【正文】 總體設(shè)計(jì)及功能描述 15 15 系統(tǒng)各組成部分 16 主控制器AT89S52 16 顯示元件 17 ISP接口 17 LED模擬燈組 17 電路板設(shè)計(jì) 18 PROTEL簡(jiǎn)介 18 電路板設(shè)計(jì) 19第4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 編程軟件Keil簡(jiǎn)介 20 軟件主流程圖設(shè)計(jì) 20 緊急狀態(tài)子程序 21 22 計(jì)數(shù)器初值設(shè)置 22 倒計(jì)時(shí)顯示的理論分析 23 外部中斷 23第5章 軟件仿真 25 PROTEUS簡(jiǎn)介 25 仿真結(jié)果 25第6章 軟硬件調(diào)試 27第7章 結(jié)論與展望 28參考文獻(xiàn) 29致 謝 30附 錄 31附錄1 原理圖 31附錄2 PCB圖 32附錄3 實(shí)物圖 33附錄4 程序 34附錄5 外文文獻(xiàn)翻譯 41附錄6 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 50附錄7開(kāi)題報(bào)告 52 摘 要近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，不斷的改變著人們的生活，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日益更新。交通燈控制系統(tǒng)通常要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，本系統(tǒng)采用MCS51系列單片機(jī)AT89S52為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，以共陽(yáng)極雙位數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量設(shè)置紅綠燈燃亮?xí)r間的功能；紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)剩2秒時(shí)綠燈閃爍示警（交通燈位選通過(guò)P1口輸出，顯示時(shí)間通過(guò)P2口輸出至雙位數(shù)碼管）,另外，可以通過(guò)按鍵分別實(shí)現(xiàn)緊急模式和夜間模式以達(dá)到智能和節(jié)能的效果。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；交通燈 ；數(shù)碼管 AbstractIn recent years, with the rapid development of technology, SCM applications are deepening constantly changing people39。城市交通問(wèn)題是困擾城市發(fā)展、制約城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要因素。 可以肯定的說(shuō)，對(duì)于減輕交通擁塞及其副作用特別是對(duì)于大的交通網(wǎng)絡(luò)而言，仍然缺乏一種真正的交通響應(yīng)控制策略。智能化和集成化是城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和研究前沿，而針對(duì)交通系統(tǒng)規(guī)模復(fù)雜性特征的控制結(jié)構(gòu)和針對(duì)城市交通瓶頸問(wèn)題并代表智能決策的阻塞處理則是智能交通控制優(yōu)化管理的關(guān)鍵和突破口。 國(guó)內(nèi)外交通燈研究的發(fā)展概況隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市現(xiàn)代化程度不斷提高，交通需求和交通量迅速增長(zhǎng)，城市交通網(wǎng)絡(luò)中交通擁擠日益嚴(yán)重，道路運(yùn)輸所帶來(lái)的交通擁堵、交通事故和環(huán)境污染等負(fù)面效應(yīng)也日益突出，逐步成為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的全球性共同問(wèn)題。交通是社會(huì)發(fā)展和人民生活水平提高的基本條件，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必然帶來(lái)出行的增加，而且在我國(guó)汽車工業(yè)正處在起步階段的時(shí)期，因此限制車輛的增加不是解決問(wèn)題的好方法。智能交通系統(tǒng)是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效的集成運(yùn)用于整個(gè)地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)，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(hào)大街的一座高塔上。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對(duì)壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺(jué)到有人要過(guò)馬路。