【正文】 黃崇林 接受設(shè)計(jì)論文任務(wù)開始執(zhí)行日期 2022 年 04 月 19 日 學(xué)生簽名 I摘　　要近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月異更新。,例如消防車、救護(hù)車或其他需要優(yōu)先放行的車輛時(shí),各方向上均是紅燈亮,倒計(jì)時(shí)停止,且顯示數(shù)字在閃爍,當(dāng)特殊運(yùn)行狀態(tài)結(jié)束后,控制器恢復(fù)原來(lái)狀態(tài),繼續(xù)正常運(yùn)行。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它III畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書院（系）： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí)： 機(jī)制 071 班 學(xué)生： 曹增興 學(xué)號(hào)： 07023240104 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)課題 交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)工作自 2022 年 4 月 19 日起至 2022 年 6 月 10 日止三、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn) 茂名學(xué)院 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求（一）設(shè)計(jì)內(nèi)容： ,顯示順序?yàn)椋?其中一個(gè)方向是綠燈、黃燈、紅燈,另一個(gè)方向是紅燈、綠燈、黃燈。：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件） 。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。有 權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要 貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說(shuō)明并表示謝意。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書題 目：交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)英文并列題目：Traffic signal control system design畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已 經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說(shuō)明本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解**學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。學(xué)?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 日期： 注 意 事 項(xiàng)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300 字左右） 、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論） 、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等） ，文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬(wàn)字。、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。,以倒計(jì)時(shí)的方式顯示允許通過或禁止通行的時(shí)間,其中左轉(zhuǎn)燈、綠燈、黃燈、紅燈的持續(xù)時(shí)間分別是 15S、30S、3S、48S。（二）設(shè)計(jì)要求： 查閱有關(guān)參考文獻(xiàn)，按要求寫出開題報(bào)告； 繪制控制系統(tǒng)的電路原理圖和控制流程圖； 編寫控制系統(tǒng)的控制程序； 翻譯專業(yè)文獻(xiàn)（不少于 2022 英文單詞） 。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。那么靠什么來(lái)實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)利用定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)，使定時(shí)器工作于方式一定時(shí) 50ms，配合軟件計(jì)數(shù)器，調(diào)用中斷程序使定時(shí)器定時(shí) 20此，達(dá)到定時(shí) 1S的目的，同時(shí)調(diào)用顯示程序，顯示到計(jì)時(shí)的時(shí)間，用單片機(jī) Intel89S51作為核心部件,8 路 74ls244總線驅(qū)動(dòng)器作為字形驅(qū)動(dòng)芯片和 6路驅(qū)動(dòng) 74ls07位選碼作為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了交通燈的控制，顯示時(shí)間直接通過 89S51的 P0、P1 口輸出；交通燈信號(hào)通過P3口輸出；按件通過 p3口輸入，本交通燈系統(tǒng)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，成本低，使用維護(hù)方便，軟件功能強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于工業(yè)控制領(lǐng)域，因此又稱為微控器。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)。 1971年微處理器研制成功不久，就出現(xiàn)了單片微型計(jì)算機(jī)即單片機(jī)，但最早的單片機(jī)是 1位的，處理能力有限。