【正文】 毫秒。 它 是以加法記數(shù)的，并能從全 1到全 0時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求。這里采用動(dòng)態(tài)顯示。然后又從紅燈的設(shè)置時(shí)間最大值往下減，一直減到 1。 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路如圖9所示： 圖 9 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 顯示及其驅(qū)動(dòng)模塊 鍵盤與狀態(tài)顯示功能 鍵盤在本設(shè)計(jì)中用于緊急情況的手動(dòng)控制裝置， 以及定時(shí)時(shí)間的設(shè)置等功能，起到了不可缺 少 的重要作用。 AT89C51 常外接 6MHz、 12MHz的石英晶體， 18 腳和 19 腳分別對(duì)地接了一 個(gè) 20pF 的電容，目的是防止單片機(jī)自激。 友好的人機(jī)界面、靈活的控制方式、優(yōu)化的物理結(jié)構(gòu)是本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)。 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。 由于該 系統(tǒng) 是 對(duì)交通燈及數(shù)碼管的控制，只 需 用單片機(jī)本身的 I/O 口就可實(shí)現(xiàn)，且本身的計(jì)數(shù)器及 RAM已經(jīng)夠用，故 選擇 方案二。該方案的優(yōu)點(diǎn)是使用靈活可編程，并且有 RAM 及計(jì)數(shù)器。這種 方案 優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可以完成倒計(jì)時(shí)功能。 2． 顯示界面方案 該系統(tǒng)要求完成倒計(jì)時(shí)功能。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，會(huì)使系 統(tǒng)復(fù)雜，且可能影響電路電平。 在電路中我們使用的晶閘管來控制紅綠燈的亮滅。它是一種大功率開關(guān)型半導(dǎo)體器件，在電路 中用文字符號(hào) “VT” 表示 ； 圖 5為晶閘管的結(jié)構(gòu)圖 ； 圖 6為晶閘管的電路圖； 圖 5 晶閘管的結(jié)構(gòu)圖 圖 6 為晶閘管的電路圖 晶閘管 VT 在工作過程中，它的陽極 A 和陰極 K 與電源和負(fù)載連接，組成晶閘管的主電路，晶閘管的門極 G和陰極 K與控 制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管的控制電路。這時(shí) A 口或 B口的 8 位外設(shè)線用作輸入或輸出， C口的 4 條線中三條用作數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆?lián)絡(luò)信號(hào)和中斷請(qǐng)求信號(hào)。每一個(gè)端口都可以用作輸入或輸出。 8255 的內(nèi)部組成框圖如 圖 3 所示： 圖 3 8255 內(nèi)部組成框圖 8255可編程并行接口芯片方式控制字格式說明 8255 有兩種控制命令字：一個(gè)是方式選擇控制字；另一個(gè)是 C口按位置位／復(fù)位控制字。其內(nèi)部還有一個(gè)控制寄存器，即控制口。 1Q8Q為 8個(gè)輸出端。 單片機(jī)硬件特性 （ 1） 單片機(jī)集成度很高，單片機(jī)包括 CPU、 4KB 容量的 ROM(8031 無 )、 128B 容量的 RAM、 2 個(gè) 16 定時(shí)計(jì)時(shí)器、 4 個(gè) 8 位并行口、全雙工串口行口。然后再組合起來，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。要求采用 單片機(jī) 實(shí)現(xiàn)交通燈的控制規(guī)律。信號(hào)燈的控制規(guī)律 如表 1所示。 系統(tǒng)工作受開關(guān)控制，起動(dòng)開關(guān) ON 則系統(tǒng)工作；起動(dòng)開關(guān) OFF 則系統(tǒng)停止工作。所謂模擬，就是用綠、黃、紅色三只共 四 組發(fā)光二極管代替交通信 號(hào)燈。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)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(shí)可以進(jìn)入交叉路口。 1968 年，聯(lián)合國(guó)《道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定》對(duì)各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定。