基于单片机的智能交通灯控制系统设计论文8.docx

毕业设计（论文）专业班级学生姓名学号课题一基于单片机的智能交通限制系统（硬件）指导老师2012年6月II日基于单片机的智能交通限制系统摘要交通限制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。要保证高效平安的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必需通过确定的科技手段加以实现。本文在对目前交通限制进行深化分析的基础上，运用检测传感、实时调整智能化限制的实现技术，将传感器监测、实时调整车辆通行时间的算法与单片机限制作用相结合，提出了基于单片机的交通限制系统设计方案。8051单片机的交通灯限制系统由8051单片机、交通灯显示、LED倒计时、车流量检测及调整、违规检测、紧急处理、时间模式手动设置等模块组成。系统除基本交通灯功能外，还具有通行时间手动设置、可倒计时显示、急车强行通过、车流量检测及调整、交通异样状况判别及处理等相关功能。理论证明该系统能够简洁、经济、有效地疏导交通，提高交通路口的通行实力。本设计主要做了如下几方面的工作：一是确定系统交通限制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，二是进行传感器的硬件电路、显示电路等的设计和基本功能要求。关键词：交通限制，传感检测，AT89S51,倒计时显示AbstractTrafficcontrolsystemisamodernsocietywithlogistics,traveletcoftrafficdevelopmentauniquesetofpublicmanagementsystem.Toensuretheeffectivesafetytraffic,exceptforaseriesoftrafficrules,stillmustthroughcertaintechnologicalmeanstoachieve.Basedonanalysisoftrafficcontrol,basedonreal-timedetectionsensor,adjusttheimplementationtechnologyofintelligentcontrol,real-timemonitoring,sensoradjustvehiclestimealgorithmandsingle-chipmicrocomputercontrolfunctionisproposed,whichcombinesthetrafficcontrolsystembasedonsinglechipdesignscheme.The8051microcontrollercontrolsystemconsistsofthetrafficlightsdisplay,8051monolithicintegratedcircuits,andLEDthecountdown,trafficviolationdetection,emergencyadjustment,manualmode,timeasmodules.Inadditiontothebasictrafficfunctionoutside,stillhavetimetomanuallyset,canpassthecountdown,carthatforcedthroughtraffic,inspectionandadjustment,transportationandprocessingabnormaldiscriminantfunctions.Theoryshowsthatthesystemcansimple,economicandeffectiverelievestraffic,improvethecrossroadscapacity.Thisdesignmainlydothefollowingaspects:oneistheworkofthetrafficcontrolsystemdesign,includingthecrossroads,specificdesignandsystemshouldberestrictedwitheachfunction,twoisthatthesensor,thehardwarecircuitdesignofthecircuitandthebasicfunctionandrequirement.KeyWords:trafficcontrol,sensingdetection,displayandcountdown,AT89S51书目摘要IAbstractII1绪论11.1 单片机交通限制系统的选题背景11.2 单片机交通限制系统选题的现实意义11.3 国内外探讨现状及其发展3国内外交通限制技术3交通限制存在的问题61.4单片机交通限制系统主要探讨的内容72单片机交通限制系统总体设计82.1 单片机交通限制系统的通行方案设计82.2 