基于单片机的智能交通灯控制系统设计与实现(3)

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毕业设计

（a） （b）

（c） （d）

图2.2 交通状态

（a）东西方向红灯亮，车辆禁止通行，南北方向绿灯亮，车辆可以通行，倒计时13秒（时间只是方便演示）。

（b）东西方向红灯亮，禁止通行，南北方向黄灯亮，车辆应该等待通行，倒计时5秒（时间只是方便演示）。

（c）南北方向红灯亮，静止通行，东西方向绿灯亮，车辆允许通行，倒计时24秒（时间只是方便演示）。

（d）南北方向红灯亮，车辆禁止通行，东西方向黄灯亮，倒计时5秒（时间只是方便演示）。等待时间倒计时，紧接着回到状态（a）

下面我们可以用图表表示灯状态和行止状态的关系如下：

表2.1交通状态及红绿灯状态

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东西南北四个交通口都含有红绿灯以及数码管，无论是哪一个交通口，凡是看到红灯的应该禁止通行，看见转了绿灯就可以通过，如果黄灯亮了表示红绿灯状态即将发生变化。各方向的状态以及红绿灯状态如上表2.1。（说明：0表示灭，1表示亮）

3硬件设计

3.1系统硬件总电路构成:

为了满足这次的交通灯设计所需要实现的功能，本人选用了STC89C52RC芯片和外围设备组成的最小系统，代表红、绿、黄三种颜色的led交通灯总共14个，4个2位LED数码管和包括复位键、紧急控制按键等，红外线接受器，驱动电路模块，若干导线、电阻和电容。构成了此次设计的各个模块。其具体的硬件电路总图如图2.3所示。

本系统把单片机最小系统作为关键核心，由各个硬件模块软件为控制主体组成一个处理、智能控制为一体的封闭操控系统。

其中P0用来送显LED数码管的段选和位选，P1用来操控红绿灯的亮暗，12MHz晶振接在单片机芯片引脚的XTAL1和XTAL2上，REST引脚接连接复位电路，P3端口用来实现按钮的控制。

3.2单片机系统及其历史

单片机是一块集成在芯片上的微型计算机，它的内部包括有CPU、存储器，定时/计数器以及中断系统，基本输入/输出（简称I/O）接口电路等。因为它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的，所以又称作微控制器（简称MCU）。它在各方面都有良好的优势，例如结构简单，控制效果好，可靠性高、体积小、价格低，单片机技术作为计算机技术的一个非常重要的分支，广泛地应用于工业控制、智能化仪器仪表、家用电器、电子玩具等各个不同的领域。

单片机诞生于上世纪70年代，经历了三个阶段：SCM、MCU、SOC。一开始的SCM单片机都是8位或4位的。其中英特尔公司的8051发展迅速。之后的MCS51系列的MCU单片机得到了广泛的应用。现在高端的32位SOC单片机性能已经达到了上世纪90年代中期专用处理器的水平，且价格低廉。所以越来越多的制作业、工业离不开单片机。

单片机的应用系统必须包含硬件部分和软件部分，只有这样才是完整的单片机应用系统。软件部分是指导硬件工作的指令集。没有软件部分，系统将无法正常工作。硬件

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部分则是交通灯系统的基础。没有硬件系统则没有所谓的交通灯系统。只有将两者结合，才能实现功能齐全的及交通灯系统。

3.3单片机内部组成以及引脚介绍

8052是MCS-52系列单片机的典型芯片，不同型号一般程序存储器结构不同，其余内部结构都是完全相同，引脚也全部兼容。Atmel公司的89系列发展很快，应用也最为广泛，和8052引脚也完全相同，插座也相互兼容。所以用89C52代替8051时，只要封装相同就可以直接代换。

中央处理器（CPU）：

交通灯系统的控制核心是单片机，而单片机的控制核心是中央处理器。它与计算机的处理器一样分为4字长、8字长、16字长和32字长等处理器，它与单片机的处理数据能力、控制功能、运算速度等性能等性能有关，因此，字长是衡量CPU功能的主要指标。CPU由运算器和控制器组成。各一个8位的算术逻辑单元（简称ALU）、累加器（简称ACC）、暂存器B和程序状态寄存器（简称PSW）构成了CPU的运算器。所述控制器包括程序计数器（PC） ，指令寄存器（IR） ，指令译码器（ID）和一个控制电路等。

内存数据存储器RAM：

单片机89C52芯片内部数据存储器通常是指低128个单位，可以读也可以写，是分配给用户使用的，在断电后数据会消失。高128个单位则是内部专用寄存器使用的存储单位，用户无法对其进行操作，所以芯片内部一共包含256个RAM单元。

内部程序存储器ROM：

89C52芯片的内部程序存储器使用的是只读存储器，这样有利于系统的可靠及稳定性且能节省成本。它有4KB掩摸ROM，只能读不能写程序将不会在断电后丢失。这样则不会改变程序的原始数据，通常称为只读程序存储器 并行I/O端口：

89C52芯片内部有4个8位并行I/O端口（P0口、P1口、P2口和P3口），通过I/O端口实现数据并行输入输出，是人机交互的接口。 串行口：

89C52芯片内部串行实现单片机与外围设备之间的数据通信是通过一个全双工异步串行口。该串行口既可以作为同步移位器使用，扩展外部I/O端口，又可以作为全双工异步通信收发器使用。

定时/计数器：

89C52芯片内部的2个16位定时/计数器可以控制单片机的内部时钟，使单片机按照一定的机器时钟进行状态控制。还可以进行外部定时或计数功能，是芯片的重要组成部分。

中断系统：

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况下，外部中断0大于定时器T0中断大于外部中断1大于定时器中断T1大于串行口中断。

时钟电路：

89C51芯片单片机内部具有时钟电路，只需要在XTAL1和XTAL2引脚之间接上石英晶体和微调电容就能构成完整的时钟电路。此系统选用的晶振频率为12MHz。相应的机器周期是1us。

引脚介绍：

VCC：STC89C52电源接入端，接+5V。 GND：电源接地端。

XTAL1和XTAL2：当需要使用外部时钟时，则连接外部的时钟电路；若要使用内部时钟则连接电容和晶振。本系统所使用的是内部时钟，所以在两引脚间连接了电容和12MHz的晶振。

RESET：STC89C52芯片的重置引脚，当连续输入这个引脚2个机器周期以上的高电平即有效电平时，芯片将进行系统的复位操作，各个寄存器都恢复到最初的状态重新运行程序。

EA：EA的E的英文是External ，A的英文是Access ，合在一起是外部程序存储器的意思。上面的横线则代表低电平有效。所以这个引脚接高电平则使用内部程序存储器，低电平则使用外部的程序存储器。在此系统中，由于程序下载到内部程序存储器中，因此该引脚与+5V电源相连接。

ALE：ALE是编程脉冲的输入端。它以晶振频率的1/6的固定频率输出，所以也可以作为时钟电路使用。同时这个引脚也是P0口低8位 的地址锁存器，将低8位数据与地址相互隔离，用于系统扩展。

PSEN：此为"Program Store Enable"的缩写，其意为程序储存启用。低电平有效，当引脚输入低电平时实现对外部ROM单元的读操作。在执行指令的取指阶段和从程序存储器中取数据时有效。

P0口（P0.0～ …… 此处隐藏：2875字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……