畢 業(yè) 設(shè) 計題 目 基于單片機的交通燈管理系統(tǒng)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性申明 本人鄭重申明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨立進行的研究工作所取得的研究成果。設(shè)計（論文）中引用他人的文獻、數(shù)據(jù)、圖件、資料，均已在設(shè)計（論文）中特別加以標注引用，除此之外，本設(shè)計（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。畢業(yè)設(shè)計（論文）作者簽名： 日期： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）版權(quán)使用授權(quán)書本畢業(yè)設(shè)計（論文）作者完全了解學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交設(shè)計（論文）的復(fù)印件和電子版，允許設(shè)計（論文）被查閱和借閱。本人授權(quán)華東交通大學(xué)理工學(xué)院可以將本設(shè)計（論文）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編畢業(yè)設(shè)計（論文）。（保密的畢業(yè)設(shè)計（論文）在解密后適用本授權(quán)書） 畢業(yè)設(shè)計（論文）作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名：簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 摘 要我們所生活的這個社會是一個時時刻刻在不停發(fā)展的社會，然而由于我們的祖國擁有龐大的人口，在各個方面的資源都很緊張，在交通管理方面更是這樣的。每天都會發(fā)生交通事故、好多地方都擁堵不堪，人們都希望有良好的交通。使用一些先進的技術(shù)，更加合理的來改善交通的現(xiàn)狀。因為在一些十字路口是沒有交通燈的，就算有紅綠燈也是很不合理的，我通過仔細的觀察記錄并且和實際通行狀況做了分析對比，結(jié)果得出那種交通燈是固定不變的。也就是說，無論在什么時候，紅綠燈交替閃爍的時間是不會改變的。這是很不科學(xué)的，因為各個方向車倆通過的數(shù)量是由很大差別的。就是因為這個問題可能造成資源的浪費，使交通通行的效率不高。我做的這個課題就是運用8051單片機結(jié)合車流量檢測電路能夠很好的解決這個問題。本設(shè)計的核心是8051單片機來完成對整個工作工程的掌控。由8051單片機、內(nèi)部時鐘電路、按鍵手動復(fù)位電路構(gòu)成最小系統(tǒng)，并外連車流量檢測電路、調(diào)整電路等形成一個整體的電路。關(guān)鍵詞：交通燈；8051；最小系統(tǒng) Abstract We live in a society which is always in constant development, but because our country has a huge population, resources are very tight in all aspects, especially in traffic management. Accidents happen every day, a lot of places are too crowded,and people some want to have good traffic. Using some advanced technology to improve the situation of traffic more reasonably. In some intersections there are no traffic lights, even if there are, they are very unreasonable. Through careful observation and comparative analysis with actual traffic situation, I found the result that traffic lights are fixed. That is to say, regardless of the situation prevailing in all directions, the time between traffic lights will not change. This is very unscientific, because the number of vehicles in each direction is significantly different. This problem may cause a waste of resources, so that traffic transportation is not efficient. I am going to do this task to use the 8051 SCM combined with traffic detection circuit to solve this problem.The core of this design is to use 8051 SCM to complete the entire control of the work project.8051 SCM, the internal clock circuit, and button manual reset circuit constitute the minimum system. Besides, external traffic flow detection circuit, adjustment circuit and other circuits form a whole.