单片机交通限制系统的功能要求92.3 单片机交通限制系统的基本构成及原理113系统硬件电路的设计123.1 系统硬件总电路构成及原理12系统硬件电路构成12系统工作原理133.2 AT89S51单片机简介133.2.1 述133.2.2 AT89S51芯片内部结构简介143.2.3 主要引脚功能163.2.4 AT89S51芯片最小系统183.3 其它硬件介绍及连接19车流量检测电路及模拟19违规检测电路及模拟22八段LED数码管23其它器件254系统软件程序的设计294.1 程序主体设计流程294.2 理论基础学问31定时器原理31软件延时原理31中断原理32消抖动程序32结论33致谢34参考文献3536附录英文文献资料及翻译1.1 单片机交通限制系统的选题背景随着人口快速的增多，交通工具的爆炸性的发展，以及道路资源的有限性，交通限制就应运而生，在人类的生活、工作环境中，交通扮演着极其重要的角色,人们的出行都无时不刻与交通打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展带动整个交通运输的发展，从而催生了单独的交通限制学问与管理机构。交通限制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。要保证高效平安的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必需通过确定的技术手段加以实现。现代人类科学技术，特殊是电子科学技术的发展和成熟能比较好的解决系统建立中硬软件方面要求的技术难题。目前，交通限制方面的探讨能完全实现自动智能化，甚至将整个区域整合成一个统一的系统范围，还能依据正常时段以及特定突发时段的状况进行科学的自动调整。交通对于社会的工业经济和人们的生活生产中有着特别重要的意义。随着单片机和传感技术的快速发展，自动检测领域发生了巨大变更，交通自动监测限制方面的探讨有了明显的进展，并且必将以其优异的性能价格比，逐步取代传统的交通限制措施。1.2 单片机交通限制系统选题的现实意义城市道路交通自动限制系统的发展是以城市交通信号限制技术为前导，与汽车工业并行发展的。在其各个发展阶段，由于交通的各种冲突不断出现，人们总是尽可能地把各个历史阶段当时的最新科技成果应用到交通自动限制中来，从而促进了交通自动限制技术的不断发展。早在1850年，城市交叉口处不断增长的交通就引发了人们对平安和拥堵的关注。世界上第一台交通自动信号灯的诞生，拉开了城市交通限制的序幕，1868年，英国工程师纳伊特在伦敦威斯特敏斯特街口安装了一台红绿两色的煤气照明灯，用来限制交叉路口马车的通行，但一次煤气爆炸事故致使这种交通信号灯几乎无影无踪了近半个世纪。1914年及稍晚一些时候，美国的克利夫兰、纽约和芝加哥才重新出现了交通信号灯，它们采纳电力驱动，与现在意义上的信号灯已经相差无几。1926年英国人第一次安装和运用自动化的限制器来限制交通信号灯，这是城市交通自动限制的起点。早期的交通信号灯运用“固定配时”方式实行自动限制，这种方式对于早期交通流量不大的状况曾起过确定的作用。但随着汽车工业的发展、交通流量增加、随机变更增加，采纳以往那种单一模式的“固定配时”方式已不能满意客观须要,于是一种多时段多方案的信号限制器起先出现并逐步取代了传统的只有一种限制方案的限制器。20世纪30年头初，美国最早起先用车辆感应式信号限制器，之后是英国，当时运用的车辆检测器是气动橡皮管检测器。车辆感应限制器的特点是它能依据检测器测量的交通流量来调整绿灯时间的长短，使绿灯时间更有效地被利用，削减车辆在交叉口的时间延误，比定时限制方式有更大的敏捷性。车辆感应限制的这一特点刺激了车辆检测器技术的发展。继气动橡皮管式检测器之后，雷达、超声波、光电、地磁、电磁、微波、红外以及环形线圈等检测器相继问世。当今在城市道路交通自动限制、交通监测和交通数据采集系统中，应用最广的是环形线圈车辆检测器。超声波检测器主要在日本等少数国家得到广泛应用。计算机技术的出现为交通限制技术的发展注入了新的活力，更是实现了以一个城市或者更大地域，而非简洁的一个路口的交通总体限制系统。1952年，美国科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了对交通信号机网的配时方案自动选择式信号灯限制，而加拿大多伦多市于1964年完成了计算机限制信号灯的好用化，建立了一套由IBM650型计算机限制的交通信号协调限制系统，成为世界上第一个具有电子数字计算机城市交通限制系统的城市。这是道路交通限制技术发展的里程碑。可以说，在近百年的发展中，道路交通信号限制系统经验了手动到自动，从固定配时到敏捷配时，从无感应限制到有感应限制，从单点限制到干线限制，从区域限制到网络限制的长远过程。交通限制探讨的发展，旨在解决人类交通因需求的增多而日益繁重带来的问题，局限于道路建设的短暂不足和交通工具的快速增长，就要使更多的车辆平安高效的利用有限的道路资源，避开因无序和抢行等无限制缘由造成的不必要堵塞甚至瘫痪，另外，针对整个交通线路车辆的多少实时调整和转移多条线路的分流也特别必要。