智能交通灯控制系统_课程设计说明书.doc

课程设计说明书 智能交通灯控制系统 摘 要 关键词：8051单片机；交通灯；自动控制；时间显示器； 目 录 1 2.1 MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚如图1所示 2 2.2 MCS-51单片机的逻辑结构 2 2.3 MCS-51的信号引脚 3 2.4 8255芯片简介 6 2.5 串口电平转换芯片MAX232 7 3 方案设计与论证 8 3.1 电源提供方案 8 3.2 显示界面方案 9 3.3 输入方案 9 4 系统硬件设计 9 4.1 总体设计 10 4.2 各功能模块硬件设计及实现 10 4.2.1 交通灯四种通行模式及行车方向指示 10 4.2.2 键盘与状态显示及其实现 14 4.2.3 数码管显示电路 14 4.2.4 交通灯系统硬件电路图（见附一） 16 5 系统软件设计 16 5.1 软件总体流程图 17 5.2 软件主要程序流程 17 5.2.1 每秒钟的设定 17 5.2.2 按键中断程序 18 5.2.3 数码管显示程序 20 6 系统调试与测试结果 21 6.1 软件调试 21 6.2 硬件调试 21 6.3软硬联调 22 致 谢 23 参考文献 24 附一 25 1 引言 交通灯通常指由红、黄、绿三种颜色灯组成用来指挥交通的信号灯。绿灯亮时，准许车辆通行，黄灯亮时，已越过停止线的车辆可以继续通行；红灯亮时，禁止车辆通行。 最早的交通灯出现于一八六八年英国伦敦。那时的交通灯只有红、绿两色，经改良后，再增加一盏黄色的灯，红灯表示停止，黄灯表示准备，绿灯则表示通行。 图1 MCS-51单片机的结构框图 2.2 MCS-51单片机的逻辑结构 (1)中央处理器（CPU) 中央处理器简称CPU，是单片机的核心，完成运算和控制操作。按其功能，中央处理器包括运算器和控制器两部分电路。 (2)运算器电路 功能：单片机的运算部件，用于实现算术和逻辑运算。 (3)控制器电路 功能：单片机的指挥控制部件，保证单片机各部分能自动而协调地工作。 (4)内部数据存储器 组成：RAM（128×8）和RAM地址寄存器等。 功能：用于存放可读写的数据。 (5)内部程序存储器 组成：ROM（4K×8）)和程序地址寄存器等。 功能：用于存放程序和原始数据。 (6)定时器／计数器 80C51共有两个16位的定时器／计数器。 功能：实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对单片机进行控制，以满足控制应用的需要。 (7)并行I/O口 MCS-51共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3） 功能：实现数据的并行输入输出。 (8)串行口 MCS- 51单片机有一个全双工的串行口。 功能；以实现单片机和其它数据设备之间的串行数据传送。 (9)中断控制系统 80C51共有5个中断源，即外中断2个，定时／计数中断2个，串行中断1个。全部中断分为高级和低级共两个优先级别。 (10)时钟电路 MCS- 51芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。 功能：时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。 典型的晶振频率：6MHz、11.0592MHz、12MHz。 (11)位处理器 位处理器称为布尔处理器。 功能：以状态寄存器中的进位标志位C为累加位，可进行各种位操作。 (12)总线 总线：连接计算机各部件的一组公共信号线。 分类：地址总线、数据总线和控制总线。 作用：减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性[1]。 2.3 MCS-51的信号引脚 80C51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚排列如图2所示。 （1）信号引脚介绍 图2 80C51芯片引脚排列图 输入／输出口线 P0.0～P0.7 P0口8位双向口线 P1.0～P1.7 P1口8位双向口线 P2.0～P2.7 P2口8位双向口线 P3.0～P3.7 P3口8位双向口线 ALE 地址锁存控制信号 功能：a）在系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址送入锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的分时传送。如图3所示[2]。 图3 单片机程序存储器扩展连接图 b）ALE是以六分之一晶振频率的固定频率输出的正脉冲，可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。 (2)信号引脚的第二功能 “复用”即给一些信号引脚赋予双重功能。第二功能信号定义主要集中在P3口线中，另外再加上几个其它信号线。 常见的第二功能信号 P3口线的第二功能 P3口8条口线都定义有第二功能，如图4所示。 图4 P3口的第二功能 说明： a）第一功能信号与第二功能信号是单片机在不同工作方式下的信号，因此不会发生使用上的矛盾。 b）P3口线先按需要优先选用它的第二功能，剩下不用的才作为I/O口线使用。 (3)89