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1、单片机交通灯控制系统研究摘要：基于51单片机的智能交通灯系统，设计实现了交通灯的数字器件动态显示倒数，实现了行人开关交通灯的状态功能。使交通灯愈加人性化。设计成本低，构造简单，操作可靠，易于扩展。关键词：单片机；自动控制；交通灯本次设计选择AT89C51芯片，AT89C51单片机是MCS-51系列单片机中的一个机种，该单片机能够提供下面标准功能：4kBFlash闪速存储器，256B片内数据存储器，32个I/O口线，两个16bit定时/计数器，一个两级外部中断构造，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作形式。空闲方
2、式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位1。上述功能非常合适实现本设计的要求，故选择AT89C51单片机。2最小应用系统的设计2.1时钟电路的设计由于AT89C51单片机内含有片内振荡器及时钟电路且该系统中单片机单机工作，故采用内部时钟方式。外部选择振荡频率位12MHz的石英晶体，由XTAL1端向单片机送入振荡脉冲，由单片机内部触发器二分频后成为单片机时钟脉冲2。微调电容选择两个22pF的普通非电解电容。电路详细设计为，AT89C51第18脚和第19脚跨接12MHz晶振，并
3、分别通过电容C1和C2接地，C1和C2取值为22pF。2.2复位电路的设计本设计选择按键复位方式，当按下BUTTON0后，RST引脚出现高电平使单片机复位。其中C3选择10F电解电容，R2阻值设定位1k，R3阻值设定为10k。电路基本连接关系为，5V电源通过电解电容C3接电阻R1接地，C3为5F，R1为500，按钮Button0跨接在C3上。单片机AT89C51第9脚RST，连在电容C3和电阻R1之间。当按钮Button0按下，电容C3短路，5V接在RST上单片机复位。按钮松开RST通过R1接地，单片机正常工作。2.3倒计时显示电路的设计向交通灯倒计时秒数，共需要八位七段数码显示。采用静态显示
4、方式过于占用I/O口资源，显然不现实，故本设计选用四个两位七段数码动态显示倒计时。在设计中统一使用7SEG-MPX2-CA共阳极数码器件，通过查表法将值在数码器件上显示。其中单片机的P1口为字形码输入端，P2口得到低两位为字选段输入端，选入端高电平有效。使用端子DEFAULT与单片机P1口与P2口通过驱动相连。2.4交通指示灯的设计本设计中，各路通灯使用各色LED灯代替。使用红，黄，绿三种颜色的LED灯，采用共阳极接法，当P0口输出低电平，LED点亮。为防止LED器件被烧坏，还应在阳极与电源之间加上限流电阻，但该电阻不易过大否则导致电路驱动能力缺乏，在P0口输出地点平常也不发光。在本设计中，电
5、阻选取200。此外，由于LED与单片机P0口相连，P0口无法单独输出高电平，所以还应该在P0口处设置上拉电阻阻排。P0.0P0.4口分别于车行道绿灯、车行道黄灯、车行道红灯、人行道绿灯、人性道红灯相连接。2.5行人中断电路的设计行人中断为本设计的亮点，由于外部中断为低电平有效，当按钮被按下时，大地向P3.3口输出低电平，使中断开场响应。电路设计为5V电源通过1k电阻，接到单片机P3.3，P3.3通过10F电容接地，按钮BUTTON1跨接在电容上。2.6电源模块的设计本设计的电源模块采用一个稳压装置将200V沟通电转化成5V直流电压，首先通过变压器将220V沟通电变为18V沟通电，经过整流滤波后
6、到达稳压器，再经过滤波后输出为5V的直流电。该模块电路图见图2，沟通220V通过1A保险丝连接8W变压器，通过桥式整流，2200F电解电容，0.33F陶瓷电容滤波，连接到三端稳压器7805，在输出端再进行滤波，接0.33F陶瓷电容和1000F/25V电解电容。2.7器件汇总单片机AT89C511片，电阻10k1只，电阻1k2只，电阻20010只，发光二极管红色LED-RED4只，发光二极管黄色LED-GREEN2只，发光二极管绿色LED-YELLOW4只两位七段数码器件显示器7SEG-MPX2-CA4只，按钮3个，陶瓷电容10pF2只，电解电容10F2个，排阻RESPACK-71个，8W变压器
7、220V/6V1只，整流桥1个，LM78051只。3软件的设计本次设计中软件主要能够分为初始化程序，数码显示子程序，定时中断0服务程序，外部中断1服务程序，定时中断1服务程序五个部分。初始化程序的作用是设置程序各个循环参数，并且设置中断参数，装填定时初始值初始化堆栈。数码显示子程序的作用是将显存中存放的非压缩BCD码送到通过远程查表的方法送入数码器件，在数码器件上显示数字。定时中断0服务程序是这个设计的主体，主要的逻辑判定都在这个服务程序中完成，利用定时中断和条件转移语句能够实现1s执行一次其中的程序。每执行一次操作，则TIME加一，利用对TIME数值的判定就能够实现交通灯各个状态的切换。再条
8、件转移语句的选择上，由于CJNE再判定后不会改变操作数的值，故需要累积判定的数均使用CJNE指令。但是由于地址不能之间做CJNE指令的操作数，应先将地址内的值给A，然后再用条件转移语句进行判定。外部中断1服务程序的作用关闭定时/计数器0，打开定时/计数器1。让原来的计数循环暂停工作，开场一个10s的新运行周期。定时中断1服务程序是本设计的亮点所在，它的功能是在原倒计时不丢失的情况下开场一个新的倒计时。当倒计时结束后能够从原来中断的地方继续工作。借助这个子程序，能够实现这个交通灯的人性化控制。由于技术的尖端，单片机的应用越来越深化，目前，单片机已成为人数最多、应用最广泛的计算机3-5。本设计基于51单片机设计的智能交通灯系统，实现了交通灯的数字器件动态显示倒数，实现了行人开关交通灯的状态功能，使交通灯愈加人性化，促进了行人与汽车的和谐。该设计成本低，构造简单，操作可靠，易于扩展。