交通网络是城市的动脉，象征着一个城市的工业文明水平。交通关系着人们对于财产，平安和时间相关的利益。具有优良科学的交通限制技术对资源物流和人们出行都是特别有价值的，保证交通线路的畅通平安，才能保证出行安逸，物流准时到位，甚至是生命通道的延长。1.3 国内外探讨现状及其发展国内外交通限制技术当今，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。但这一技术在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。这是世界上最早的交通信号灯。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O它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成,红色表示“停止”,绿色表示“留意”。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”。1918年，又出现了带限制的红绿灯和红外线红绿灯。带限制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过公路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。从1868年英国伦敦首次运用燃汽色灯信号以来，城市交通信号机由手动到自动，交通信号由固定周期到可变周期，系统限制方式由点控到面控，从无车辆检测器到有车辆检测器，经验了近百年的历史。到1963年加拿大多伦多市建立了一套运用H3M650型计算的集中协调感应限制信号系统，从而标记着城市道路交通信号系统的发展进入了一个新的阶段。各个时期典型交通信号系统得特征如附表所示。之后，美国、英国、德国、日本、澳大利亚等多家相继建成数字电子计算机区域交通限制系统，这种系统一般还配备交通监视系统组成交通管制中心。到80年头初，全世界建有交通管制中心的城市有300多个，代表了将来交通限制的发展方向。表Ll交通信号系统发展状况简称时间国别城市名称限制路数信号周期检测器限制方式点控1868英国伦敦燃气色灯单/1914美国克利夫兰电力色灯单/1926英国各城市单点定周期自动信号机单定/自动1928美国各城市感应式自动信号机单定气压式自动线控1917美国盐湖城手控干道协调系统6个定/人工线控1922美国休斯顿电子计时干道协调系统12个定/电动1928美国各城市步进式定时干道协调系统多个（线）变/电动面控1952美国丹佛市模拟计算机交通信号限制系统多个（网）变气压式计算机1963加拿大多伦多数字计算机集中协调感应限制信号系统多个（网）变电磁式计算机信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行实力，削减交通事故有明显效果。1968年，联合国道路交通和道路标记信号协定对各种信号灯的含义作了规定。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，除非另一种标记禁止某一种转向。左右转弯车辆都必需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，面对红灯的车辆必需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，但车辆已特别接近停车线而不能平安停车时可以进入交叉路口。在西方发达国家，交通限制系统基本上完成了由传统的交通限制系统向智能交通限制系统ITS的转变，而在我国，智能交通系统则刚刚处于起步阶段。对于传统的交通限制系统而言，对红绿灯一般采纳定时限制，无法对实际的交通流进行识别优化，以至于不能适应交通量的不确定性和随机性的缘由，往往造成交通资源的奢侈和道路的梗阻。而智能交通限制系统则在不产生大的硬件改动的状况下有效的提高效率。ITS：IntelligentTransportsystems0这一国际性术语于1994年被正式认定。在此之前，美国称这类技术或相关探讨项目为“智能车辆道路系统(IVHS)”(IntelligentVelIieleHighwaySystem)0日本将这类技术称为UTMS、VlCS等:欧盟则称之为“道路交通信息技术(RT1)”。国际标准化组织(ISO)为ITS设立的专项叫ISO/TC.204,运用的术语是“IrlCS(交通运输信息与限制系统)”。智能交通系统强调的是系统性、信息沟通的交互性以及服务的广泛性，其核心技术是电子技术、信息技术、通信技术、交通工程和系统工程。智能交通系统ITS是在较完善的道路设施基础上，将先进的电子技术、信息技术、传感器技术和系统工程技术集成运用于地面交通管理所建立的一种实时、精确、高效、大范围、全方位发挥作用的交通运输管理系统。