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基于单片机的交通灯系统设计.doc
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2023-07-01
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基于单片机的交通灯系统设计.doc
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1
基于 51 单片机的交通灯设计
1 前言
近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控
制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往
作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构
软硬件结合,加以完善。
十字路口车辆穿梭,行人熙攘,车行车道,人行人道,有条不紊。那么靠什
么来实现这井然秩序呢?靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制
方式很多,在学习了单片机的有关知识之后,运用相关知识来设计完成交通信号
灯。
2 功能概述
2.1 设计任务:通灯的硬件和软件设计
2.2 设计目的
1.进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理。
2.掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性,控制方法。
3.通过课程设计,掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术,了解有关
电路参数的计算方法。
4.通过实际程序设计和调试,逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。
5.通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程,为我们今后从事相应工作
打下基础。
3 设计思路
按照常规我们假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态为状态 1,南北
方向绿灯通车,东西方向红灯。经过过一段时间(55S)转换状态 2,南北方向
由绿灯转亮黄灯,延时 5S,东西方向仍然红灯。再转换到状态 3,东西方向绿灯
通车,南北方向红灯。过一段时间(55S)转换到状态 4,东西方向由绿灯转亮
黄灯,延时 5S,南北方向仍然红灯。最后循环至南北绿灯,东西红灯。在这些
状态下,有时钟倒数计时。当按下 S1 键时,进入绿灯时间设置模式,第二次按
下 S1 键,进入黄灯设置模式,第三次按下 S1 键,设置时间结束。
2
4 芯片介绍
AT89S52 是一个低电压,高性能 CMOS 8 位单片机,片内含 8k bytes 的可反
复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器(RAM),
器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准 MCS-51 指
令系统,片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元,功能强大的 AT89S52 单
片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89S52 有 40 个引脚,32 个外
部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含 2 个外中断口,3 个 16 位可编程定时计
数器,2 个全双工串行通信口,2 个读写口线,AT89S52 可以按照常规方法进行编
程,也可以在线编程。其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起,特别是
可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。
主要功能特性:
• 兼容 MCS51 指令系统
• 8k 可反复擦写(>1000 次)Flash ROM
• 32 个双向 I/O 口
• 256x8bit 内部 RAM
• 3 个 16 位可编程定时/计数器中断
• 时钟频率 0-24MHz
• 2 个串行中断
• 可编程 UART 串行通道
• 2 个外部中断源
• 共 6 个中断源
• 2 个读写中断口线
• 3 级加密位
• 低功耗空闲和掉电模式
• 软件设置睡眠和唤醒功能
3
5 硬件设计
6 软件程序设计
6.1 定时器初始化
定时器/计数器是单片机中最常用、最重要的功能模块之一,本次实训通过
交通灯控制器实例来演示定时器的使用。首先介绍交通灯以及定时器/计数器的
基础知识,接着介绍本实例的硬件电路构成,然后逐步分析定时器的编程以及程
序的全貌。
定时器/计数器的 4 种工作方式下的逻辑结构如表所示。
M1
M2
工作方式
0
0
方式 0,为 13 位定时器/计数器
0
1
方式 1,为 16 位定时器/计数器
1
0
方式 2,为初值自动重装的 8 位定时器/计数器
1
1
方式 3,仅 T0 有效,将 T0 分为两个 8 位定时器/计数器
定时器工作在工作方式 1,是初值自动重装的 16 位定时器/计数器,在 12MHz
晶振条件下,16 位定时器的最长定时时间是 65.535ms,为了方便计算取定时时
间为 1ms,所以,定时 1s 需要定时器中断 100 次。
下面计算定时器的初值。定时器初值 TC=M-T/t=65535-1000/1=64535,因此
TH0=d8H,TL0=f0H.
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