關(guān)鍵詞：交通控制，傳感檢測，8051單片機，異常狀況判別及處理Key words: tTraffic lights ；8051；minimum system目 錄摘 要1Abstract2目 錄3第一章 緒 論11.1 單片機交通控制系統(tǒng)形成背景11.2 交通信號燈的作用11.3 我國與先進國家的差距11.4 交通控制存在的問題21.5 系統(tǒng)設(shè)計的主要工作2第二章 交通燈管理方案32.1 通行方案確定32.2 系統(tǒng)的優(yōu)點42.2.1 倒計時顯示42.2.2 應(yīng)急電路52.3 單片機交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理5第三章 硬件電路的設(shè)計73.1 硬件總電路構(gòu)成及原理73.1.1 電路結(jié)構(gòu)73.1.2 工作方式83.2 單片機的確定83.2.1 機型的特點83.2.2 8051單片機的基本特征93.2.3 8051外部引腳93.2.4 8051單片機基本的工作結(jié)構(gòu)103.3 其他重要的電路123.3.1 車流量的檢測123.3.2 違規(guī)電路133.3.3 輸出器件13第四章 軟件設(shè)計164.1 繪制程序流程圖164.2 子程序的設(shè)計184.2.1 軟件延時原理184.2.2 中斷方式184.2.3 紅綠燈顯示與類別184.2.4 車流量檢測指令194.2.5 緊停及違規(guī)指令194.2.6 調(diào)整紅綠燈20結(jié) 論22參考文獻23第一章 緒 論1.1 單片機交通控制系統(tǒng)形成背景通過30多年的發(fā)展，咱們的已經(jīng)很有錢了，常常有句話說的好：要致富，先修路。交通工具也是多種多樣的，在各個城市每條道路是都裝有紅綠燈。其實在10世紀初就有這一技術(shù)了。至今200多年的約克城，它位于英國的中部，女性穿紅、綠顏色的衣服有不同的身份。身穿紅衣服的女人是已婚的，身穿綠色衣服就是未婚的女人。那時，在英國會議大廈的前面總是有馬車撞人的事故，受紅綠衣服的構(gòu)想，在19世紀中期，英國機械工程師德哈特設(shè)計安設(shè)的燈塔，上面掛著紅色和綠色提燈-煤氣信號燈，這信號燈就是第一盞城市交通信號燈。在燈塔下面，警察拿著長桿可以任性的轉(zhuǎn)換提燈的顏色?？上У氖敲簹鉄粼?3天的時候發(fā)生了爆炸自滅，并且當(dāng)時在上班的警察也為此獻出可貴的生命。從那以后，信號燈在城市就被取締了。直到1914年，第一個還原紅綠燈的是美國一個叫克利夫蘭都市，可是此時利用的是“電氣信號燈”。此后在美國各大城市都出現(xiàn)了交通信號燈。現(xiàn)在，交通管理也是老百姓生活中非常重要的一部分，時刻影響著人們的生活和工作。由于我國人口眾多，交通管理也是異常的復(fù)雜。為了使人們能夠擁有高效穩(wěn)點的通行，不僅要有交通規(guī)則，還要有科技的手段有效的管理。1.2 交通信號燈的作用現(xiàn)在的生活方式與從前相比是翻天覆地，從前的交通狀況無法滿足現(xiàn)在的交通需求，新事物的發(fā)明發(fā)現(xiàn)是因為人們對現(xiàn)狀的不滿才不斷產(chǎn)生的，由于對交通的安全高效的要求，所以出現(xiàn)了對交通控制的發(fā)展。1850年初，城市交叉口的交通增長帶來了安全和擁擠問題，出世為世界上最早的拉上窗簾的自動交通信號燈。在1868個城市交通控制中，英國工程師NAIT安裝了紅色和綠色的煤氣燈在西敏寺街交叉口，用來控制車廂通行。但瓦斯爆炸引發(fā)的交通信號燈幾近隱沒了快要五十來年。1914，克利夫蘭，芝加哥，紐約和美國的交通燈，讓我們看到了新的希望，這是由電力驅(qū)動的，現(xiàn)今該信號燈已經(jīng)沒有太大的意義。在1926英國第一次安置了自動化管理交通信號燈控制器，是全世界城市交通自動化統(tǒng)制的首站。 “定時”的方法來主動的控制初期利用的交通信號燈，如此的控制在初期的交通流程中能夠起到了必能的功效。但跟著汽車產(chǎn)業(yè)的成長，車輛的增添，路況不定性變化的提高，單一的“定時”模式已經(jīng)不能滿足客觀需求模式，這么多的信號控制器，取代了傳統(tǒng)的控制器只有一個模板的控制器。 早在30世紀第20年，美國啟動控制器，車輛同時驅(qū)動信號的專研，為氣動橡膠管探測器在英國車輛檢測器。車流量啟動控制器的特征是能夠依據(jù)車流量電路來管理綠燈時段的長度調(diào)整綠燈亮的期間，獲得更高效的效率，削減車流量在交叉口的耽擱，有強大的靈活性相比按時管理。車輛的特性控制促進了車輛檢測技術(shù)的發(fā)展。如充氣橡膠管探測器，光學(xué)，雷達，超聲波，微波，紅外線和環(huán)形線圈檢測器等。自動管理，都邑門路交通監(jiān)控和交通數(shù)據(jù)收集體系，使用中最廣泛的是線圈車輛檢測器。 計算機技術(shù)已成為一種新的動態(tài)交通控制技術(shù)的發(fā)展，這是由一個城市或地區(qū)來實現(xiàn)的，而不是簡單的整體交通控制系統(tǒng)接線。20世紀60年代，多倫多，加拿大在1964實現(xiàn)了一個適用的計算機控制信號，這一組交通信號是由和諧控制系統(tǒng)IBM650型計算機管理的，實現(xiàn)了世界上初次電子數(shù)字計算機的交通控制系統(tǒng)。 