【正文】 設計論文 畢業(yè)設計 (論文 )進度計劃表 日 期 工 作 內 容 執(zhí) 行 情 況 指導教師 簽 字 確定選題，完成選題登記表， 著手資料內容 通過所收集的資料了解交通燈結構，工作原理和機制 根據(jù)現(xiàn)有資料著手設計交通燈的仿真 搭建初步框架結構，嘗試仿真 對程序數(shù)據(jù)進行修改，驗證結 果 最后的論文結構調整及檢查 整合論文資料及成果，完成論文 . 教師對進度計劃實施情況總評 簽名 年 月 日 西安航空職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 1 摘要 在日常生活中，交通燈作為管理交通、調協(xié)車輛的一個便捷的手段，起著很大的作用。因此，一個完善的交通系統(tǒng)中，交通燈是必不可少的設備，一個完善的交通燈程序會更有效的管理當前道路中出現(xiàn)的實際情況，使車輛、行人的行進變得更順暢、更和諧。如何利用當今計算機和自動控制技術，有效地疏導交通，提高城鎮(zhèn)交通路口的通行能力，減少交通事故是很值得研究的一個課題。 關鍵字： 交通燈；單片機； MSC51；計時 西安航空職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 2 Abstract In daily life , traffic lights as traffic management , coordination of the vehicle a convenient means , plays a big role . Various modes of transport , pedestrians should be based on the traffic lights change to decide whether to move forward, the passage of time coordinating their pace required , greatly reducing the traffic chaos caused by various accidents. Therefore, a prehensive transportation system, traffic lights are essential equipment , a plete traffic lights would be more effective in the management of the current road situation occurs , the vehicle , a pedestrian road bees smoother and more harmonious . With China39。s rapid development of motor vehicles , while the urban road construction due to historical and other reasons is lagging behind, traffic congestion and jams often occur . How to take advantage of today39。所以交通燈有著不可或缺的重要地位。 SCM 即單片微型計算機（ Single Chip Microputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結構。 MCU 即微控制器（ Micro Controller Unit）階段，主要的技術發(fā)展方向是：不斷擴展?jié)M足嵌入式應用時，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。從這一角度來看， Intel 逐漸淡出 MCU 的發(fā)展也有其客觀因素。 Philips 公司以其在嵌入式應用方面的巨大優(yōu)勢，將 MCS51 從單片微型計算機迅速發(fā)展到微控制器。 單片機是嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展之路，像 MCU 階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的發(fā)展自然形成了 SoC化趨勢，隨著微電子技術、 IC設計、 EDA工具的發(fā)展，基于 SoC的單片機應用系統(tǒng)設計會有較大的發(fā)展。 單片機作為微型計算機的一個重要分支，應用面很廣，發(fā)展很快。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適合與控制領域，故又稱為微控制器。因此，單片機只需要和適當?shù)能浖?外部設備相結合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。因為受工藝限制，單片機采用單片的形式而且功能比較簡單。 第二階段（ 197678 年）：低性能單片機階段。 第三階段（ 197883 年）：高性能單片階段。多級中斷系統(tǒng)， 16 位定時器 /計數(shù)器，片內 ROM,RAM 容量加大，且尋址范圍可達 64KB，有的片內還帶有 A/D 轉換器。此階段的主要特征是：一方面發(fā)展 16 位單片機， 32 位單片機及專用型單片機。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它其有一個完整計算機所需要的大部分部件： CPU、內存、內部和外部 總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。而現(xiàn)在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網絡、復雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。單片機有芯片內僅有 CPU 的專用處理器發(fā)展而來，最早的設計理念是通過將大量外圍設備和 CPU集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小、更容易集成于復雜而對體積要求嚴格的控制設備忠。 單片機是以工業(yè)測控對象、環(huán)境、接口特點出發(fā)向著增強控制功能，提高工業(yè)環(huán)境下的可靠性方向發(fā)展，主要特點如下： (1)種類多，型號全 很多單片機廠家逐年擴大適應各種需要，有針對性的推出一系列型號產品，是系統(tǒng)開發(fā)工程師有很大的選擇余地。 (2)提高性能，擴大容量，性能價格比高 集成度已經達到 300 萬個晶體管以上，總線速度達到數(shù)十微秒到幾百納秒，指令執(zhí)行周期已經達到幾微妙到數(shù)十納秒，以 往片外 XRAM 現(xiàn)已在物理上存入片內， ROM 容量已經擴充達 32K， 64K,128K 以致更大的空間。 西安航空職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 3 (3)增加控制功能，向真正意義上的‘單片’機發(fā)展 把原本是外圍接口芯片的功能集成到一塊芯片內，在一塊芯片中構造了一個完整的功能強大的微處理應用系統(tǒng)。特別是很多單片機都設置了多種工作方式，這些工作方式包括等待、暫停、睡眠、空閑、節(jié)電等。 目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。更不用說自動控制領域的機器 人，智能儀表，醫(yī)療機械了。 單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，大致可分為如下幾個范疇： (1)在智能儀器儀表上的應用 單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用與儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網構成二級控制系統(tǒng)等。 (4)在計算機網絡和通信領域中的應用 現(xiàn)在的單片機普遍具備通信接口，可以很方 便的與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網絡和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現(xiàn)在的通信設備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機、電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。如：音樂信號 以數(shù)字的形式存于存儲器中（類似于 ROM），由微控制器讀出，轉化為模擬音樂電信號（類似于聲卡）。 此外，單片機在工商，金融，科研，教育，國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途。交通燈要求如下： 1）交通信號燈能夠控制東西、南北兩個方 向的交通，紅綠黃燈用對應顏色的發(fā)光二極管代替； 2）用四個 2 位數(shù)碼管分別顯示東、南、西、北方向的通行時間，東西或南北通行時間為 30 秒，紅綠燈切換中間黃燈閃爍 5 秒。根 據(jù)以上分析那么只需要控制東南或者西北六盞燈亮滅規(guī)律就能實現(xiàn)控制，另外 ,兩組對應一致就行了。那么要求綠燈亮放行，放行線，綠燈持續(xù)亮（通行時間） 30 秒，黃燈亮（警告提醒時間） 3 秒，紅燈亮禁止通行，禁止線，為了簡化設計，也為 30 秒。 設計思路 基于完成以上任務分析，結合所學有關知識，尤其是本學期所學關于單片機西安航空職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 6 的中斷系統(tǒng)和定時、計數(shù)器的相關知識及應用，我們知道對于紅、綠、黃兩組各三盞燈的控制，可以通過把這六盞燈 分別接到單片機的六個輸出引腳，若用 P1口進行輸出，則分配如下 圖 22 所示 圖 22 AT89C51的六個引腳對應的輸出顯示圖 通過對 P1 口 P0～ P5編程從而實現(xiàn)控制。而輸出的時間顯示則每個方向分別用兩個發(fā)光二極管顯示，十位接在 P0口，個位接在 P2 口，對 P0口 P2口編程即可實現(xiàn)控制 。這 8 大部分是： 1．一個 8位中央處理器 CPU（又稱為微處理器） CPU 的內部結構是由運算器和控制器組成，是單片機的核心部件。 2． 128 個字節(jié)的片內數(shù)據(jù)存儲器 RAM 片內數(shù)據(jù)存儲器用于存放數(shù)據(jù)、 運算結果?，F(xiàn)在的改進產品里一般都換成了 Flash西安航空職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 8 存儲器。 CPU 內部包含了一些外圍電路的控制寄存器、狀態(tài)寄存器以及數(shù)據(jù)輸入 /輸出寄存器，這些外圍電路的寄存器構成了 CPU 內部的特殊功能寄存器。 5. 4 個 8 位并行輸入輸出 I/O 接口。 6. 1 個串行 I/O 接口， 完成單片機與其他微機之間的串行通信。 8. 一個具有 5個（ 52 子系列為 6個或 7 個）中斷源， 2個可編程優(yōu)先級的中斷系統(tǒng)。 圖 32 交通燈控制的基本構造顯示圖 單片機設計交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機直接控制信號燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，當然，接入 LED數(shù)碼管就可以顯示倒計時以提醒行駛者，更具人性化。系統(tǒng)的總體框圖如上圖 32所示。 如下圖 33所示，圖中描述的是基于單片機的交通燈設計的軟件的結構運行西安航空職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 9 狀態(tài)，其中主要說明主程序和子程序之間的運行關系：通過主程序的運行，到顯示子程序的調用，從而實現(xiàn)功能模塊的顯示，而后在返回到主程序，依次循環(huán)完成軟件的運行。說的形象些，軟件相當于其內在本質功能，而硬件是將該功能表現(xiàn)出來，讓人們可見罷了。其主要特性：與 MCS51兼容 4KFLASH 存儲器 ,壽命： 1000 寫 /擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留 時 間： 10 年全工作： 0Hz24MHz 三級程序存儲器鎖定 1288 位內部RAM 32 可編程 I/O 線兩個 16位定時器 /計數(shù)器 5個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內振蕩器和時鐘電路。 設計中采用發(fā)光二極管作為交通燈來使用，單片機的 I