在国内，受客观条件的制约，ITS起步比较晚，在20世纪90年头初，我国的相关学者起先意识到探讨和开发ITS的重要性。到90年头中期，由于受到国外ITS研发的影响，政府部门也起先重视对ITS的探讨，随后，又得到中心部门和部分地方政府的支持。1999年，我国成立了全国智能交通系统(ITS)协调指导小组及办公室，同年,又成立了全国智能交通运输系统(ITS)专家询问委员会，其中，同济高校、清华高校、北方交通高校、北京航空航天高校、吉林工业高校、东南高校等高校的有关专家为询问委员，并启动了国家“九五”科技攻关课题和国家“十五”科技攻关课题。目前，在对一些大中型城市引入的国外ITS进行探讨的基础上已经渐渐起先摸索开发设计适合自己国情的ITS系统。交通限制存在的问题我国城市交通运输的现状和存在的问题，借鉴国外城市交通管理的先进阅历，强调建立城市交通管理体制的重要性，提出加强城市交通探讨的交通规划，建立稳定的交通基础设施建设的资金出道，实行公交优先政策，建立先进的交通信息系统等对策。随着城市机动车增长速度的加快。1994年卧轨城市机动车保有量已接近500完辆。20世纪90年头以来，经济的发展加快，从1985年到1995年，机动车增长率达13%左右，近几年更是增多。然而，在此同时，城市道路建设规模也在加大，我国城市普遍存在道路密度,道路面积率偏低的问题，这是我国城市哟其是大城市有机的一个重要缘由。我国城市道路的密度只有6.8km每平方千米，而在20世纪80年头，世界发达国家就已到达20km每平方千米。20世纪90年头，我国部分城市道路面积率，北京为5.9%,上海为6.4%,而国外东京为13.8%,巴黎为25%,普遍高于我国。近几年，国家虽不断加大城市道路建设的力度，但仍赶不上车辆的增长速度，且与世界其他国家相比，差距仍很大。出租车以及公交的发展运营状况并不尽如人意，虽然车辆和线路长度增长，但运营速度成了瓶颈，新增的运力被运输效率低下所抵消。交通管理方面水平还欠发展，随着交通需求越来越旺盛，而我国城市中小交通管理和交通平安的现代化设施却做得不足。在车辆，道路和交通管理系统，城市交通信号限制系统，城市交通管制中应用人工智能技术，信息采集和信息供应技术等方面都与发达国家有很大差距。近几年，虽然有部分城市探讨和引进一些国外先进的交通信号管理系统，但是由于交通管理设施不足等缘由，我国交通事故率居高不下。城市车流行驶速度逐年下降，目前不少城市交通运量年年增长,但运输速度普遍下降，这都源于交通通行不佳。1.4 单片机交通限制系统主要探讨的内容基于整个交通限制系统的发展状况，本设计主要进行如下方面的探讨：用智能，集成，且功能强大的单片机芯片为限制中心，设计出一套十字路口的交通限制系统，以指挥该路口的实时通行状态。本设计主要做了如下几方面的工作：一是确定系统交通限制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，在这里，本设计除了有信号灯状态限制能实现基本的交通功能，还增加了倒计时显示提示，基于实际状况，又要求了对车流量检测及自调整模拟功能,违规检测及处理，紧急状况处理和键盘可设置等强大功能。二是进行智能传感器的硬件电路，显示电路等的设计对各器件的选择及连接，大体安排各个器件及模块的基本功能要求。三是进行软件系统的设计，对于本系统，本人采纳单片机汇编语言编写，对单片机内部结构和工作状况做了足够的探讨，了解定时器，中断以及延时原理，总体上完成了软件的编写。2单片机交通限制系统总体设计2.1 单片机交通限制系统的通行方案设计设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续确定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下图所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。交通状态从状态1起先变换,直至状态6然后循环至状态1,周而复始，即如图2.1所示：红绿黄红绿黄图2.1交通状态通过具体的路口交通灯状态的演示分析我们可以把这四个状态归纳如下：东西方向红灯灭，同时绿灯亮，南北方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时20秒。此状态下，东西向禁止通行，南北向允许通行。东西方向绿灯灭，同时黄灯亮，南北方向红灯亮，倒计时2秒。此状态下,除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。南北方向红灯灭，同时绿灯亮，东西方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时20秒。此状态下，东西向允许通行，南北向禁止通行。南北方向绿灯灭，同时黄灯亮，东西方向红灯亮，倒计时2秒。此状态下,除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。