可以說，現(xiàn)今100年的成長過程中，門路交通信號控制系統(tǒng)閱歷了從手動到主動，從牢固到輕巧的工作時段，從沒有感應(yīng)管理，到有感應(yīng)管理，從一個控制點的軀干控制，到通過長期網(wǎng)絡(luò)來控制程序。 運輸?shù)目焖僭鲩L是有限的道路施工和車輛增多的原因，道路資源的高效率的利用，能夠減少的阻塞性和搶劫銀行沒有得到有限的控制。此外，為整個運輸車輛的許多實際調(diào)整傳輸路線并聯(lián)也是很有必要的。 城市交通管理匯集是動脈，個別市級產(chǎn)業(yè)文化的意味。人們對房地產(chǎn)相關(guān)的交通，安全和時間的要求都是有要求的。交通控制技術(shù)具有良好的科學(xué)技術(shù)來保證，它能帶來很有價值的物流資源和人們的出行的便捷，確保交通安全線的暢通，以確保旅行的時間和地點的合適，緩解物流，甚至通道使用時間也會延長。1.3 我國與先進國家的差距TRANSYT與SCOOTS控制系統(tǒng)屬于英國、SCATS控制系統(tǒng)是屬于澳大利亞的，在這個時代這幾種非常經(jīng)典的城市道路交通信號控制系統(tǒng)得到廣泛的發(fā)展與運用。自適應(yīng)理論在信號機的不斷升級過程中始終是各大實驗室使用的方法，其中就有SCOOTS系統(tǒng)。美國的利桑那大學(xué)開發(fā)的RHODES的系統(tǒng)就是國外利用自適應(yīng)理論在交通控制系統(tǒng)中研究的成果。中國在交通層面來說相對是落后的，直到1949年建國后才有所進步，因為社會主義需要發(fā)展與各種準備比較完善，所以打造快捷完善的交通系統(tǒng)。城市交通是一龐大及繁雜并不單一的問題，需要從很多方面一起著手解決，使我們的生活更加美好。因為國家良好的政策和我們祖國老百姓辛苦的勞動，我們國家是越來越有錢了，同時買的人越來越多了，所以對交通提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。所以學(xué)習(xí)外國先進經(jīng)驗，運用在中國城市的交通規(guī)劃、建設(shè)和使用，使我們的城市交通系統(tǒng)更加完善。1.4 交通控制存在的問題由于我們國家的人民努力工作，現(xiàn)在賺的錢越來越多，吃的好用的好，好多人買車能力大幅提高，使以前的公路不足以通行。以往道路上只有稀稀拉拉的汽車，現(xiàn)在已經(jīng)是擁堵成患，節(jié)假日更是在公路上排著長長的，甚至寸步難行。由于現(xiàn)在車流量很大，交通燈的控制還在持續(xù)的發(fā)展過程。交通信號燈控制和人工智能技術(shù)在城市道路中使用與發(fā)達國家還有一些差距。正是如此才導(dǎo)致我們在馬路上總是看見發(fā)生車禍，有的還好嚴重當(dāng)場就去世了，甚至四肢不齊。發(fā)生車禍更是造成巨大的損失，小的造成堵車使城市的通行量下降，這使得交通運輸率嚴重下降。1.5 系統(tǒng)設(shè)計的主要工作 基于單片機交通燈管理，可以控制信號燈處于何種狀態(tài)，從而現(xiàn)實交通狀態(tài)的控制。另外，還可以通過安裝LED數(shù)碼管更直接向行人展示倒計時，讓人可以做好準備。 1 利用單片機為核心設(shè)計一個具有特定功能的十字路口交通燈。 2 要求單片機直接控制信號燈的狀態(tài)變化，符合一般交通通行的具體要求，能用發(fā)光 二極管的閃爍狀態(tài)給出提示信息，更具人性化。 3 敘述本設(shè)計的工作原理和設(shè)計要點。 4 講述本設(shè)計方案設(shè)計，控制電路基本構(gòu)成，給出硬件原理圖。 5 論述控制電路軟件設(shè)計思路及相關(guān)源代碼，要求能夠利用匯編語言編寫程序。 6 系統(tǒng)軟件流程的設(shè)計的環(huán)節(jié)：完成任務(wù)的分析和落實算法、經(jīng)過算法畫出程序流程圖、通過程序流程圖編寫匯編語言源程序、在計算機里調(diào)試、程序的下載【5。 第2章 交通燈管理方案2.1 通行方案確定東西方向、南北方向倆通道相交于十字路口，在每一時刻有且僅有一個方向通過，另一個方向是不能通過，通過一些時間后，通過方向和不通過方向切換。詳細的形態(tài)見下所示：黑代表燈亮，白代表不亮。狀態(tài)1一直切換到狀態(tài)6，這樣就是一個周期，然后一直循環(huán)。具體見圖2.1：圖2-1通過情況當(dāng)東西信號燈紅滅、信號燈綠亮，南北信號燈黃滅、信號燈紅燈亮，倒數(shù)20秒。此時，正常通過的道路是東西向，不能通過的道路是南北向。當(dāng)東西信號燈綠滅、信號燈黃亮，南北信號燈紅亮，倒數(shù)2秒。此時，所有車都要等待切換除非正在通行。 當(dāng)南北信號燈紅滅、信號燈綠亮，東西信號燈黃滅、信號燈紅亮，倒數(shù)20秒。此時，正常通過道路的是南北向，不能通過的道路是東西向。當(dāng)南北信號燈綠滅、信號燈黃亮，東西信號燈紅亮，倒數(shù)2秒。此時，所有車都要等待切換除非正在通行。用圖來表達我們它的聯(lián)系如下：表2-1交通狀況和交通狀態(tài)四個方向都有紅燈、綠/黃燈和LED燈2個，每一個路口，看到紅燈不能通過，綠燈的通過，然后黃燈亮警示將切換。狀態(tài)及狀況如表2.1所示。特別提醒：燈不亮是0，燈亮是1。2.2 系統(tǒng)的優(yōu)點實際的交通情況和這種設(shè)計很相似，而且還有倒計時顯示，流量檢測和調(diào)整，交通違法處理和應(yīng)急處理等功能。2.2.1 倒計時顯示駕駛員和行人可以通過倒計時顯示，結(jié)合信號燈不斷的變化做出是“等待”還是“通行”合理的判斷。