进行开关量控制,则8255可同时控制24路开关。各通道的引脚编号如下:(1) A口:编号为PA0PA7,用于8255向外设输入输出8位并行数据。(2) B口:编号为PB0PB7,用于8255向外设输入输出8位并行数据。(3) C口:编号为PC0PC7,用于8255向外设输入输出8位并行数据,当8255工作于应答I/O方式时,C口用于应答信号的通信。3、控制器8255
18、将3个通道分为两组,即PA0PA7与PC4PC7组成A组,PB0PB7与PC0PC3组成B组。如图7.5所示,相应的控制器也分为A组控制器与B组控制器,各组控制器的作用如下:(1) A组控制器:控制A口与上C口的输入与输出。(2) B组控制器:控制B口与下C口的输入与输出。2.3 特性(1)一个并行输入/输出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作为CPU总线与外围的接口.(2)具有24个可编程设置的I/O口,即3组8位的I/O口为PA口,PB口和PC口.它们又可分为两组12位的I/O口,A组包括A口及C口(高4位,PC4PC7),B组包括B口及C口(低4位,PC0PC3).A组可设置为基本的I
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