【正文】 河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院畢 業(yè) 論 文論文題目：基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)教 學(xué) 系 機電工程系專 業(yè) 機電一體化年 級 2008級姓 名 李少東指導(dǎo)教師 盧易楓職 稱 講師（2011 年6 月）目 錄引言 摘要:1第一章 單片機交通燈3 基于單片機交通燈的實際意義 3基于單片機交通燈的發(fā)展及前景 4第二章 單片機簡介5 單片機簡介 5 單片機的特點及應(yīng)用 6第三章 芯片簡介8 MSC51芯片簡介 88255芯片簡介 11 74LS373簡介 13第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計13 13 14第五章 控制器的軟件設(shè)計16 每秒鐘的設(shè)定 16 16 軟件延時 18 時間及信號燈的顯示 19 20第六章 結(jié)論 設(shè)計心得體會參考文獻27基于單片機的交通燈設(shè)計 引言： 片機系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，給現(xiàn)代工業(yè)測控領(lǐng)域帶來了一次新的技術(shù)革新?，F(xiàn)代產(chǎn)品如汽車機床家電等的更新?lián)Q代大多是由電子技術(shù)在各類產(chǎn)品上的應(yīng)用帶來的?？傮w來說單片機在我們生活的各個領(lǐng)域應(yīng)用是非常廣的。下面我們介紹一些關(guān)于單片機在交通領(lǐng)域的一些應(yīng)用：當今，紅綠燈安裝在各個道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀就已出現(xiàn)了。交通燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國《道路交通和道路標志信號協(xié)定》對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時可以進入交叉路口。如何實現(xiàn)對紅綠燈的控制在這就需要應(yīng)用到單片機應(yīng)用原理與技術(shù)了。摘要: 1974年，美國仙童公司研制出世界上第一臺單片機微型計算機F8，深受民用電器和儀器表領(lǐng)域的歡迎和重視。單片機的出現(xiàn)是近代技術(shù)發(fā)展史上的一個重要里程碑，單片機的誕生標志著計算機正式形成了通用計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)兩大分支。 單片機是近代計算機技術(shù)發(fā)展的一個分支——嵌入式計算機系統(tǒng)。它將是計算機的主要部件：CPU、RAM、ROM、定時器/計數(shù)器、輸入/輸出接口電路等集成在一塊大規(guī)模的集成電路中，形成芯片級的微型計算機，稱為單片機微型計算機（Single Chip Microputer）,簡稱單片機。通常一個最基本的單片機由以下幾部分組成：中央處理器CPU，包括運算器、控制器和寄存器組。，包括ROM和RAM；（I/O）接口，它與外部輸入輸出設(shè)備連接。單片機是現(xiàn)代電子設(shè)計中使用最廣泛的電子元件。它價格低廉，功能強大，體積小，性能穩(wěn)定。目前各類產(chǎn)品中都能看到單片機的身影，如門鈴、報警器、交通燈、玩具以及各類數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。本設(shè)計以MCS51系列單片機中的一個型號8051芯片為主要研究對象——介紹十字路口交通燈運行過程。當今時代是一個自動化時代，交通燈控制等很多行業(yè)的設(shè)備都與計算機密切相關(guān)。因此，一個好的交通燈控制系統(tǒng)，將給道路擁擠、違章控制等方面給予技術(shù)革新。 關(guān)鍵詞： 單片機 交通燈 第一章 單片機交通燈 基于單片機交通燈的實際意義當今，紅綠燈安裝在各個道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀就已出現(xiàn)了。1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，1914年始安裝于紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴音器來啟動紅綠燈，司機遇紅燈時按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國《道路交通和道路標志信號協(xié)定》對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時可以進入交叉路口。基于單片機交通燈的發(fā)展及前景有的單片機為了構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)或形成局部網(wǎng)，內(nèi)部含有局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊CAN。例如，Infineon公司的C 505C，C515C，C167CR，C167CS32FM，81C90；Motorola公司的68HC08AZ 系列等。特別是在單片機C167CS32FM中，內(nèi)部還含有2個CAN。因此，這類單片機十分容易構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。特別是在控制，系統(tǒng)較為復(fù)雜時，構(gòu)成一個控制網(wǎng)絡(luò)十分有用。 為了能在變頻控制中方便使用單片機，形成最具經(jīng)濟效益的嵌入式控制系統(tǒng)。有的單片機內(nèi)部設(shè)置了專門用于變頻控制的脈寬調(diào)制控制電路，這些單片機有Fujitsu公司的MB89850系列、MB89860系列；Motorola 公司的MC68HC08MR1MR24等。在這些單片機中，脈寬調(diào)制電路有6個通道輸出，可產(chǎn)生三相脈寬調(diào)制交流電壓，并內(nèi)部含死區(qū)控制等功能。 特別引人注目的是：現(xiàn)在有的單片機已采用所謂的三核（TrCore）結(jié)構(gòu)。這是一種建立在系統(tǒng)級芯片（System on a chip）概念上的結(jié)構(gòu)。這種單片機由三個核組成：一個是微控制器和DSP核，一個是數(shù)據(jù)和程序存儲器核，最后一個是外圍專用集成電路（ASIC）。這種單片機的最大特點在于把DSP和微控制器同時做在一個片上。雖然從結(jié)構(gòu)定義上講，DSP是單片機的一種類型，但其作用主要反映在高速計算和特殊處理如快速傅立葉變換等上面。把它和傳統(tǒng)單片機結(jié)合集成大大提高了單片機的功能。這是目前單片機最大的進步之一。