有倒計時的顯示讓人在等待的時候可以看到希望，不會讓人產(chǎn)生不好的情緒，也可以合理的選擇車速。通過倒計時的顯示人們可以做出正確的判斷，使通過路口的效率更高。2.2.2 應(yīng)急電路馬路是總是會發(fā)生交通事故，假設(shè)警車，游行隊伍和其他緊急車倆通過等，我們都應(yīng)該保障其盡快的通過，畢竟我們是文明、和諧的社會愛護每一個人的生命安全及公共財產(chǎn)安全。即在控制系統(tǒng)中增加這一個按鍵，就可以實現(xiàn)這個目標。2.3 單片機交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理單片機是中心能對LED燈有效的控制，在所有的時間段監(jiān)控、調(diào)整一切的線路。由于能通過車流量電路與違規(guī)檢測電路的收集路面的具體情況，再通過CPU分析處理得到的數(shù)據(jù)，然后可以對此有對應(yīng)的控制調(diào)整。因為其中連有蜂鳴器，可以通過它來輸出信號，人們就可以得到信號后做出相應(yīng)的動作。復(fù)位電路、時鐘電路、I/O口等組成8051單片機的最小系統(tǒng)。除外，還連有違規(guī)電路、車流量檢測電路、LED燈的顯示等。構(gòu)成圖如圖2.2所示。 圖2.2 構(gòu)成圖 這個系統(tǒng)是非常靈活的，可以手動調(diào)整來達到對交通燈的及時的管理。如果在工作過程中收集違規(guī)的車倆和應(yīng)急的有效信號時，可以馬上中斷工作，避免造成交通事故。在一些不太繁忙的路口上，可以選擇自動工作模式。此時也會對車流量完成統(tǒng)計并分析，當(dāng)需要調(diào)整時，也可以通過按鍵來調(diào)整，使其具有良好的通行效率。第三章 硬件電路的設(shè)計3.1 硬件總電路構(gòu)成及原理 用8051單片機外接時鐘電路和復(fù)位電路構(gòu)成最小系統(tǒng)，這個最小系統(tǒng)就能夠完成這個設(shè)計的全部管理效力。另外12個單向?qū)ǖ亩O管形成4組紅綠黃3種顏色的信號燈。車流量檢測電路主要的作用是搜集數(shù)據(jù)的，光耦傳感器是檢測違章的車倆。一些按鍵可以完成設(shè)定時間、選擇工作方式、應(yīng)急狀況的處理是由一些按鍵調(diào)理的，報警裝置是蜂鳴器。 3.1.1 電路結(jié)構(gòu) 這個系統(tǒng)的中心是8051單片機，主要結(jié)構(gòu)包括各種輸入、輸出信號的電路圖。其中電路圖包括手動操作就可以恢復(fù)到原始狀態(tài)的電路、違規(guī)電路、計算有多少車通過的電路、內(nèi)部時鐘電路、LED等組成的。 8051單片機有40個引腳，可分為：電源、時鐘、控制與I/O口。內(nèi)部時鐘電路是連在XTAL1(18腳）與引腳XTAL2（19腳）上的，手動復(fù)位電路是連在引腳RST（9腳）上的。紅黃綠的顏色的控制線是連接在P2口的，車流量檢測電路是連在INT1/P3.3（13腳）上的，違規(guī)電路是連在INT0/P3.2（12腳）上的。原理圖3.1所示。圖3.1電路原理圖3.1.2 工作方式 第一，在剛開始就可以通過按鍵選擇工作方式，分為紅綠黃系統(tǒng)自動的時間和通過調(diào)整紅綠黃的時間。要想系統(tǒng)處于自動工作方式只需要按下S3鍵；要想系統(tǒng)處于自己設(shè)置的工作方式按下S4鍵，然后再通過按下S2鍵S3鍵來調(diào)整好紅綠燈的具體是多少時間。時間寄存器就可以通過這個方式進行調(diào)整的，和是否有必要來確定車流量的檢測和調(diào)整。第二，本方案要先表達是紅綠黃燈亮的情況和倒計時的情況，然后刷新P2口的狀態(tài)碼值，P0口是控制倒計時各位的數(shù)值，P1口是控制倒計時十位的數(shù)值，這個的周期是50ms，用程序的方法計時1s，有一個周期就將顯示的數(shù)值減1s，同時更新LED燈的數(shù)值。 滿足某一個情況的時間的全部要求，就要跳到下個狀態(tài)，還要填好次情況的時間值和狀態(tài)碼值。從一開始就有外部的2個中斷是啟動的，分別是車流量檢測信號的接收和違規(guī)信號的接收。如果有車倆違規(guī)就開始計算，當(dāng)車倆超過設(shè)定的數(shù)值中斷開始，并且禁止車倆通過和開啟蜂鳴器。只有按S2鍵時中斷完成返回。 在經(jīng)過一個周期，假設(shè)是系統(tǒng)工作方式，就會整理分析車流量的具體數(shù)量，比較各個方向的通過狀況，通過調(diào)整來達到良好的工作方式。3.2 單片機的確定3.2.1 機型的特點單片機現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用很廣泛了，在很場合都有用到并還很小所以也叫為“微控制器”。單片機具有集成度高、功能強、結(jié)構(gòu)簡單、易于掌握、應(yīng)用靈活、可靠性高、價格低廉等特點，廣泛應(yīng)于工業(yè)控制、智能儀器儀表、機電一體化產(chǎn)品、家用電器等各個領(lǐng)域【5】。我把單片機的發(fā)展瓜分成四個不同的時段：第一個時段，單片機剛剛出來是非常的簡單的，是雙片形式功能很少。第二個時段，單片機在這個時候性能還是很低的，雖然是一個完整的計算機，不過其內(nèi)部的東西很少。第三個時段，單片機的功能已經(jīng)很完整了，有8位的CPU、定時器計數(shù)器是16位的、I/O口等功能已經(jīng)很不錯了。第四個時段，處理器不斷升級，功能是越來越強大。正在向高性能、大容量、微型不斷的發(fā)展。單片機特點：1) 總線的結(jié)構(gòu)可以減少引線，使成本很低2) 單片機的芯片內(nèi)是有很多外圍功能的電路，體積很較小。 