王亭亭单片机交通灯控制系统设计课稿.doc

目 录 摘 要 I ABSTRACT II 前 言 1 第1章 绪 论 3 1.1 单片机简介 3 1.2 单片机发展概述 4 1.3 单片机的发展趋势 6 第2章 交通灯的设计方案 8 2.1设计要求 8 2.2 基本原理 8 2.3 交通灯控制线路图 11 第3章 控制交通灯的硬件设计 12 3.1 MSC-51芯片 12 3.1.1 AT89C51单片机的引脚及功能 12 3.1.2 内部结构和工作原理 15 3.1.3 AT89C51 单片机的复位电路和时钟振荡电路 19 3.2 移位寄存器74LS164芯片 20 3.3 LED显示器 22 3.3.1 LED显示器的结构和原理 22 3.3.2 LED显示器的显示方式 25 第4章 交通灯的软件设计 28 4.1 延时设计 28 4.1.1 硬件延时 28 4.1.2 软件延时 32 4.2 时间及信号灯的显示 33 4.2.1 74LS164 8位并行输出串行输入移位寄存 33 4.2.2 显示原理 33 4.2.3 数码管显示器显示 33 4.3 程序设计 34 4.3.1 程序流程图 34 4.3.2 程序源代码 36 4.3.3 测试结果 39 结 论 40 致 谢 41 参考文献 42 附件1：外文原文 44 附录2：外文翻译 51 随着我国社会经济的发展，城市化、城镇化进程的加快，道路交通堵塞问题日趋严重，如何对交通进行合理的管理和调度尽可能减少堵车现成为目前我国很多地方尤其是特大城市急需解决的问题，显然交通灯在其中起着不可缺的作用。 当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。这一技术在19世纪就已出现。 1858年在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示停止，绿色表示注意。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，1914年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示停止，绿灯亮表示通行1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。 信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。 我国机动车辆发展迅速， 1.1 单片机简介 单片机是一种集成电路芯片，它采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O口)，可能还包括定时计数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块芯片上，构成一个小而完善的计算机硬件系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。 由此看出，单片机有着微处理器所不具备的功能，即它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这也是单片机最大的特征。单片机控制系统能够取代以前复杂的电子线路或数字电路构成的控制系统，可以用软件控制来实现智能化。现在单片机控制范畴无处不在，如通信产品、家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛。 不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征，即它们的技术特征均不尽相同，硬件特征取决于单片机芯片的内部结构 ，用户要使用某种单片机，必须了解该型号产品是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。这里的技术特征包括功能特性、控制特性和电气特性等，这些信息需要从生产厂商的技术手册中得到。软件特征是指指令系统特性和开发支持环境，指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方