基于单片机的智能交通灯的设计.doc

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 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. 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