紅燈亮表示 “ 停止 ” ，綠燈亮表示 “ 通行 ” 。 1868 年，英國(guó)機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的 議會(huì)大廈前的廣場(chǎng)上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。 27 附錄 2 25 致謝 19 調(diào)試運(yùn)行 16 源程序代碼 16 程序設(shè)計(jì) 15 8255 與 8031 的連接 12 軟件延時(shí) 8 6. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 5 晶閘管 5 8255 可編程并行接口芯片簡(jiǎn)介 3 4. 芯片的選擇 1 3. 單片機(jī) 1 2. 設(shè)計(jì)任務(wù)及思路 Ⅰ 1. 引言 本系統(tǒng)由 AT89C51 單片機(jī)、鍵盤、 LED顯示、交通燈演示系統(tǒng)組成。 在現(xiàn)代，利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈的控制成了我們調(diào)控交通的主流。 隨著當(dāng)今社會(huì)的迅速發(fā)展，汽車的銷售量有了很大的提高。 重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 題目 基于單片機(jī)的交通信號(hào)燈 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生所在校外學(xué)習(xí)中心 四川南充校外學(xué)習(xí)中心 批次 層次 專業(yè) 092 專科起點(diǎn)本科 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) W09205801 學(xué) 生 鄧力 指 導(dǎo) 教 師 黃艷玲 起 止 日 期 2020 年 9 月 1 日起至 2020 年 11 月 30 日止 摘 要 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。大量汽車的出售，給我們的生活帶了很大的便利。運(yùn)用單片機(jī)控制交通信號(hào)燈方便，性能高，易于控制。系統(tǒng)包括人行道、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、以及基本的交通 信號(hào) 燈的功能。 3 單片機(jī)簡(jiǎn) 介 4 8255 芯片 9 振蕩電路 10 顯示及其驅(qū)動(dòng)模塊 11 倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能 14 8031 并行口的擴(kuò)展 15 8255 輸出信號(hào)的放大 28 1．引言 當(dāng)今， 交通信號(hào)燈 安裝在各個(gè)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 ， 這一技術(shù)在 19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。它由紅綠兩 種 旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示 “ 停止 ” ，綠色表示 “ 注意 ” 。 1918 年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。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。 基于單片機(jī)構(gòu)成的城市交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，可以節(jié)約人力資源和降低系統(tǒng) 成本，從而有效的提高工作效率。目前，城市交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，因此，開發(fā)這種系統(tǒng) 非常實(shí)用?？刂茖?duì)象 如下 ： 東西方向紅燈兩個(gè) , 南北方向紅燈兩個(gè)， 東西方向黃燈兩個(gè) , 南北方向黃燈兩個(gè)， 東西方向綠燈兩個(gè) , 南北方向綠燈兩個(gè)， 圖 1 交通信號(hào) 示意 十字路口東西方向和南北方向各裝有直行（包括右拐彎）控制紅、黃、綠交通信號(hào)燈 （如圖 1 所示） 。即 系統(tǒng)啟動(dòng)后，東西 方向 先綠燈亮 25s，然后綠燈 閃爍 3s，最后黃燈亮 2s，與此同時(shí)南北 方向 紅燈亮 30s。 東南北西 表 1 信號(hào)燈控制規(guī)律 東西方向 信號(hào) 綠燈亮 綠燈閃爍 黃燈亮 紅燈亮 時(shí)間 25s 3s 2s 30s 南北方向 信號(hào) 紅燈亮 綠燈亮 綠燈閃爍 黃燈亮 時(shí)間 30s 25s 3s 2s 設(shè)計(jì)電路中使用到的主要元器件，單片機(jī)芯片、 8255 芯片和晶閘管。 