【正文】 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喇叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。交通燈在安全行車過程中起著十分重要的作用。從最早的手牽皮帶到 20 世紀50 年代的電氣控制，從采用計算機控制到現(xiàn)代化的電子定時監(jiān)控，交通信號燈在科學化、自動化上不斷地更新、發(fā)展和完善。尤其是近幾年來，隨著電子與計算機技術的飛速發(fā)展，電子電路分析和設計方法有了很大的改進，電子設計自動化也已經(jīng)成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中不可缺少的工具和手段，這些為交通燈控制電路的設計提供了一定的技術基礎。越來越多的證據(jù)表明，簡單地擴大道路基礎設施并不能解決交通擁堵問題。即使是經(jīng)過 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 3 頁長期運行、較適用的方案,仍然會發(fā)生這樣的現(xiàn)象:綠燈方向幾乎沒有什么車輛,而紅燈方向卻排著長隊等候通過?，F(xiàn)在有許多方法可以實現(xiàn)交通信號燈控制。（2）系統(tǒng)的硬件設計，介紹了主要硬件的選型及其主要特點，單片機復位電路、時鐘電路的設計，以及各驅動模塊的設計。車流量大,通行時間長；車流量小,通行時間短。⑤考慮到特殊車輛和緊急情況,設置緊急轉換開關。(4)如果發(fā)生緊急事件,則按下外部中斷按鈕,此時東西向和南北向都亮紅燈，數(shù)碼管顯示為88。 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 5 頁東西黃燈 ， 南北紅燈東西綠燈 ， 南北紅燈東西紅燈 ， 南北黃燈東西紅燈 ， 南北綠燈東西紅燈 ， 南北紅燈 整個交通燈的工作狀態(tài) 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 6 頁3．單片機概述 單片機技術的發(fā)展與應用 單片機技術的發(fā)展單片機就是將微型計算機集成在一片半導體硅片上的微型計算機。單片機的誕生是計算機發(fā)展史上的一個新的里程碑。Intel 公司的 MCS51 系列單片機是在 MCS48 的基礎上于 80 年代初發(fā)展起來的，雖然它仍然是 8 位的單片機，但其功能有很大的增強。 單片機技術的應用隨著計算機技術的發(fā)展和在控制系統(tǒng)中的廣泛應用，以及設備向小型化、智能化發(fā)展，作為高新技術之一的單片機以其體積小、功能強、價格低廉、使用靈活等優(yōu)勢，顯示出很強的生命力。單片機也廣泛地應用于實時控制系統(tǒng)中，例如對工業(yè)上各種窯爐的溫度、酸度、化學成分的測量和控制。單片機的出現(xiàn)促進了機電一體化技術的發(fā)展，它作為機電產(chǎn)品的控制器，充分發(fā)揮其自身優(yōu)點，大大強化了機器的功能，提高了機器的自動化、智能化程度。如有些氣象部門、油田采油部門以及電廠等均可采用這樣的系統(tǒng)。單片機的應用使這種性能如虎添翼，如自動計費電度表、燃氣表中己有這方面的應用。這些設備中使用了單片機機芯后，大大提高了其控制功 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 8 頁能和性能，并實現(xiàn)了智能化、最優(yōu)化控制。此外，AT89C5x 系列單片機又增加了一些新的功能，如看門口定時器 WDT、ISP 及 SPI 串行接口技術等，又有著優(yōu)良的特性以及較高的性能價格比，因此成為 AT89 多種系列單片機家族中的主流機型。8031CPU；2 個可編程 16 位定時器；1 個可編程的全雙工串行通信口；）V；片內 128 個字節(jié)的RAM 是以高速 RAM 的形成集成在單片機內，可以加快單片機運行的速度，而且這種結構的 RAM 還可以降低功耗。（1）中斷允許控制寄存器IEEA：全部中斷允許/禁止位。ET1：定時器/計數(shù)器1溢出中斷響應控制位。ET0：定時器/計數(shù)器0溢出中斷響應控制位。（2）中斷優(yōu)先級控制寄存器IPPS：串行通信中斷優(yōu)先級設置位。PX1：外部中斷INT1中斷優(yōu)先級設置位。PX0：外部中斷INT0中斷優(yōu)先級設置位。定時器/計數(shù)器設置為計數(shù)工作方式時，加1計數(shù)器通過引腳 T0（）和T1（ ）對外部脈沖信號計數(shù)。①定時器/計數(shù)器0、1控制寄存器TCONTCON是定時器/計數(shù)器和中斷控制兩者合用的一個特殊功能寄存器。當定時器/ 計數(shù)器0計數(shù)產(chǎn)生溢出信號時，經(jīng)內部硬件置位TF0（TF0=1）,向CPU 請求中斷，當 CPU響應中斷并轉向該中斷服務程序執(zhí)行時，由內部硬件自動將TF0清0。當CPU檢測到INT0低電平或下降沿且（IT0）=1 時，由內部硬件置位IE0標志位（IE0=1 ） ，向CPU請求中斷，當CPU響應中斷并轉向該中斷程序執(zhí)行時，由內部硬件自動清零IE0標志位。