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基于单片机的智能交通灯的设计.doc
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1总体介绍 1.1 芯片简介 AT89C5X芯片简介,AT89C51是AT89C5X系列单片机的典型产品,我们以这一代表性的机 型进行系统的讲解。AT89C51单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(R AM)、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(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。 AT89C51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。 AT89C51共有4096个8位掩膜ROM,用于存放用户程序,原始数据或表格。 AT89C51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。 AT89C51共有4组8位I
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基于单片机的智能交通灯的设计
1 总体介绍
1.1 芯片简介
AT89C5X 芯片简介,AT89C51 是 AT89C5X 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讲解。AT89C51 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(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。
AT89C51 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。
AT89C51 共有 4096 个 8 位掩膜 ROM,用于存放用户程序,原始数据或表格。
AT89C51 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。
AT89C51 共有 4 组 8 位 I/O 口(P0、P1、P2 或 P3),用于对外部数据的传输。
AT89C51 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。
AT89C51 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。
AT89C51 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 AT89C51 单片机需外置振荡电容。
1.2 技术指标
用 AT89C51 单片机设计一个智能交通灯控制系统,使其能模仿城市十字路口
交通灯的功能,并对满足特殊的控制要求。每条道路上各配有一组红、黄、绿交
通信号灯,其中红灯亮,表示该道路禁止通行;黄灯亮表示该道路上未过停车线
的车辆禁止通行,已过停车线的车辆继续通行;绿灯表示该道路允许通行。该电
路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换,实现十字路口自动化。
交通等示意图如图 1-1 所示
1
基于单片机的智能交通灯的设计
图 1-1 交
通灯示意图
1.3 设计指标
该控制系统能控制东西南北四个路口的红黄绿灯正常工作。东西和南北方向
分时准行和禁行。两垂直方向的准行时间均为 60s 或 120s,可以进行控制转换。准
行方向亮绿灯与禁行方向亮绿灯 55s 后,四个产品同时加亮一黄灯进行闪烁,以警
告车辆及行人,准行方向与禁行方向即将改变。四个道口用数码管显示路人行或
禁行的剩余时间
在交通情况特殊情况下可以通过 K1、K2、K3 按键对交通灯进行控制。
当有紧急情况发生时按下 K1 键四个路口同时加亮黄灯进行闪灯且倒计时显示
关闭。黄灯闪烁完毕后四路口全变红灯禁行,处理紧急情况。
有某方向上车辆过多 ,可以使用 K2、K3 键控制东西或南北方向通行,另一
方向禁行。按下控制键后先在四个路口加 5s 的黄灯闪烁.
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基于单片机的智能交通灯的设计
2 系统硬件电路的设计
2.1 AT89C5X 单片机内部结构及引脚
在 AT89C5X 系列单片机中,有 2 个系列:子 51 系列和 52 子系列。每个系列
有若干种型号。51 系列有 AT89C51、8751 和 8031。
我们以 AT89C5X 系列单片机的典型型号 AT89C51 为例来介绍其结构和功能。
AT89C5X 的内部结构框图 2-1 如下:
图
2- 1
AT89C51 单片机内部结构
分析上图,并按其功能部件划分可以看出,AT89C5X 系列单片机是由 8 大部
分组成的,分别为:一个 8 位中央处理器 CPU(又成为微处理器)、128 个字节的
片内数据存储器 RAM、4KB 的片内程序存储器 ROM 或 EPROM、18 个特殊功能
寄存器 SFR、4 个 8 位并行输入输出 I/O 接口、1 个串行 I/O 接口,完成单片机与其
他微机之间的串行通信、2 个定时器/计数器 T0、T1、一个具有 5 个中断源,2 个
可编程优先级的中断系统。 它可以接收外部中断申请、定时器/计数器中断申请和
串行口终端申请。
AT89C5X 系统的引脚说明: AT89C5X 系列单片机中的 8031、AT89C51 及
8751 均采用 40Pin 封装的双列直接 DIP 结构,图二是它们的引脚配置,40 个引脚
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基于单片机的智能交通灯的设计
中,正电源和底线两根,外置石英振荡器的时钟线两根,4 组 8 位共 32 个 I/O 口,
中断口线与 P3 口线复用。
8951 的复位方式可以自动复位,也可以是手动复位。除此之外,RESET 是复
用引脚,Vcc 掉电其间,此引脚可以接备用电源,以保证单片机内部 RAM 的数据
不丢失。
在编程时,EA/Vpp 脚还需加上 21V 的编程电压。AT89C51 的引脚图如图 2-2
所示
图 2-2 AT89C51 引脚
图
振荡器特 性 : XTAL1
和 XTAL2 分 别为反向放大
器的输入和输 出。该反向放
大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源
驱动器件,XTAL2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,
因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
芯片擦除: 整个 EPROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号
组合,并保持 ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。在芯片擦除操作中,代码阵列
全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前,该操作必须被执行。
2.2 单片机的特点与应用
单片机的特点:控制功能强、抗干扰性强,可靠性高,工作温度范围宽、开
发周期短,性价比高,易于产品化。
单片机的应用领域:智能化仪表、实时工业控制、机电一体化产品、智能接
口、办公自动化、商业营销、家用电器。
2.3 主控制系统
4
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