3．單片機(jī) 單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)是一種集成電路芯片，簡(jiǎn)稱為單片微型計(jì)算機(jī)。 （ 2）單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，實(shí)現(xiàn)了模塊化。 LE 為數(shù)據(jù)打入端：當(dāng) LE為“ 1”時(shí)，鎖存器輸出 狀態(tài)同輸入狀態(tài)；當(dāng) LE由“ 1”變“ 0”時(shí)，數(shù)據(jù) 打入鎖存器 OE 為輸出允許端； 當(dāng) OE=0 時(shí)，三態(tài)門打開； 當(dāng) OE=1 時(shí)，三態(tài)門關(guān)閉，輸出高阻。通常A口、 B 口作為輸入輸出的數(shù)據(jù)端口。其中 C口按位置位／復(fù)位控制字方式使用較為繁難，說明也較冗長(zhǎng)，故在 此不作敘述。輸出可被鎖存，輸入不能鎖存。 方式 2 ：雙向選通輸入 /輸出方式。晶閘管的工作條件： 1. 晶閘管承受反向陽極電壓時(shí)，不管門極承受何種電壓，晶閘管都處于關(guān)斷狀態(tài)。如圖 7所示： 圖 7 晶閘管控制電路 A G Ic0 PNP R E K NPN Ia Ic1 Ig Ic2 Ik P1 N1 P2 N2 G K A 5．交通燈控制原理分析與 方案論證 本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心，以 LED 數(shù)碼管作為倒計(jì)時(shí)指示，根據(jù) 設(shè)計(jì) 的要求我們考慮了各功能模塊的幾種設(shè)計(jì)方案，以求最佳方案，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)各種狀態(tài)，系統(tǒng)還增設(shè)了根據(jù)交通擁擠情況可分別設(shè)置主干道和次干道的通行時(shí)間，以提高效率，緩減交通擁擠。 方案二：采用單片機(jī)控制模塊提供電源?；谏鲜鲈?，本次設(shè)計(jì)考慮了兩種方案： 方案一：完全采用點(diǎn)陣式 LED 顯示。缺點(diǎn)是功能較少，只能顯示有限的符號(hào)和數(shù)碼字符。若用該方案，可提供較多 I/O 口 ,但操作起來稍顯復(fù)雜。 硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，要考慮的方方面面很多，除了實(shí)現(xiàn)交通燈基本功能以外，主要還要考慮如下幾個(gè)因素： ① 系統(tǒng)穩(wěn)定度； ② 器件的通用性或易選購性； ③軟件編程的易實(shí)現(xiàn)性； ④ 系統(tǒng)其它功能及性能指標(biāo)；因此硬件設(shè)計(jì)至關(guān)重要。它由單片機(jī) 振蕩 電路、復(fù)位電路等組成。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 振蕩電路 AT89C51是內(nèi)部 具有 振蕩電路的單片機(jī)，只需在 18腳和 19腳之間接上石英晶體，給單片機(jī) 加 工作所需直流 電源 ，振蕩器就開始振蕩起來。若從 18腳輸入外部時(shí)鐘脈沖，則 19腳接地。當(dāng)定時(shí)器定時(shí)為 1秒時(shí)程序跳轉(zhuǎn)到時(shí)間顯示及信號(hào)燈顯示子程序，它將 依次 顯示信號(hào)燈時(shí)間，同時(shí)一直顯示信號(hào)燈的顏色， 這時(shí)在返回定時(shí)子程序定時(shí) 1秒，在顯示黃燈的下一個(gè)時(shí)間，這樣依次把所有的時(shí)間顯示完后在重新給時(shí)間計(jì)數(shù)器賦初值，重新進(jìn)入循環(huán)。接下來又顯示綠燈時(shí)間，如此循環(huán)。 LED 數(shù)碼管如圖 11所示： 圖 11 LED 數(shù)碼管 7．系統(tǒng) 軟件 設(shè)計(jì) 延時(shí)程序設(shè)計(jì) 延時(shí)方法可以有兩種一種是利用 MCS51 內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生溢出中斷來確定延時(shí)的時(shí)間，另一種是采用軟延時(shí)的方法。因此，我們可以把計(jì)數(shù) 器記滿為零所需的計(jì)數(shù)值設(shè)定為 C和計(jì)數(shù)初值設(shè)定為 TC 可得到如下計(jì)算通式： TC=MC 式中， M 為計(jì)數(shù)器模值，該值和計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)。 這樣每當(dāng) T0 到 50 毫秒時(shí) CPU就響應(yīng)它的溢出中斷請(qǐng)求，進(jìn)入他的中斷服務(wù)子程序。 初值： TC＝ M－ T／ T 計(jì)數(shù)