當IT0置位1時，則外部中斷INT0 為下降沿觸發(fā)中斷請求，即INT0端口由前一個機器周期的高電平，跳變?yōu)橄乱粋€機器周期的低電平，則觸發(fā)中斷請求；當IT0復位清0，則INT0口的低電平觸發(fā)中斷請求。M1，M0 控制的4。 GATE=0，通過軟件置位TR0（或TR1 ）就可以啟動定時器/ 計數(shù)器0（定時器/計數(shù)器1） ；GATE=1，只有（INT0或INT1）引腳為高電平且軟件使TR0（或TR1）置1時，才能啟動定時器。 并行輸入輸出（I/O）口89C51單片機共有4組8位I/O口（P0，P1 ，P2和P3） ，用于對數(shù)據(jù)傳輸。⑵Vss（20 引腳）:接地。⑸RST（9 腳） :復位信號輸入端，當單片機運行時，在此引腳加上持續(xù)時間大于兩個機器周期（24 個時鐘振蕩周期）的高電平時，就可以對單片機完成復位操作。當 EA 腳為低電平時，對程序存儲器的杜操作只限定外部程序存儲器，地址為0000HFFFFH,片內的 4K 字節(jié) Flash 程序存儲器不起作用。P0 口可驅動 8 個 LS 型TTL 負載。數(shù)據(jù)輸入時，控制信號為 0，CPU 自動向 P0 寫 0FFH，上拉、下拉 FET 截止，保證數(shù)據(jù)高阻輸入。（2）P1 口：是一個 8 位口，可以字節(jié)訪問也可按位訪問，其字節(jié)訪問地址為 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 14 頁90H，位訪問地址為 90H～97H，準雙向 I/O 口，具有內部上拉電阻。當 89C51 外部擴展外部存儲器及 I/O 口時，P2 口可輸出高 8 位地址。（4）P3 口：是一個多功能的 8 位的準雙向 I/O 口，可以字節(jié)訪問也可按位訪問，其字節(jié)訪問地址為 B0H，位訪問地址為 B0H～B7H 。 時鐘電路時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號，控制著單片機的有序運行節(jié)奏，而時序規(guī)定了指令執(zhí)行過程中各控制信號之間的相互關系。在引腳 XTAL1 和 XTAL2外接 12MHZ 晶體振蕩器，由于單片機內部有一個高增益反相放大器，當外接晶振時， 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 15 頁就構成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。復位操作有手動復位和上電自動復位。單片機的復位引腳 RESET 出現(xiàn) 2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作。 控制系統(tǒng)目前設計交通燈的方案有很多,有應用CPLD實現(xiàn)交通信號燈控制器的設計,有應用PLC實現(xiàn)對交通燈控制系統(tǒng)的設計，也有應用單片機實現(xiàn)對交通信號燈設計的方法。通行時間倒記時顯示采用LED數(shù)碼管,通行指示燈采用發(fā)光二極管。紅燈表示禁止通行。用LED顯示紅、綠、黃燈延時時間的倒計時,給行人和車輛以提示。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用的CPU時間少。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮時間極為短暫，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余暉效應，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。 緊急轉換開關電路一般情況下交通燈按照車流量大小合理分配通行時間,按一定規(guī)律變化,但考慮緊急車通行情況,設計緊急通行開關。 74LS245 是 8 路 同 相 三態(tài) 雙 向 總 線 收 發(fā) 器 ， 可 雙 向 傳 輸 數(shù) 據(jù) 。 各 驅 動 圖如 圖 、 、 所 示 。 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 20 頁片 選 端 /CE為 低 電 平 ， DIR為 高 電 平 ， 信 號 由 A 向 B 傳 輸 。使用定時器0中斷來摔制交通燈的正常工作。 1s 定時單片機運行程序的速度與振蕩器的頻率有關。本文采用單片機內部定時的方法。因此,把秒計時用硬件和軟件計數(shù)相結合的方法實現(xiàn),即把定時器的定時時間定為50ms, 這樣計數(shù)溢出20次就可得到1s,而 20次計數(shù)可用軟件方法實現(xiàn)。機器周期與主頻有關，機器周期是主頻的12倍，所以一個機器周期的時間為12*（1/12MHZ）=1us。count。TL0=(6553550000)%256。 r2=1。 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 24 頁WH=1。P1=tab[8]。delay()。 r2=1。r3=1。WL=0。（1） 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 25 頁開始初始化 ： 設置計時初值為 4 0 s計時時間 = 0 ？