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基于单片机的智能红绿灯设计 引言 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。但这 一技术在 19 世纪就已出现了。 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 以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。 1 系统设计材料介绍 1.1 AT89S51 芯片介绍 8051 是MCS-51 系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的简单介绍。 1.1.1MCS-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： 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。 图 1.1 MCS-51 单片机内部结构图 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。 全双工串行口：8051 内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送， 该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。 1.1.2 中断系统： 8051 具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断， 可满足不同的控制要求，并具有 2 级的优先级别选择。 1.1.3 时钟电路： 8051 内置最高频率达12MHz 的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但 8051 单片机需外置振荡电容。 单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛 (Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的 结构，即普林斯顿(Princeton)结构。INTEL 的MCS-51 系列单片机采用的是哈佛结构的形式， 而后续产品 16 位的 MCS-96 系列单片机则采用普林斯顿