下面我们可以用图表表示灯状态和行止状态的关系如下：表2.1交通状态及红绿灯状态状态1状态3状态4状态6东西向禁行等待变换通行等待变换南北向通行等待变换禁行等待变换东西红灯1100东西黄灯0001东西绿灯0010南北红灯0011南北绿灯1000南北黄灯0100东西南北四个路口均有红绿黄3灯和数码显示管2个，在任一个路口，遇红灯禁止通行，转绿灯允许通行，之后黄灯亮警告行止状态将变换。状态及红绿灯状态如表2.1所不。说明：0表示灭，1表不亮。2.2 单片机交通限制系统的功能要求本设计能模拟基本的交通限制系统，用红绿黄灯表示禁行，通行和等待的信号发生，还能进行倒计时显示，车流量检测及调整，交通违规处理和紧急处理等功能。(1)倒计时显示倒计时显示可以提示驾驶员在信号灯灯色发生变更的时间、在“停止”和“通过”两者间作出合适的选择。驾驶员和行人普遍都情愿选择有倒计时显示的信号限制方式，并且认为有倒计时显示的路口更平安。倒计时显示是用来削减驾驶员在信号灯色变更的关键时刻做出困难推断的1种方法，它可以提示驾驶员灯色发生变更的时间，帮助驾驶员在“停止”和“通过”两者间作出合适的选择。(2)车流量检测及调整随着我国经济建设的蓬勃发展，城市人口和机动车拥有量在急剧增长，交通流量日益加大，交通拥挤堵塞现象日趋严峻，交通事故时有发生。车辆检测器作为智能交通系统的基本组成部分，在智能交通系统中占有重要的地位。现阶段，车辆检测器检测方式有很多，各有其优缺点，如红外线检测器、地磁检测器、机械压电检测器，磁频检测器、波频检测器、视频检测器等。一般车流量检测器采纳传感器+单片机+外围器件来实现。而且，目前国内运用的红绿灯都是固定的红绿灯时间，并自动切换。红灯时间和绿灯时间，是依据道口东西向和南北向的车流量，利用统计方法确定的。交通警察不断视察十字路口的两个方向，依据车辆密度和流速确定是否切换红绿灯，以保证最佳的道路交通限制状态。(3)时间手动设置除系统依据车流量自动限制调整，也可以通过键盘进行手动设置，增加了人为的可控性，避开自动故障和意外发生，并再紧急状态下，可设置全部灯变为红灯。键盘是单片机系统中最常用的人机接口，一般状况下有独立式和行列式两种。前者软件编写简洁，但在按键数量较多时特殊奢侈I/O口资源，一般用于按键数量少的系统。后者适用于按键数量较多的场合，但是在单片机I/O口资源相对较少而须要较多按键时，此方法仍不能满意设计要求。本系统要求的按键限制不多，且I/O足够，可干脆采纳独立式。(4)紧急处理交通路口出现紧急状况在所难免，如特大事务发生，救援车等急行车通过等，我们都必需尽量允许其畅通无阻，终归在这种状况下是分秒必争的，时时刻刻关系着公共财产平安，个人生死攸关等。由此在交通限制中增设禁停按键，就可达到想此目的。(5)违规检测交通规则必需人人遵守，但是违反规则，如闯红灯等，也时有发生，交警等交通管理人员虽然可以进行实时监管，但是耗费精力，在路口设置检测传感器就可以进行自动的警报提示。2.3 单片机交通限制系统的基本构成及原理单片机设计交通灯限制系统，可用单片机干脆限制信号灯的状态变更，基本上可以指挥交通的具体通行，当然，接入LED数码管就可以显示倒计时以提示行使者，更具人性化。本系统在此基础上，加入了违规检测电路和车流量检测电路为单片机采集数据，单片机对此进行具体处理，刚好调整限制指挥，为了超越视觉指挥的局限性，同时接上蜂鸣器，在听觉上加强了指挥提示作用。图2.2系统的总体框图据此，本设计系统以单片机为限制核心，连接成最小系统，由车流量检测模块，违规检测模块，和按键设置模块等产生输入，信号灯状态模块，LED倒计时模块和蜂鸣器状态模块接受输出。系统的总体框图如上所示。键盘设置模块对系统输入模式选择及具体通行时间设置的信号，系统进入正常工作状态，执行交通灯状态显示限制，同时将时间数据倒计时输入到LED数码管上实时显示。在此过程中还要实时捕获违规检测和紧急按键信号，以达到对异样状态进行实时限制的目的。急停按键和违规检测随时调用中断。在模式选择上，若为自动模式，将不断调用车流量检测模块对车流量进行检测统计，到达确定时间将修正通行时间一满意不同路况的须要。3系统硬件电路的设计3.1 系统硬件总电路构成及原理实现本设计要求的具体功能，可以选用AT89S51单片机及外围器件构成最小限制系统，12个发光二极管分成4组红绿黄三色灯构成信号灯指示模块，8个LED东西南北各两个构成倒计时显示模块，车流量检测传感器采集流量数据,光敏传感器捕获违规信号，若干按键组成时间设置和模式选择按钮和紧急按钮等，以及用1个蜂鸣器进行报警。系统硬件电路构成本系统以单片机为核心，组成一个集车流量采集、处理、自动限制为一身的闭环限制系统。系统硬件电路由车流量检测电路、单片机、违规检测电路,SS图3.1总体设计电路图Q8.其中PO,P2,用于送显两片LED数码管，Pl用于限制红绿黄发光二极管，XTALl和XTAL2接入晶振时钟电路，RESET引脚接上复位电路，P3.3即INTl接违规检测电路和P3.2即INTO接紧停/东西时间设置键J,PO.6,P0.7接车流量检测电路，P3.6接南北时间设置键S,P3.7接自动模式选择/返回键F,P3.4接蜂鸣器。