N oY e s開中斷 ： 啟動定時器 0初始化狀態(tài) ： 東西紅燈 ， 南北紅燈狀態(tài) 1 ： 東西紅燈 ， 南北綠燈顯示時間狀態(tài) 2 ： 東西紅燈 ， 南北黃燈顯示時間計時時間 = 0 ？Y e sN o狀態(tài) 3 ： 東西綠燈 ， 南北紅燈顯示時間計時時間 = 0 ？Y e sN o狀態(tài) 4 ： 東西綠燈 ， 南北黃燈顯示時間計時時間 = 0 ？Y e sN o 主程序流程圖 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 26 頁(2)定時／計數(shù)器T0中斷服務程序流程圖如圖 。 Keil C51 簡介Keil C51提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全 Windows界面。uVision是 C51 for Windows的集成開發(fā)環(huán)境（ IDE） ，可以完成編輯、編譯、鏈接、調試、仿真等整個開發(fā)流程。ABS 文件由OH51轉換成標準的Hex 文件，以供調試器dScope51 或tScope51使用進行源代碼級調試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調試，也可以直接寫入程序存儲器如EPROM中。(2)A51編譯器和 C51編譯器由uVision3集成開發(fā)環(huán)境創(chuàng)建的源文件可以被C51編譯器或A51編譯器處理生成可重定位的object文件。當鏈接器處理一個庫的時候，僅僅使用了庫中程序的目標模塊，而不是全部加以引用。當建立一個新文件后，Keil uVision會彈出一個Select Device for Target Tartget 1對話框，如圖 ，在這里選擇要用的單片機型號。工程的設置分為軟件設置和硬件設置。右鍵單擊工程名Target1,然后選擇Options for Target1 ‘Target1’對其進行設置，如圖 。用匯編語言或單片機C語言鍵入源代碼后，在“File”菜單中選擇“Save”或“Save AS”命令對源程序進行保存。源程序文件創(chuàng)建好之后，就可以把這個文件添加到項目中。在 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 31 頁Target1上點擊右鍵，選擇Rebuild或者Build target命令即可完成編譯。使用uVision3調試器可對源程序進行調試，uVision3提供了2種操作工作方式，這兩種模式可以在“Option for Target 1”對話框的“Debug”頁中選擇。它不僅是模擬電路、數(shù)字電路、模/數(shù)混合電路的設計與仿真平臺，更是目前世界上最先進、最完美的多種型號微處理器系統(tǒng)的設計與仿真平臺，真正實現(xiàn)了在計算機中完成電路原理圖設計、電路分析與仿真、微處理器程序設計與仿真、系統(tǒng)測試與功能驗證到形成印刷電路板的完整電子設計、研發(fā)過程。Protues軟件由ISIS（Intelligent Schematic Input System）和ARES （Advanced Routing and Editing Software）兩個軟件構成，其中 ISIS是一款智能電路原理圖輸入系統(tǒng)軟件，可作為電子系統(tǒng)仿真平臺；ARES是一款高級布線編輯軟件，用于制作印制電路板（PCB） 。用鼠標將元器件拖至繪圖區(qū),將所有需要的元器件在繪圖區(qū)放置好。將鼠標移至AT89C51上，單擊鼠標右鍵使之處于選中狀態(tài)，在該器件上單擊左鍵，打開如下圖所示的對話框。開始仿真后，開關按鈕通過鼠標單擊來改變狀態(tài)，所改變狀態(tài)的結果會在 LED 和數(shù)碼管顯示出來。 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 36 頁結 論隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，越來越多的人們擁有了車輛，因而城市交通車輛控制，變的刻不容緩。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件結構，以及針對具體應用對象特點的軟件結合來加以完善。本文還介紹了 Proteus 軟件實現(xiàn)智能交通燈，在以單片機為主的應用系統(tǒng)設計中，以及科研樣機的研發(fā)中，利用 Proteus 仿真軟件可以有效地克服了一些純硬件平臺存在的實際問題的束縛，節(jié)省了大量的設備準備、實際電路的連接以及現(xiàn)場試驗的時間,從而有效地解決了學生理論與實踐脫鉤、動手能力不足的問題，有效地提高了科研工作的研發(fā)效率。這個系統(tǒng)的調試運行取得較好的效果,對靈活有效地控制交通擁堵問題有一定的實際意義,而且解決了緊急車的通行問題。從開始進入課題到論文的順利完成，一直都離不開老師、同學、朋友給我熱情的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!本論文是在我的指導老師任彥碩老師的親切關懷與細心指導下完成的。在未來的日子里，我會更加努力的學習和工作，不辜負父母對我的殷殷期望！在這里能