3) 控制能力是很準確的。4)工作電流很小充分發(fā)揮低功耗的優(yōu)點。 3.2.2 8051單片機的基本特征8051單片機的基本特征如下：1.4K字節(jié)的只讀存儲器ROM；2.隨機存儲器RAM：128字節(jié)的低RAM與21個特殊功能寄存器SFR高128字節(jié)；3.其中有2個優(yōu)先級，5個中斷源；4.32個I/O線P0低地址還有數(shù)據(jù)總線、P1沒有第二功能、P2高地址與P3第二功能；5.單片機復(fù)位后堆棧的棧低是內(nèi)部RAM07H單元；6.程序狀態(tài)字PSW既可以按字節(jié)操作又可以按位操作；7.可以按位進行邏輯計算，即位尋址；8.最大可以擴展成64k的數(shù)據(jù)存儲器與64k的程序存儲器；9.PC是16位的計數(shù)器，它不屬于特別功能寄存器，尋址范圍是64KB；10.CPU時序最小的是時鐘周期；11.1字節(jié)的指令有49個，2字節(jié)指令有46個，3字節(jié)指令有16個；12.可以通過匯編語言指令與機器指令一一對應(yīng)。3.2.3 8051外部引腳典型的芯片8051單片機是40個引腳的，雙列值插式DIP方式封裝，40個引腳有不同的類型：電源、時鐘、控制與I/O引腳。電源一般來說是提供+5V的，還有要接地。時鐘XTAL1余XTAL2一邊接一個。RST/Vpd是復(fù)位端，單片機的時鐘周期工作時，這個引腳出現(xiàn)2個機器周期就可以復(fù)位啦。I/O線有P0、P1、P2、P3口，其中P0口和P3口既可以按字節(jié)操作，也可以按位操作，他們都有第二功能。 圖3.2 8051單片機引腳及功能 3.2.4 8051單片機基本的工作結(jié)構(gòu) 手動復(fù)位電路、內(nèi)部時鐘電路、I/O口等構(gòu)成8051單片機的最小系統(tǒng)。（1） 時鐘電路 單片機的時鐘電路能夠提供時鐘信號，而這個時鐘信號是單片機工作必須要有的，因為時序是每個動作在時間上都有關(guān)系的。單片機是在時鐘電路產(chǎn)生的時序的唯一的指導(dǎo)下完成工作。8051單片機芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，XTAL1為輸入端，XTAL2為輸出端，在XTAL1和XTAL2之間連好時鐘電路，即是個穩(wěn)定的自激的時鐘器。單片機的時鐘信號是時鐘電路發(fā)出時鐘脈沖經(jīng)二分頻后形成的。能夠起到穩(wěn)定頻率，微調(diào)作用的是電容，它們值的范圍在5-30pf，我在這里取30pf。8051單片機往往選擇晶振的頻率為1.2-12MHz，我在這里選擇12MHz。見3.3所示圖3.3 內(nèi)部時鐘電路方式（2） 手動復(fù)位電路單片機剛開始的操作是復(fù)位，還有就是在單片機出現(xiàn)異常時，也可以復(fù)位，比如程序運行出錯、系統(tǒng)死機或者是在死循環(huán)的情況想。見3.4所示圖3.4 手動復(fù)位電路上電復(fù)位、手動復(fù)位是倆種復(fù)位的形式。按鍵手動復(fù)位是經(jīng)過人完成的，這個過程也就是在上電的時候使8051單片機一直處于復(fù)位的狀況，直到完成。（3） EA引腳怎么樣設(shè)定 到底是進入內(nèi)部ROM還是外邊ROM是通過EA引腳的高低電頻確定的。假如EA引腳為1時，8051單片機進入片里面的ROM；如果EA引腳為0時，則直接進入片外ROM。這個方案需要的單片機片內(nèi)的夠用，直接從內(nèi)部選用，只需要給EA引腳接1（高電頻）就行。3.3 其他重要的電路3.3.1 車流量的檢測因為我們需要對路口的交通情況有詳細的了解，于是就有了我們的車流量的檢測電路。打個比方，在一路口上，東西方向每小時有500倆車通過，而南北方向每小時只有100倆車通過。如果兩個方向的通行時間一樣的話，那是這種分配是不科學(xué)的。有了車流量檢測就可以使單片機做出處理，調(diào)整各個方向的通行時間。車流量檢測電路如圖3.5。 圖3.5車流量檢測電路這個電路的核心是光電耦合器，是通過光來傳輸信息的，輸入裝置與輸出裝置是沒有任何關(guān)系的，完全分開的。是因為電位有高低區(qū)別，在不同電路之間的耦合。光電耦合器優(yōu)點：不需要接觸的、適應(yīng)的場合很廣、能用很長時間、反應(yīng)速度也很快等。光耦TLP550是東芝生產(chǎn)出來，是進口的質(zhì)量還不錯。工作原理：若1.2引腳之間的電壓為正，使發(fā)光二極管正常導(dǎo)通，控制的發(fā)光二極管變亮，同時使得輸出端的光敏二極管也導(dǎo)通。這樣輸出端的基極相當(dāng)于與4引腳連接，其電平為高，使得三極管導(dǎo)通，及6.7兩個引腳導(dǎo)通。由于7引腳接地，這樣輸出端6叫就為低電平。在現(xiàn)實中，4、6引腳通常會連接一個電阻。這就有當(dāng)1、2引腳的電壓不足使發(fā)光二級管導(dǎo)通時，輸出端三極管就不導(dǎo)通，就相當(dāng)于輸出端6引腳通過一個電阻接到了4引腳上。相對于后面的連接電路來說，其為高電平。這可以通過控制1.2引腳之間的電壓達到的水平，以控制輸出引腳6，隔離電壓耦合效應(yīng)。當(dāng)開關(guān)連接方式如圖，LED燈導(dǎo)通，單片機捕獲一低電平。當(dāng)開關(guān)斷開時LED不導(dǎo)通，單片機捕獲一高電平，單片機可以通過捕獲是否高電平做出相應(yīng)的調(diào)整以達到目的。3.3.2 違規(guī)電路這個電路主要是用了超聲波的傳感器，當(dāng)有車倆違法駕駛或者停車的話，就會被記錄。 