系统工作原理系统上电或手动复位之后，系统等待模式选择设置键按下，模式分两种：红绿灯时间自动和红绿灯时间设置。若此时F键按下，则设置为自动模式，若此时按下的是S键，则设置为时间设置模式，依次按S若干次，J键若干次可设置好两个方向的红绿灯时间，再按F键确认。其实这个过程就是将存储时间值的寄存器进行设置，以及标记是否要进行车流量检测及调整。接下来，系统必需先显示状态灯及LED数码管，将状态码值送显Pl口，将要显示的时间值送显PO口和用P2来选通LED数码管的显示导通，在此同时以50ms为周期，用软件方法计时1秒，到达Is就要将时间值减1,刷新LED数码管。时间到达一个状态所要全部时间，则要进行下一状态推断及连接，并装入次状态的相应状态码值以刚好间值，当然，还要开启两个外部中断，其一为违规信号或禁停信号输入，一旦信号有效，中断起先，进入中断服务子程序，开启蜂鸣器禁止全部通行，当按下F键，中断结束返回。其二为车流量检测信号输入，若检测到车辆经过，进入相应的中断子程序，将存储车流量的计数器加1,然后中断结束返回。每满一个状态循环周期，若为自动模式，则须将检测到的车流量数据处理一次，推断两个方向的交通轻重缓急状况，再调整下次状态循环的红绿灯时间，以达到自动限制的目的。3.2AT89S51单片机简介单片机的概述单片微型计算机简称单片机，又称微限制器，嵌入式微限制器等，属于第四代电子计算机。它把中心处理器、存储器、输入/输出接口电路以及定时器/计数器集成在一块芯片上，从而具有体积小、功耗低、价格低廉、抗干扰实力强且牢靠性高等特点，因此，适合应用于工业过程限制、智能仪器仪表和测控系统的前端装置。正是由于这一缘由，国际上渐渐采纳微限制器(MCU)代替单片微型计算机（SCM）这一名称。“微限制器”更能反映单片机的本质，但是由于单片机这个名称已经为国内大多数人所接受，所以仍沿用“单片机”这一名称。单片机的主要特点有：1）具有优异的性能价格比。2）集成度高、体积小、牢靠性高。3）限制功能强。4）低电压，低功耗。AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CM0S8位单片机，片内含4kbytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采纳ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集FlaSh程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中,ATMEL公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可为您供应很多高性价比的应用场合，可敏捷应用于各种限制领域。3.2.2AT89S51芯片内部结构简介 中心处理器：中心处理器（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负责限制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和限制输入输出功能等操作。 数据存储器（内部RAM）：数据存储器用于存放变更的数据。AT89S51中数据存储器的地址空间为256个RAM单元，但其中能作为数据存储器供用户运用的仅有前面128个，后128个被专用寄存器占用。 程序存储器（内部ROM）：程序存储器用于存放程序和固定不变的常数等。通常采纳只读存储器，且其又多种类型，在89系列单片机中全部采纳闪存。AT89S51内部配置了4KB闪存。 定时/计数器（ROM）：定时/计数器用于实现定时和计数功能。AT89S51共有2个16位定时/计数器。 并行输入输出(I/O)口：8051共有4组8位I/O口(POPUP2或P3),用于对外部数据的传输。每个口都由I个锁存器和一个驱动器组成。它们主要用于实现与外部设备中数据的并行输入与输出，有些I/O口还有其他功能。 全双工串行口：A89S51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，该串行既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器运用。 时钟电路：时钟电路的作用是产生单片机工作所须要的时钟脉冲序列。 中断系统：中断系统的作用主要是对外部或内部的终端恳求进行管理与处理。PO.O-PO.7P2.o-P2.7一一 般.RAM地址奇存器ip ptUUEPROMI通道0亚动器I I通道2驱动器I ROMe o o程序地址寄存器PSEN- ALE-EA-RST-定时和控制逻辑指令寄存器I OSCXTALl TDP XTAL2中断、串行口 定时器逻辑ZXZ堆核指针程序计数器PCDPTRI通道1锁存器I I通道3锁存器I IrI通道1驱动器I I通道3驱动器仲并用-用-用-用-口Pl. 0Pl. 7P3. 