綠燈是通行信號(hào)，面對(duì)綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展使得機(jī)動(dòng)車輛發(fā)展迅速，而城鎮(zhèn)道路建設(shè)相對(duì)滯后。國(guó)內(nèi)的交通燈一般都設(shè)在十字路口，在醒目位置使用紅、綠、黃三種顏色的指示燈，加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來(lái)提示行車。 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容本次設(shè)計(jì)的課題是智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用的控制芯片是AT89S52，交通型號(hào)燈控制系統(tǒng)除了具有一般的紅綠燈顯示功能外，還具有倒計(jì)時(shí)功能、夜間模式、緊急模式等功能，用PROTEL DXP實(shí)現(xiàn)電路原理圖和PCB電路圖的繪制，用KEIL C語(yǔ)言編程,并通過(guò)PROTEUS進(jìn)行仿真。用單片機(jī)設(shè)計(jì)不但設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，而且成本低，用其設(shè)計(jì)的交通燈也滿足了要求，所以本文采用單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈。它是MCS51系列單片機(jī)的派生產(chǎn)品，在指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標(biāo)準(zhǔn)8052單片機(jī)完全兼容，使用時(shí)容易掌握；采用AT89s52單片機(jī)穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛、通用性強(qiáng)，在系統(tǒng)/在應(yīng)用可編程。方案一：完全采用數(shù)碼管顯示。方案三：用七段LED數(shù)碼管完成倒計(jì)時(shí)顯示，用LED燈作為狀態(tài)燈指示功能。 輸入模塊方案選擇方案一：采用8155擴(kuò)展I/O 口及鍵盤，顯示等。因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)精簡(jiǎn)和優(yōu)化了電路，所以剩余的口資源還比較多，我們使用兩個(gè)按鍵，分別是KK2。方案二：采用獨(dú)立的穩(wěn)壓電源，采用USB供電為整個(gè)系統(tǒng)供電，它具有多路電源輸出，此方案的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用；缺點(diǎn)是各模塊都采用獨(dú)立電源，方案比較：方案一只采用單片機(jī)自身的I/O來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示是不行的，而方案二雖然要給各模塊供電，但卻能給各模塊提供穩(wěn)定可靠的電壓從而達(dá)到顯示明亮的程度。設(shè)東西、南北的車流量相同。 單片機(jī)概述單片機(jī)(單片微型計(jì)算機(jī))作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，自問(wèn)世以來(lái)，以其極高的性價(jià)比，受到人們的重視和關(guān)注，因此廣泛應(yīng)用，發(fā)展迅速。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 主控制器AT89S52AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程AT89S52引腳圖 DIP封裝Flash存儲(chǔ)器。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 P3口第二功能表 P3口第二功能引 腳第 二 功 能RXD: 串行口接收數(shù)據(jù)輸入端TXD: 串行口發(fā)送數(shù)據(jù)輸出端INT0: 外部中斷0輸入端INT1: 外部中斷1輸入端T0: 外部計(jì)數(shù)0脈沖輸入端T1: 外部計(jì)數(shù)1脈沖輸入端WR: 寫外設(shè)控制信號(hào)輸出端RD: 讀外設(shè)控制信號(hào)輸出端 單片機(jī)最小系統(tǒng)要使單片機(jī)工作起來(lái)。 時(shí)鐘電路單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)，決定單片機(jī)工作速度。晶振AT89S52單片機(jī)時(shí)鐘頻率范圍：0 — 33MHz。 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路RESET為復(fù)位端（正脈沖有效，寬度）10ms），RST引腳持續(xù)2個(gè)周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。VCC接通電源后，VCC便對(duì)電容通過(guò)電阻進(jìn)行充電。系統(tǒng)采用上電復(fù)位與手動(dòng)復(fù)位方式進(jìn)行復(fù)位。