圖3.6違規(guī)檢測電路但在另外的光敏二極管的使用，還需要使用晶體管，三極管模型是9013。由于環(huán)境的因素要在電路中添加三極管作為其開關(guān)。該設(shè)計的工作原理為，連接到電源的光敏二極管，三極管還有隔離功效。當(dāng)光敏二極管不導(dǎo)通是，三極管的基極是低電平，發(fā)射基于基極之間的電壓差為零，三極管不導(dǎo)通，檢測口的電壓是高電平。同樣，當(dāng)光敏二極管，三極管的基極電壓高，基極和發(fā)射極之間的電平差高，三極管，電壓檢測端口低。所以我們可以根據(jù)其原理來判斷是否有車違規(guī)。3.3.3 輸出器件（1） 倒計時顯示8個LED燈數(shù)碼管分別在4個方位的上方，也就是每個方位有2個顯示器。分別用P0口連接十位的數(shù)字，P1口連接個位的數(shù)字。每個路口的通行情況不一樣，可是顯示的倒計時的數(shù)字是一樣的。并且這個LED數(shù)碼管是共陽極的。如圖圖3.7 LED燈的連線方法（2）蜂鳴器電路如果車倆違規(guī)就開始計算，當(dāng)車倆超過設(shè)定的數(shù)值中斷開始，并且禁止車倆通過和開啟蜂鳴器。只有按S2鍵時中斷完成返回。P3.4接晶體管基極輸入端，當(dāng)P3.4輸出低電平時，晶體管正常導(dǎo)通，蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而產(chǎn)生蜂鳴音（報警）；當(dāng)P3.4輸出高電平時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。圖3.8三極管驅(qū)動蜂鳴器電路 （3） 按鍵設(shè)計圖3.9按鍵設(shè)計 在剛開始就可以通過按鍵選擇工作方式，分為紅綠黃系統(tǒng)自動的時間和通過調(diào)整紅綠黃的時間。要想系統(tǒng)處于自動工作方式只需要按下S3鍵；要想系統(tǒng)處于自己設(shè)置的工作方式按下S4鍵，然后再通過按下S2鍵S3鍵來調(diào)整好紅綠燈的具體是多少時間。時間寄存器就可以通過這個方式進行調(diào)整的，和是否有必要來確定車流量的檢測和調(diào)整。第四章 軟件設(shè)計我們的程序設(shè)計是通過匯編語言來完成的，其實匯編語言就不難學(xué)的?？墒且唵蔚某绦蚓幊踢\行速度高，并不是簡單的。匯編的形式我們有2種一個是人工編程還一個就是電腦編程,。人工編程就是我們用自己的大腦翻譯成機器能夠讀懂的指令的方法。手動編程是很慢的，還總是發(fā)生錯誤，那些復(fù)雜繁多的源程序我們無法吃的消。于是就機器匯編，就是讓機器代替我們?nèi)说哪X袋編寫程序。4.1 繪制程序流程圖圖4.1中斷流程流程圖如下圖: 圖4.2總流程 控制程序能夠分割成很多小的部分，他們都是系統(tǒng)不能少一部分。就像我們自己的器官與四肢及表情，對我們都是很重要的。人體的胃就像是定時器模塊，大腸就像軟件延時、嘴巴就像是中斷原理、微笑就像狀態(tài)燈顯示，眼睛就像是車流量監(jiān)控，緊急停止及違規(guī)處理中斷子服務(wù)。我們的脂肪就像加上消除抖動程序，還有控制紅綠燈的時間合理分配程序。4.2 子程序的設(shè)計4.2.1 軟件延時原理 8051單片機運行的時候是很快的，所以工作頻率是12MHZ。當(dāng)CPU核心實現(xiàn)一個基本動作花費的時間稱作機器周期，機器周期是時鐘周期的12倍，所以一個機器周期為1us。咱們能曉得隨便一個指令周期的到底有幾個，那完全能做到第二次周期的指令數(shù)的確定。因為它處理程序速度特別迅速，所以別的指令完成時間基本能夠忽略。4.2.2 中斷方式 8051單片機體系最重要的是行使了外部中斷，并且外部中斷信號有專門的引腳作為輸入，同樣必須在低電平情況才有效。咱們可以改變TCON里面的IT0與IT1的位就可以傳送暫停的要求信號，因為單片機容許外部中斷使用電平或者負邊沿兩種方法。用IT1做例子，如果IT1=0，則是電平觸發(fā)，如果IT1=1，則是負邊沿觸發(fā)，其意思與INT1是一樣的。咱們選用的是電平觸發(fā)，其中IE0是單片機的中斷標志位，如果接收到中斷信號后則立即置位，直到中斷服務(wù)子程序呼應(yīng)后，IE0就會立刻自動清零。如表4.1表4.1TCON里面中斷標志4.2.3 紅綠燈顯示與類別 雖然咱們用了12個控制燈，可是相對的方向是一樣的，也就相當(dāng)于6個。在這里南北道路口掌控通行的是紅綠黃顏色的燈，東西道路口也是同意的。是I/O來控制12個燈滅亮，每個燈一根接口，但有相同的所有就6個接口就可以了。咱們用的是P2口的P2.2到P2.7。 咱們發(fā)光二極管是用來顯示狀態(tài)的，但是這4個狀態(tài)是互相切換的。咱們的目的是得出現(xiàn)在的狀態(tài)是對的，即我們要做出全面的分析來說明。程序見下面： 4.2.4 車流量檢測指令車流量檢測電路在這里是應(yīng)用的中斷的模式，用到的是外部中斷1輸入線INT1。當(dāng)I/O的P3.3接收到低電頻的時候，就能夠中斷運行。南北方向車流量是通過R5統(tǒng)計的，東西方向車流量是通過R6來統(tǒng)計的，判別汽車往哪里走的，01H是其標志位。大致指令見下：4.2.5 緊停及違規(guī)指令單片機P3.2口是控制應(yīng)急停止按鍵和違反規(guī)則信號傳感器，如果INT0取得低電平，則立刻開始該中斷服務(wù)，它首先讓蜂鳴器P3.4端口處于0狀態(tài)，蜂鳴器啟動。等待恢復(fù)按鈕S4按鈕被按下，最后關(guān)掉蜂鳴器返回。詳細見下4.2.6 調(diào)整紅綠燈 本系統(tǒng)能夠根據(jù)車流量的多少，自動調(diào)整紅綠燈亮的時間。