交通灯控制系统

摘要 ······························ 1 引言 ······························ 2

一设计方案 ··························· 3

1.1基本要求 ························ 3

1.2创新部分 ························ 3

二芯片的选择与简介 ······················· 4

2.1MSC-51芯片简介 ····················· 4

2.2MSC-51的内部结构 ···················· 4

三系统设计 ··························· 8

3.1 系统方框图 ······················· 8

3.2工作原理 ························ 8

3.3 电路原理图 ······················· 9

四硬件设计 ··························· 9

4.1 电源电路 ························ 9

4.2 单片机最小系统 ····················· 10

4.3 显示部分 ························ 10

4.4 信号灯部分 ······················· 11

五软件设计 ··························· 13

六结论 ···························· 14 致谢 ······························· 15 参考文献 ····························· 16

摘要

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时也带动着传统控制的日新月异更新。在自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。

十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机AT89S52为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过单片机芯片的P2口设置红、绿灯燃亮时间的功能；显示时间直接通过单片机的P0、P3口输出，系统实用性强、操作简单、扩展性强。

关键词:单片机,交通灯,控制器

引言

通过这次毕业设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧（特别是汇编语言）的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。

一.设计方案

1.1基本要求：

1.1.1.运用所学的知识设计一个交通灯控制系统。

1.1.2.上电的时候南北方向的红灯亮25秒；东西方向的绿灯亮20秒，绿灯秒闪2秒，黄灯秒闪3秒。再接下来东西方向的红灯亮25秒；南北方向的绿灯亮20秒，绿灯秒闪2秒，黄灯秒闪3秒。如此循环。

1.2创新部分

1.2.1各种信号灯所亮的时间由数码管显示出来。

1.2.2在允许加器件的情况下实现在上电时南北方向和东西方向显示不一样的时

间。

二．芯片的选择与简介

2.1 MSC-51芯片简介

2.2 MCS-51单片机内部结构

8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线,现在我们分别加以说明：

1.中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。

数据存储器(RAM)

8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。 ································ ·程序存储器(ROM)：

8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。

·定时/计数器(ROM)：

8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。

·并行输入输出(I/O)口：

8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。

下图是MCS-51系列单片机的内部结构示意图2。

图2

MCS-51的引脚说明：

MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：

MCS-51的引脚说明：

MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中,正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明:如下图

图3所示。

图3

Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚，当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平

下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作

寄存器R0-R7）的状态，8051的初始态。

8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图4。此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。 ·Pin30:ALE/当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。

如果单片机是EPROM，在编程其间，

·Pin29:将用于输入编程脉冲。当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据

将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。

·Pin31:EA/Vpp程序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地址则读取外部指令数据。如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。显然,对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。

三．系统设计

3.1系统方框图

图3.1

3．2 工作原理

由软件设置交通灯的初始时间，南北方向和东西方向各25秒，数码管的

段码用不同的口线，东西方向的是用的P0口，南北的使用P3口，用单片机来控制各种信号灯的燃亮时间，通过单片机的P2口控制。

3．3 电路原理图

图3.2

四．系统硬件设计

4．1 电源电路

采用经市电变压，稳压的稳压电源电路图如图5.1所示

图5.1 电源电路

220V市电经过降压后得到12V交流电，经二极管整流成脉动直流电，经过电容滤波后再又经过LM7805稳压得到5V的直流电供系统工作，后面的发光二极管是起一个电源指示的作用，470UF的电容是起一个再次滤波的作用。

4.2. 单片机最小系统

图5.2.1单片机最小系统

单片机最小系统以89c51为核心,外加时钟和复位电路,电路结构简单,抗干扰能力强,成本相对较低,非常符合本设计的所有要求.89c51单片机系列是在MCS-51系列的基础上发展起来的,是当前8位单片机的典型代表,采用CHMOS工艺,即互补金属氧化物的HMOS工艺, CHMOS是CMOS和HMOS的结合,具有HMOS高速度和高密度的特点,还具有CMOS低功耗的特点.

时钟电路在单片机的外部通过XTAL1,XTAL2这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容,构成稳定的自激振荡器.本系统采用的为12MHz的晶振,一个机器周期为1us,C1,C2为30pF。

复位电路分为上电自动复位和按键手动复位,RST引脚是复位信号的输入端,复位信号是

高电平有效.上电自动复位通过电容C3和电阻R2来实现,按键手动复位是图中复位键来实现的。

4.3 显示部分

因为系统要求南北和东西方向的信号灯时间不一样，所以就利用单片机的p0和p3口来做数码管的段码驱动，东西方向和南北方向的位线可以公共来使用，可以节约单片机的口线。

数码管可以使用共阴数码管，数码管的每段的电流是10毫安。电路图如5.3所示

图5.3

4.4 信号灯部分

本设计利用单片机的p2口来驱动和控制各种信号灯的燃亮和燃亮时间，在实际中，交通灯的信号灯需要用高电压控制，在这里我们只是模拟一下它的控制信号，所以我们就只用单片机的信号引脚直接来控制发光二极管，电路图见图5.4。

图5.4

五．系统软件设计

5．1软件流程图