如 GI公司推出 PIC1650系列單片機(jī)，Rockwell 公司推出了與 6502微處理器兼容的 R6500系列單片機(jī)。1980 年 Intel公司在 MCS48系列基礎(chǔ)上又推出了高性能的 MCS51系列單片機(jī)。1982年 Mostek公司和 Intel公司先后又推出了性能更高的 16位單片機(jī)MK68200和 MCS96系列，NS 公司和 NEC公司也分別在原有 8位單片機(jī)的基礎(chǔ)上推出了 16位單片機(jī) HPC16040和 μPD783系列。由于 16位單片機(jī)推出的時(shí)間較遲、價(jià)格昂貴、開發(fā)設(shè)備有限等多種原因，至今還未得到廣泛應(yīng)用。如：茂名學(xué)院?？飘厴I(yè) (設(shè)計(jì))論文：交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2Motorola公司推出了帶 A/D和多功能 I/O的 68MC11系列，Zilog 公司推出了帶有DMA功能的 Suqer8，Intel 公司在 1987年也推出了帶 DMA和 FIFO的 UPI452等。 單片機(jī)的應(yīng)用 單片機(jī)的應(yīng)用很廣，分別在以下領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)自動(dòng)化的領(lǐng)域中，機(jī)電一體化技術(shù)將發(fā)揮愈來(lái)愈重要的作用，在這種機(jī)械、微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的綜合技術(shù)（例如機(jī)器人技術(shù)、數(shù)控技術(shù)）中，單片機(jī)將發(fā)揮非常重要的作用特別是近些年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化也發(fā)展到了一個(gè)新的高度，出現(xiàn)了無(wú)人工廠、機(jī)器人作業(yè)、網(wǎng)絡(luò)化工廠等，不僅將人從繁重、重復(fù)和危險(xiǎn)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)解放出來(lái)，還大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。在自動(dòng)化測(cè)量?jī)x器中，單片機(jī)應(yīng)用十分普及。消費(fèi)類電子產(chǎn)品：該應(yīng)用主要反映在家電領(lǐng)域。例如，電子游戲、照相機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、電視機(jī)、微波爐、手機(jī)、IC 卡、汽車電子設(shè)備等。例如，在微波通信、短波通信、載波通信、光纖通信、程控交換等通信設(shè)備和儀器中都能找到單片機(jī)的應(yīng)用。終端及外部設(shè)備控制：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，如銀行終端，以及計(jì)算機(jī)外部設(shè)備如打印機(jī)、硬盤驅(qū)動(dòng)器、繪圖機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)等，在這些設(shè)備中都使用了單片機(jī)。茂名學(xué)院?？飘厴I(yè) (設(shè)計(jì))論文：交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4第二章 總體方案設(shè)計(jì) 交通燈控制的總體設(shè)計(jì)框圖如圖 。該方案節(jié)省硬件成本，切能夠使讀者在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計(jì)方面得到鍛煉與提高， 顯示控制方案顯示分為靜態(tài)示和動(dòng)態(tài)顯示靜態(tài)顯示由于占用較多的接口，在單片機(jī)設(shè)計(jì)中常采用串行擴(kuò)展來(lái)完成。LED動(dòng)態(tài)顯示硬件連接簡(jiǎn)單，但動(dòng)態(tài)掃描的顯示方式需占用 CPU較多的時(shí)間，在該系統(tǒng)中由于單片機(jī)除了掃描 89S51芯片外沒有太多的實(shí)時(shí)測(cè)控任務(wù)，故選用動(dòng)態(tài)掃顯 示時(shí) 間電 路指示燈電路74急 停 按 鍵 系統(tǒng)處理重 起 按 鍵第 2 章 總體方案設(shè)計(jì)5描方式。而行列式鍵盤每條行線與列線在交叉處不直接相通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接，當(dāng)按鍵較多時(shí)可采用行列式鍵盤以節(jié)省 I/O接口。茂名學(xué)院專科畢業(yè) (設(shè)計(jì))論文：交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 并行/接口存 儲(chǔ) 器 并行/接口 中 斷 系 統(tǒng)定 時(shí) 器 計(jì) 數(shù) 器第三章 89S51單片機(jī)的簡(jiǎn)介 89S51是 MCS51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，我們就這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM) 89S51內(nèi)部有 128個(gè) 8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和 128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM只有 128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算第 3 章 硬件設(shè)計(jì)7的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。定時(shí)/計(jì)數(shù)器：89S51有兩個(gè) 16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。中斷系統(tǒng)89S51具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。電源線 （2） GND：接地線。