因此在經(jīng)過一個狀態(tài)周期后，CPU都會取數(shù)來分析、如果有必要會做出調(diào)整的。統(tǒng)計車流量數(shù)據(jù)的是R5和R6，經(jīng)過一個周期后，R5、R6會把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絉0、R1。然后根據(jù)R0與R1的比值，判斷哪個方向流量大（主要是比值和1比較），再把比值輸入A中，分析并實現(xiàn)時間的調(diào)整。因為特殊原因，我們規(guī)定好調(diào)整時間劃成幾個段。假設(shè)第一個時間段就是0至T1，第二個時間段就是T2至T3，第三個時間段就是超過T3的。仔細分析就會發(fā)現(xiàn)，第一時間段東西方向的車流量很多，我們就應(yīng)該有更多的時間來通過；第二個時間段我們就可以讓他們通過時間一樣；第三個時間段南北方向的車流量很大，我們必須讓其一直通行，時間可以長點。具體設(shè)置如圖4.3 圖4.3按規(guī)定來調(diào)時間這種固定的做法是很呆板的，有的時候是不能完全達到我們的意愿，所以在現(xiàn)實生活中很少這樣應(yīng)用。在日常生活中我們還有調(diào)整的方式的，下面的程序就可以 幫我們達到這個想法，具體的程序在下面： 只要在程序做一些技術(shù)處理，我們就可以達到這個目標，程序如源程序：見附錄 結(jié) 論本次設(shè)計主要是采用8051單片機對信號燈進行強有力的管理，實現(xiàn)了對狀態(tài)燈的控制，另外還有倒計時的顯示使人們清晰明目，通過車違規(guī)車流量反饋使設(shè)計更加完善。這個設(shè)計最基本的是交通狀態(tài)信號燈，通過狀態(tài)信號燈就可以決定車倆能不能通過。在這個基礎(chǔ)上我還加上了倒計時LED燈，倒計時本來就有在重要的時候提醒的意思。它能夠簡單、直接突顯出我們通行所需的時間。此外，本課題還通過傳感器得到車流量數(shù)據(jù)，從而分析、處理使我的設(shè)計更加合理。就是通過我們的車流量檢測電路，當(dāng)路面上的車流量發(fā)生了變化，經(jīng)過單片機的處理讓我們通行能力更加快速。通過應(yīng)急按鍵我們可以對系統(tǒng)進行實時的掌控，有了應(yīng)急按鍵我可以在萬一的時候進行強行控制。因為在路上會發(fā)生很事情，比如，發(fā)生了交通事故無法通行、有救援車倆、警察的車倆等，就可以通過應(yīng)急按鍵來控制讓我們的社會更加和諧美好。因為這個設(shè)計的成本很低，性能也很穩(wěn)定，在現(xiàn)實生活中很有使用價值。參考文獻1基于單片的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計與模擬-百度文庫，2012.2單片機完成交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)-百度文庫，2011.3蔡星林.基于單片機的智能交通系統(tǒng)的設(shè)計，蔡星林，大學(xué)生論文聯(lián)合比對庫.4王宏、唐煒、熊瑞平. 單片微型計算機原理及應(yīng)用M.武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2009.5王宏. 單片微型計算機機原理及應(yīng)用M.華中科技大學(xué)出版社，2012.6于海生、潘松峰等. 微型計算機控制技術(shù).M北京：清華大學(xué)出版社，1999.7謝劍英. 微型計算機控制技術(shù).用M.北京：華中科技大學(xué)出版社2004.8王英劍、常敏慧等. 新型開關(guān)電源M北京：國防工業(yè)出版社，1991. 致 謝本次論文我是年前就開始準備的，是我的指導(dǎo)老師陳紫微在不同時期不厭其煩的教導(dǎo)下順利完成了這個課題的設(shè)計。特別是在課題的后期老師放棄休假的時間，仍然細心的指導(dǎo)著我們解決一個個難題，時時不忘督促著我們趕進度，抓質(zhì)量。老師每次修改我們的論文往往是很小的細節(jié)她都能夠發(fā)現(xiàn)，是那么的認真，那么的仔細，這是我以后在生活學(xué)習(xí)的目標。再次感謝老師對我們的付出。我還要感謝在做畢業(yè)設(shè)計的時候?qū)ξ規(guī)椭拿恳粋€人，如果沒有他們那在畢業(yè)設(shè)計的幾個月是無助與孤獨的，有了他們這條道路上充滿著關(guān)愛和笑語。即使這次畢業(yè)設(shè)計時間不是很長，但在過程中的種種我將會牢記一輩子。最后再次感謝辛苦付出的紫微老師和勤奮好學(xué)的同學(xué)們！ 附 錄附 錄A主程序 步 驟 程 序 說 明1ORG 0000H設(shè)置程序入口地址2LJMP MAIN跳轉(zhuǎn)到MAIN主程序3ORG 0003H設(shè)置中斷入口地址為規(guī)定的0003H4LJMP INT0無條件長跳轉(zhuǎn)到標號為INT0的中斷服務(wù)程序人口5ORG 0030H設(shè)置地址的偽指令6MAIN：MOV R3，#20給工作寄存器R3賦值30H7MOV R0，#20轉(zhuǎn)移立即數(shù)20H到工作寄存器R0中8MOV R1，#20 同上的轉(zhuǎn)移語句9CLR ET0給中斷源ET0允許位清零10K1：MOV C，P3.7檢測進位標志位CY，表示等待檢測何種模式按鍵按下11ANL C，P3.2將CY位和P3.2位進行與操作12JB C，K1當(dāng)C位為1，則跳轉(zhuǎn)到標號為K1的地方繼續(xù)執(zhí)行13JNB P3,7，S4與上一句相反功能，表示S4鍵按下為自動模式，進入掃描14K2： JNB