0-P3. 7 ECCCL,八AT89S51结构框图JLJLJLJL图3.2AT89S51系列单片机的内部结构示意图AT89S51共有5个中断源，其中有2个外部中断源和3个内部中断源。主要引脚功能AT89S51引脚图如图3.3所示:(TN) P1.OC (T2 EX) P1.1 CP1.2C P1.3(Z P1.4C(MOSI) P1.5C (MISO) Pl .6 匚(SCK) Pl 7 C RSTC(RXD) P3.OC (TXD) P3.1 C (FJT) P3.2C (NTT) P3 .3 匚(TO) P3.4C(T1) P3.5C(WR) P3.OC (RU) P3.7CXTAg 匚 XTAL1 C GNDC V PO O (ADO) PO.1 (AD1) PO.2 (AD2) PO.3 (AD3) PO.4 (AD4) PO.5 (AD5) PO.6 (AD6) PO.7 (AD7) EVPP2)AL曰 PRDG PSER P2.7 (A15) P2. (A14) P2.5 (A13) P2.4 (AIN)1 P2.3 (All) P2.2 (AlO) P2.1 (AO)ZJ P2.O (AS)图3.3引脚图 VCC：电源电压 GND：地 PO：PO口是一组8位漏极开路型双向I/0口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 Pl：Pl是一个带内部上拉电阻的8位双向I/0口，Pl的输出缓冲级可驱动（汲取或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口运用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）oFlash编程和程序校验期间，Pl接收低8位地址。表3.1具有其次功能的Pl口引脚端口引脚其次功能：Pl.5MOSI（用于ISP编程）Pl.6MOSI（用于ISP编程）Pl.7MOSI（用于ISP编程）P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（汲取或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口运用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）o在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR指令）时,P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MoVXRi指令）时，P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中P2寄存器的内容），在整个访问期间不变更。FIaSh编程或校验时，P2亦接收高位地址和其它限制信号。 P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/0口。P3口输出缓冲级可驱动（汲取或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）oP3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的其次功能，如下表所示：表3.2具有其次功能的Pl口引脚端口引脚其次功能：P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INTO（外中断0）P3.3/INTl（外中断1）P3.4TO（定时/计数器0外部输入）P3.5Tl（定时/计数器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口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的限制信号。 RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。WDT溢出将使该引脚输出高电平，设置SFRAUXR的DISRTO位（地址8EH）可打开或关闭该功能。DISRTO位缺省为RESET输出高电平打开状态。 ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要留意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FIaSh存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的DO位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。忘而程序储存允许（E加）输出是外部程序存储器的读选通信号，当T