本設(shè)計(jì)用AT89S52單片機(jī)，片內(nèi)有 8K字節(jié)程序存儲(chǔ)器ROM，所以EA引腳必須接高電平。在平均電流相同的情況下，脈沖工作狀態(tài)可產(chǎn)生比直流工作狀態(tài)較強(qiáng)的亮度。 工作原理數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）。共陽(yáng)極數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 數(shù)碼內(nèi)部電路圖 驅(qū)動(dòng)方式由于LED是電流發(fā)光器件，加到LED顯示器上的段碼首先應(yīng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)LED顯示器發(fā)光所需要的驅(qū)動(dòng)電流，從而顯示出我們想要的數(shù)字。(1) 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。因此，靜態(tài)驅(qū)動(dòng)只適合于顯示位數(shù)較少的場(chǎng)合。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。單片機(jī)作為整個(gè)硬件系統(tǒng)的核心，它既是協(xié)調(diào)整機(jī)工作的控制器，又是數(shù)據(jù)處理器。系統(tǒng)采用雙數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，最大顯示數(shù)字99。通過(guò)外部中斷1實(shí)現(xiàn)。其將通用微處理器及FLASH存儲(chǔ)器結(jié)合，特別是可反復(fù)擦寫的FLASH存儲(chǔ)器可有效降低開(kāi)發(fā)成本。 ISP接口ISP就是在線編程，以往單片機(jī)下載程序都需要專門的燒寫器，并且需要把單片機(jī)從電路板上拔下來(lái)燒寫，燒好再插上，很麻煩。綠燈表示允許通行，黃燈表示禁止通行，但已經(jīng)駛過(guò)安全線的車輛可以繼續(xù)通行，是綠燈過(guò)渡到紅燈提示燈。早期的PROTEL主要作為印制板自動(dòng)布線工具使用，運(yùn)行在DOS環(huán)境，對(duì)硬件的要求很低，在無(wú)硬盤286機(jī)的1M內(nèi)存下就能運(yùn)行，但它的功能也較少，只有電路原理圖繪制與印制板設(shè)計(jì)功能，其印制板自動(dòng)布線的布通率也低，而現(xiàn)今的PROTEL已發(fā)展到DXP 2004，是個(gè)龐大的EDA軟件，完全安裝有200多M，它工作在WINDOWS95環(huán)境下，是個(gè)完整的板級(jí)全方位電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多層印制線路板的自動(dòng)布線可實(shí)現(xiàn)高密度PCB的100%布通率。原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)和印刷電路板的設(shè)計(jì)系統(tǒng)是PROTEL DXP的主要組成部分。在這一過(guò)程中，要充分利用PROTEL所提供的各種原理圖繪制工具、各種編輯功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的目的，即得到一張正確、精美的電路原理圖。（4）規(guī)劃電路板，導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表。出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，使用接近于傳統(tǒng)c語(yǔ)言的語(yǔ)法來(lái)開(kāi)發(fā)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用,而且大大的提高了工作效率和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)周期,他還能嵌入?yún)R編，您可以在關(guān)鍵的位置嵌入，使程序達(dá)到接近于匯編的工作效率。 軟件主流程圖設(shè)計(jì)上圖所示為正常模式下的流程圖，其實(shí)現(xiàn)的主要功能是顯示十字路口倒計(jì)時(shí)顯示，當(dāng)有按鍵按下的時(shí)候系統(tǒng)將進(jìn)行自動(dòng)掃描確定按鍵的值，然后進(jìn)行判斷對(duì)應(yīng)的狀態(tài)進(jìn)行執(zhí)行，包括特種車輛的通行（緊急模式），和節(jié)能模式（夜間模式）。 計(jì)數(shù)器初值設(shè)置定時(shí)中斷是為滿足定時(shí)或計(jì)數(shù)的需要而設(shè)計(jì)的。當(dāng)定時(shí)器設(shè)置為定時(shí)方式時(shí)，定時(shí)器對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)。不同工作方式下定時(shí)器的最大計(jì)數(shù)值如下：方式0 M=213=8192us方式1 M=216=65536us （經(jīng)常使用）方式2 M=28=256us （經(jīng)常使用）方式3 M=28=256us本例中若定時(shí)1s，顯然已經(jīng)超過(guò)了計(jì)數(shù)器的最大定時(shí)時(shí)間，所以我們采用定時(shí)器和計(jì)數(shù)器相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)1s的定時(shí)。