P3.2，S2同上，表示S2鍵按下并等待計數(shù)次數(shù)15SJMP K2無條件轉(zhuǎn)移到標號為K2的地方繼續(xù)執(zhí)行16F：LCALL DELAY無條件長轉(zhuǎn)移到標號為DELAY的語句繼續(xù)執(zhí)行17MOV R0,#30數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移指令18MOV R1,#30同上19SETB 00H位地址00H進行置120SETB EA中斷總允許位置1，表示打開中斷21SETB ET1中斷源允許位ET1進行置1，表示允許中斷源22SJMP START無條件轉(zhuǎn)到標號為START的語句繼續(xù)執(zhí)行23S: LCALL DELAY無條件長跳轉(zhuǎn)到標號為DELAY執(zhí)行24CJNZ R0, #40,V1將R0和立即數(shù)40進行比較，如果不相等則跳轉(zhuǎn)到標號為V1的語句繼續(xù)執(zhí)行25MOV R0, #20數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移指令26V1: INC R0自加一操作，表示R0里的數(shù)據(jù)自動加以27JNB P0.1, $位為零跳轉(zhuǎn)28JNB P3.6, S3作用同上，表示按下S3鍵并等待計數(shù)次數(shù)29SJMP K2無條件轉(zhuǎn)移到K230J：LCALL DELAY子程序調(diào)用，轉(zhuǎn)到標號為DELAY的子程序執(zhí)行，完成后返回繼續(xù)執(zhí)行下去31CJNZ R1，#40 ，V2將R1和立即數(shù)40比較，比較不相等轉(zhuǎn)移到V232MOV R1，#20數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移33V2： INC R1工作寄存器R1自加一指令34JNB P3.6，$位不為1跳轉(zhuǎn)35JNB P3.7 START作用同上，用來設(shè)置完畢為設(shè)定時間模式，則進入掃描狀態(tài)36JNB P3.6，S3同上37MOV P2，#0DDH數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移，用途是預(yù)設(shè)信號燈的狀況、時間和車向38MOV R4，R0數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移39SETB 01H位地址01H置140SETB ET0 作用同上，表示允許中斷41START： MOV TMOD, #01H定時計數(shù)器的控制位設(shè)置42MOV TH0, #3CH 定時初始值高八位設(shè)置43MOV TL0, #0B0H低八位的同上操作44CLR TF0清零45SETB TR0置位46DJNZ R3, YES自減1不為零跳轉(zhuǎn)47MOV R3, #20數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移48DJNZ R4, YES自減一49MOV A, P2同上50CJNZ A, #0DDH, D1比較不相等跳轉(zhuǎn)51MOV P2, #BDH轉(zhuǎn)移52MOV R4, #5轉(zhuǎn)移53D1: CJNZ A, 3BDH, D2比較不相等轉(zhuǎn)移54MOV P2, #EDH轉(zhuǎn)移55MOV R4, R1轉(zhuǎn)移56CLR 01H位清零57D2; CJNZ A, #EDH， D3比較不相等跳轉(zhuǎn)58MOV P2， #E7H轉(zhuǎn)移59MOV R4，#5轉(zhuǎn)移60JNB 00H， D3位不為1跳轉(zhuǎn)61LCALL DATA子程序調(diào)用62D3: CJNZ A, #E7H, YES比較63MOV R2, #DDH轉(zhuǎn)移64MOV R4， R0轉(zhuǎn)移65SETB 01H置位66JNB 00H， WAIT位判斷67JB P3.3， WAIT位判斷68WAIT：JNB TF0， WAIT位判斷69SJMP START無條件跳轉(zhuǎn)70INT1： JNB 01H , U位判斷71INC R5自加一72U: INC R6自加一73RETI中斷返回74DATA: MOV A, R6轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)75MOV B, R0同上76MUL A, B累加器A和B的數(shù)據(jù)進行乘法操作，結(jié)果的高八位存入B中，低八位存入中77MOV R6, A轉(zhuǎn)移78MOV A ，R5轉(zhuǎn)移79MOV B，R1轉(zhuǎn)移80MUL A， B再次做乘法81MOV B， #10轉(zhuǎn)移82MUL A，B做乘法83MOV B， R6轉(zhuǎn)移84DIV A，B做除法操作，A為被除數(shù)B為除數(shù)，結(jié)果的商存入A中，余數(shù)放到B中85CJNZ A， #t1, M1比較86M2: MOV R2, #20轉(zhuǎn)移87MOV R1 ,#40轉(zhuǎn)移88SJMP OUT 短轉(zhuǎn)移89M1: JB C, N2位比較90CJNZ A, #t3,N1比較不相等轉(zhuǎn)移91N2: MOV R0, #30H數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移92MOV R1 ,#