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(绝对实用)基于51单片机及数字电路的两种智能交通灯仿真与设计 西南交通大学.pdf
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(绝对实用)基于51单片机及数字电路的两种智能交通灯仿真与设计 西南交通大学.pdf(绝对实用)基于51单片机及数字电路的两种智能交通灯仿真与设计 西南交通大学.pdf(绝对实用)基于51单片机及数字电路的两种智能交通灯仿真与设计 西南交通大学.pdf(绝对实用)基于51单片机及数字电路的两种智能交通灯仿真与设计 西南交通大学.pdf(绝对实用)基于51单片机及数字电路的两种智能交通灯仿真与设计 西南交通大学.pdf(绝对实用)基于51单片机及数字电路的两种智能交通灯仿真与设计 西南交通大学.pdf(绝对实用)基于51单片机及数字电路的两种智能交通灯仿真与设计 西南交通大学.pdf(绝对实用)基于51单片机及数字电路的两种智能交通灯仿真与设计 西南交通大学.pdf
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附件二:
□ 规定类
□ 自选类
西南交通大学电气工程学院实验竞赛月活动
实验(作品)报告
作品名称: 智能交通灯的设计、仿真及实践
专 业: 电气工程及其自动化
队员姓名:
指导老师:
作品完成起止时间: 2012 年 4 月 13 日起至 5 月 10 日止
2012 年 3 月
35-1
一、课题的由来
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。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。它由红绿两色旋转式方形玻璃
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”。
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。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。
二、课题的目的、意义
为了使行人通过十字路口时更加方便、安全,也使车辆通行秩序化、规范化,就必须设计
出更加完善、更加人性化和更加规范化的交通灯,以保障行人和车辆的安全通行,减少社会公
共财富的流失。
我们为了使通行更加方便,在实现交通灯的基本功能的前提下,增设了蜂鸣器,这不仅能
给行人以提示,更能引导盲人安全通过十字路口,而且蜂鸣器的声音也能是司机保持警惕,大
幅度增加了十字路口交通的安全性。我们设计的单片机控制交通灯就是基于信号灯,同时也加
入了个性元素。
三、人员分工
蔺子 存:实现对 交通灯电路 的仿真, 程序的编写 及修改,绘 制并制作印 制板;
俞宙 杰:实物制 作与连接, 程序的编 写及修改;
王竞 远:结题报 告的编写, 程序的编 写及修改。
四、实验原理及预期结果
35-2
在本次实验中,本队本队使用了单片机和数字电
路两种仿真方式设计出了较为合理的交通灯方案,我
们也对传统交通灯进行了适当改进,使其更适应当今
复杂多变的交通环境。
(一)基于单片机原理的智能交通灯设
计仿真与实践
1、单片机简介
单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模
集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU
随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中
断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动
电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器
等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统
。
AT89C51 是一种 带 4K 字节 FLASH 存储 器( FPEROM —Flash Programmable and Erasable
Read Only Memory )的低电 压、高性 能 CMOS 8 位 微处理器 ,俗称单片 机。 AT89C2051
是一 种带 2K 字节闪存可 编程可擦除 只读存储 器的单片机 。单片机的 可擦除只读 存储器
可以 反复擦 除 1000 次。该 器件采 用 ATMEL 高 密度非易失 存储器制造 技术制造, 与工业
标准 的 MCS-51 指令集和输 出管脚相兼 容。由于 将多功能 8 位 CPU 和 闪烁存储器 组合在
单个 芯片中 ,ATMEL 的 AT89C51 是一种高 效微控制器 ,AT89C2051 是它的一 种精简版本 。
AT89C 单片 机为很多嵌 入式控制系 统提供了一 种灵活性高 且价廉的 方案。外形及 引脚排
列如 图所示。
管脚说明:
VCC:供电电压。
GND:接地。
P0 口:P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口,每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第
一次写 1 时,被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地
址的第八位。在 FIASH 编程时,P0 口作为原码输入口,当 FIASH 进行校验时,P0 输出原码,
此时 P0 外部必须被拉高。
35-3
P1 口:P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门
电流。P1 口管脚写入 1 后,被内部上拉为高,可用作输入,P1 口被外部下拉为低电平时,将
输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时,P1 口作为第八位地址接收。
P2 口:P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P2 口缓冲器可接收,输出 4 个 TTL 门
电流,当 P2 口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,
P2 口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储
器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时,P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,
它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2 口输出其特殊功能寄存
器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3 口:P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口,可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3
口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,
P3 口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口,
所示:
口管脚 备选功能
P3.0 RXD(串行输入口)
P3.1 TXD(串行输出口)
P3.2 /INT0(外部中断 0)
P3.3 /INT1(外部中断 1)
P3.4 T0(记时器 0 外部输入)
P3.5 T1(记时器 1 外部输入)
P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)
P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)
P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在
FLASH 编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信
号,此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注
意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH
地址上置 0。此时, ALE 只有在执行 MOVX,MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外,该引脚被略微
拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止,置位无效。
/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN
有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN 信号将不出现。
如下表
35-4
/EA/VPP:当/EA 保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有
内部程序存储器。注意加密方式 1 时,/EA 将内部锁定为 RESET;当/EA 端保持高电平时,此
间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间,此引脚也用于施加 12V 编程电源(VPP)。
XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:来自反向振荡器的输出。
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。
2、Proteus7 与 Keil3 C51 的
及仿真
Proteus 软件是英国 Labcenter
electronics 公司出版的 EDA 工具软
它不仅具有其 它 EDA 工具软件的
功 能 , 还 能 仿 真 单 片 机 及 外 围 器
它 是 目 前 最 好 的 仿 真 单 片 机 及 外
件的工具。虽 然目前国内推广刚起
原理
件 。
仿 真
件 。
围 器
步 ,
但已受到 单片机爱好者、从事 单片机教学的教师、致 力于单片机开发应用 的科技工作者
的青睐 。Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿 真软件 ),从原理图布图 、代码调试到单片
机与外围电路 协同仿真,一键切换到 PCB 设计,真正实现了 从概念到产品的完整设计。
是目前世界上 唯一将电路仿真软件、 PCB 设计软件和虚拟模型仿真软 件三合一的设计平
台,其处理 器模型支持 8051、HC11 、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33 、AVR、ARM、8086 和
MSP430 等, 2010 年又增加了 Cortex 和 DSP 系列处理器,并持续增加 其他系列处理器模
型。在编译方 面,它也支持 IAR、Keil 和 MPLAB 等多种 编译器。
Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统,
与汇编相比,C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势,因而易学易用。
Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的
完整开发方案,通过一个集成开发环境(uVision)将这些部分组合在一起。运行 Keil 软件需
要 WIN98、NT、WIN2000、WINXP、WIN7 等操作系统。如果你使用 C 语言编程,那么 Keil 几乎
就是你的不二之选,即使不使用 C 语言而仅用汇编语言编程,其方便易用的集成环境、强大的
软件仿真调试工具也会令你事半功倍。
Keil3 C51 与 Proteus 的联调:
35-5
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