軟件延時(shí)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、使用方便，但是無(wú)法進(jìn)行精確計(jì)時(shí)，無(wú)法在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行使用，所以本次設(shè)計(jì)采用了定時(shí)器0進(jìn)行計(jì)時(shí)，每100us產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，可以準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)并方便8段數(shù)碼管進(jìn)行顯示。于是，CPU暫時(shí)中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)而處理所發(fā)生的事件。外部中斷是由外部原因引起的，共有兩個(gè)中斷源。電平方式是低電平有效。因此在這種中斷請(qǐng)求信號(hào)方式下，中斷請(qǐng)求信號(hào)的高電平和低電平狀態(tài)都應(yīng)至少維持一個(gè)機(jī)器周期，以確保電平變化能被單片機(jī)采樣到。當(dāng)CPU采樣到INT0端出現(xiàn)有效的中斷請(qǐng)求時(shí)，再由硬件自動(dòng)清零。（3）TF0和TF1為計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位。它是目前比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。針對(duì)微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀、交直流電壓表、交直流電流表、信號(hào)發(fā)生器等， Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境！真正實(shí)現(xiàn)了在沒(méi)有目標(biāo)原形時(shí)就可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，測(cè)試和驗(yàn)證。所以在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中仿真過(guò)程是不可或缺的。以下是當(dāng)中出現(xiàn)的問(wèn)題: （1）制作PCB板時(shí)邊界處由于沒(méi)有注意到設(shè)置成了具有電氣性的，后經(jīng)老師檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)。（5）在進(jìn)行軟件編程時(shí)由于不細(xì)心導(dǎo)致單片機(jī)引腳和數(shù)碼管引腳的引腳對(duì)應(yīng)紊亂。本次設(shè)計(jì)在原有基礎(chǔ)上，增加了緊急通行按鍵、轉(zhuǎn)換夜間模式按鍵（使在行車較少的夜晚節(jié)約能源）。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，尤其是單片機(jī)中的定時(shí)計(jì)數(shù)器的工作方法，中斷子程序的運(yùn)用方法，及單片各個(gè)端口的用法。他在設(shè)計(jì)中悉心指導(dǎo)，提出了許多寶貴的意見(jiàn)和建議，幫助我解決了許多難題，對(duì)我的設(shè)計(jì)起到了至關(guān)重要的作用，充分顯示了一位經(jīng)驗(yàn)豐富的教師精神之高尚、學(xué)識(shí)之淵博。這次設(shè)計(jì)能順利完成，歸功與各位老師四年的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能很好的掌握專業(yè)知識(shí)，并在畢業(yè)設(shè)計(jì)中了解到了更深領(lǐng)域的知識(shí)。uchar flag。sbit B1=P0^0。sbit LED_G_A=P1^2。//按鍵切換sbit Key1=P3^2。A1=0。 //第一位數(shù)碼管顯示 Port=Tab[time1%10]。A2=1。delay(60)。B1=A1=A2=1。 //定時(shí)器工作在12T模式 TMOD = 0x02。 //啟用T0中斷 EA = 1。 LED_Y_B=OFF。 time_B=G_time。 if(Key1==0) //進(jìn)入夜間模式按鍵 { EA=0。 //夜間只開(kāi)黃燈 LED_Y_A=ON。 //按鍵去抖動(dòng) while(!Key1)。 break。 //緊急模式只開(kāi)紅燈 LED_G_B=OFF。 //緊急模式只開(kāi)紅燈 delay(31000)。 init()。 { count=0。 time_A。(LED_R_B==ON)amp。amp。 } if((time_A==0)amp。 //打開(kāi)黃燈 LED_G_A=OFF。 //黃燈倒計(jì)時(shí)是3秒 LED_Y_B=ON。time_B==0) //AB通道倒計(jì)時(shí)都為零時(shí),切換通