這種單片機最典型的有Infineon公司的TC10GP；Hitachi公司的SH7410，SH7612等。這些單片機都是高檔單片機，MCU都是32位的，而DSP采用16或32位結(jié)構(gòu)，工作頻率一般在60MHz單片機的另外一個名稱就是嵌入式微控制器，原因在于它可以嵌入到任何微型或小型儀器或設(shè)備中。目前，把單片機嵌入式系統(tǒng)和Internet連接已是一種趨勢。但是，Internet一向是一種采用肥服務(wù)器，瘦用戶機的技術(shù)。這種技術(shù)在互聯(lián)上存儲及訪問大量數(shù)據(jù)是合適的，但對于控制嵌入式器件就成了殺雞用牛刀了。要實現(xiàn)嵌入式設(shè)備和連接，就需要把傳統(tǒng)的Internet理論和嵌入式設(shè)備的實踐都顛倒過來。為了使復(fù)雜的或簡單的嵌入式設(shè)備，例如單片機控制的機床、單片機控制的門鎖，能切實可行地和Internet連接，就要求專門為嵌入式微控制器設(shè)備設(shè)計網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，使嵌入式設(shè)備可以和Internet相連，并通過標準網(wǎng)絡(luò)瀏覽器進行過程控制。目前，為了把單片機為核心的嵌入式系統(tǒng)和Internet相連，已有多家公司在進行這方面的較多研究。這方面較為典型的有EmWare公司和TASKING公司。 EmWare公司提出嵌入式系統(tǒng)入網(wǎng)的方案EMIT技術(shù)。這個技術(shù)包括三個主要部分：即emMicro， emGateway和網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。其中，emMicro是嵌入設(shè)備中的一個只占內(nèi)存容量1K字節(jié)的極小的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器； emGateway作為一個功能較強的用戶或服務(wù)器，它用于實現(xiàn)對多個嵌入式設(shè)備的管理，還有標準的Internet 通信接入以及網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的支持。網(wǎng)絡(luò)瀏覽器使用emObjicts進行顯示和嵌入式設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。 如果嵌入式設(shè)備的資源足夠，則emMicro和emGateway可以同時裝入嵌入式設(shè)備中，實現(xiàn)Inter net的直接接入。否則，將要求emGateway和網(wǎng)絡(luò)瀏覽器相互配合。EmWare的EMIT軟件技術(shù)使用標準的 Internet協(xié)議對8位和16位嵌入式設(shè)備進行管理，但比傳統(tǒng)上的開銷小得多。 目前，單片機應(yīng)用中提出了一個新的問題：這就是如何使8位、16位單片機控制的產(chǎn)品，也即嵌入式產(chǎn)品或設(shè)備能實現(xiàn)和互聯(lián)網(wǎng)互連？ TASKING公司目前正在為解決這個問題提供了途徑。該公司已把emWare的EMIT軟件包和有關(guān)的軟件配套集成，形成一個集成開發(fā)環(huán)境，向用戶提供開發(fā)方便。嵌入互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟ETI（embed the Internet Consortium）正在緊密合作，共同開發(fā)嵌入式Internet的解決方案。在不久將會有成果公布。 第二章 單片機簡介 單片機簡介 單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種，單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱微控制器。通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機只需要和適當?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。單片機內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過10元即可......用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！......它主要是作為控制部分的核心部件。單片機是靠程序運行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結(jié)果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！可以說，二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機等?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。 單片機的特點及應(yīng)用單片機的特點 （1）高集成度，體積小，高可靠性 單片機將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高，體積自然也是最小的。芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計的，內(nèi)部布線很短，其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的CPU。單片機程序指令，常數(shù)及表格等固化在ROM中不易破壞，許多信號通道均在一個芯片內(nèi)，故可靠性高。 （2）控制功能強 為了滿足對對象的控制要求，單片機的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件:分支轉(zhuǎn)移能力，I/O口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。 （3）低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品 為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，～，而工作電流僅為數(shù)百微安。 （4）易擴展 片內(nèi)具有計算機正常運行所必需的部件。芯片外部有許多供擴展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。 （5）優(yōu)異的性能價格比 單片機的性能極高。為了提高速度和運行效率，單片機已開始使用RISC流水線和DSP等技術(shù)。單片機的尋址能力也已突破64KB的限制，有的已可達到1MB和16MB，片內(nèi)的ROM容量可達62MB，RAM容量則可達2MB。由于單片機的廣泛使用，因而銷量極大，各大公司的商業(yè)競爭更使其價格十分低廉，其性能價格比極高