采用內(nèi)部振蕩器時(shí)，它接外部石英晶體和微調(diào)電容的一個(gè)引腳。采用外部振蕩器時(shí)，該引腳懸空。 控制線 89S51 單片機(jī)的控制線有以下幾種：（1） RST：復(fù)位輸入端，高電平有效。（3） PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通線。 89S51單片機(jī)復(fù)位方式單片機(jī)在開機(jī)時(shí)或在工作中因干擾而使程序失控，或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)，在這種情況下都需要復(fù)位. 復(fù)位的作用是使中央處理器 CPU以及其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài),并從這個(gè)狀態(tài)重新開始工作.89S51單片機(jī)的復(fù)位靠外部電路實(shí)現(xiàn),信號(hào)由 RESET(RST)引腳輸入,高電平有效,在振蕩器工作時(shí),只要保持 RST引腳高電平兩個(gè)機(jī)器周期,單片機(jī)即復(fù)位. 復(fù)位后,PC程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為 0000H,片內(nèi) RAM中內(nèi)容不變. 復(fù)位電路一般有上電復(fù)位、手動(dòng)開關(guān)復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位電路 3種,如圖 . 第 3 章 硬件設(shè)計(jì)9 b. 手動(dòng)復(fù)位電路 c. 自動(dòng)復(fù)位電路圖 單片機(jī)復(fù)位電路 74LS244的功能74LS244是原碼三態(tài)輸出的 8緩沖數(shù)碼驅(qū)動(dòng)器，其管腳分布圖如圖 ，G為控制端，又稱為使能端其工作原理如下： 當(dāng) G=0時(shí)，A 輸入為低電平時(shí)，Y 輸出也為低電平。當(dāng) G=1時(shí)，A 不論輸入高電平還是低電平 Y為高阻狀態(tài)功能表如表 ：表 74LS244的功能表 10KMAX75PESTWDCIμ +891KVRGN+0μ F+VGNDST輸 出輸 入 ZXHLG茂名學(xué)院?？飘厴I(yè) (設(shè)計(jì))論文：交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 圖 74LS244管腳圖 74LS07的功能74LS07是六緩沖的數(shù)碼驅(qū)動(dòng)器，它是有 6個(gè)集電極開路的非門所組成，管腳分布如圖 ，其工作原理如下，當(dāng)使能端為低電平時(shí)，輸入為高電平時(shí)輸出也為高電平，當(dāng)輸入為低電平時(shí)輸出也為低電平，其邏輯表達(dá)式為：Y=A 圖 74LS07管腳圖 鍵盤接口工作原理在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常用鍵盤作為輸入設(shè)備，通過它將數(shù)據(jù)、內(nèi)存地址、命令及指令等輸入到系統(tǒng)中，來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)通信。由于抖動(dòng)，會(huì)造成被查詢的開關(guān)狀態(tài)無(wú)法準(zhǔn)確讀出。為了保證 CPU對(duì)鍵的一次閉合僅在按鍵穩(wěn)定時(shí)作一次鍵輸入處理，必須消除產(chǎn)生的前沿（后沿）抖動(dòng)影響。這時(shí)，可將每個(gè)按鍵直接接在一根 I/O接口線上，這種連接方式的鍵盤稱為獨(dú)立式鍵盤。這種按鍵接口電路配置靈活，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根 I/O線，I/O 接口線浪費(fèi)較大。在此電路中，按鍵輸入都采用低電平有效。當(dāng) I/O接口內(nèi)部有上拉電阻時(shí)，外電路可以不配置上拉電阻。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)常采用七段 LED數(shù)碼管作為顯示器，這重顯示器具有耗電低、配置靈活、線路簡(jiǎn)單、安裝方便、耐轉(zhuǎn)動(dòng)、價(jià)格低廉且壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。LED數(shù)碼管顯示器可以分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。(2)共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)：如果所有的發(fā)光二極管的陽(yáng)極接在一起，稱為共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，則數(shù)碼顯示段輸入低平有效，當(dāng)某段輸入低電平該段便發(fā)光，如圖 。對(duì)每位數(shù)碼管來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次，如此循環(huán)。在動(dòng)態(tài)顯示方式中，同一時(shí)刻，只有一位 LED數(shù)碼管在顯示，其他各位是關(guān)閉的。不能太小，因而發(fā)光二極管從導(dǎo)通到發(fā)光有一定的延時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間太小，發(fā)光太弱人眼無(wú)法看清。采用動(dòng)態(tài)顯示方式比較節(jié)省 I/O接口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡(jiǎn)單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時(shí)，CPU 要依次掃描，占用 CPU較多的時(shí)間。P2 接口作為位選碼輸出口，4 路驅(qū)動(dòng)采用 74LS07（OC 門驅(qū)動(dòng)器） ，當(dāng) C接口線輸出 1時(shí)，選通相應(yīng)位的數(shù)碼管工作。P3 口接交通指示燈，整個(gè)系統(tǒng)采用查表的方發(fā)，將交通燈的顯示情況和數(shù)碼管的計(jì)時(shí)情況，分別以代碼的