基于单片机的十字路口交通灯的毕业设计.docx

太及科技大号毕业设计（论文）设计（论文）题目：基于单片机的交通控制系统设计专业名称过程装备与控制工程班级装控1321班学生姓名徐令学号202321222118指导教师卫明社二0一五年六月太原科技大学毕业设计论文）任务书学院（立属系）：化学与生物工程学院机电工程系时间：2015年02月24日学生姓名徐今指导教师卫明社设计（论文）题目基于单片机的交通控制系统设计主要研究内容1 .利用单片机对具有主、次干道的十字路口的交通灯进行控制：2 .研究单片机控制的原理，并选择系统的单片机型号：3 .设计内容对现有控制方案进行改良，增加一些功能，使得车流量大时的十字路口能够很好的应对路面上的突发情况:4 .最终到达疏导交通流量、提高道路通行能力的目的。研究方法1 .通过检索网络、图书馆等处的资料研究十字路口交通灯的控制原理；2 .设计交通灯硬件电路，并利用PrOteUS仿真调试；3 .设计交通灯软件程序，并利用Keil调试:4 .系统调试。主要技术指标或研究目标】1 .研究十字路口交通灯系统；2 .通过利用PrOteUS软件，研究交通灯系统各模块硬件电路；3 .根据系统各模块不同效劳功能，开发交通灯各模块系统软件。主要参考文献口林立，张俊亮，曹旭东，等.单片机原理及应用：基于PrOtUeS和KeiICMJ.北京：电子工业出版社，2023.7.李明，毕万新，等.单片机原理与接口技术M.大连：大连理工大学出版社，2023.1.周立功等编株单片机实验与实践M.北京：北京航空航天大学出版社，2023.11.4侍金凤.基于51单片机的交通灯智能控制系统J.科技信息,2023（33）:5354.目录第1章绪论21.1 单片机认识21.2 单片机的应用21.3 诞生背景和开展状况21.4 课题研究的背景及意义21.5 课题的研究内容31.6 课题的总体设计方案3第2章方案论证与设计42.1 电源提供方案42.2 显示界面方案52.3 输入方案5第3章交通灯系统简介53.1 十字路口交通灯简介63.2 十字路口交通灯系统的原理详述63.3 十字路口交通灯系统的功能详述7第4章系统硬件设计104.1 主控中心AT89S51芯片104.2 复位电路124.3 时钟电路134.4 按键电路134.5 数码管显示电路144.6 信号灯显示电路154.6.1 机动车信号灯154.6.2 行人信号灯164.7 盲人提TF音电路164.8 硬件系统总体电路图164.8.1 仿真软件ProteUS软件164.8.2 硬件系统总电路图17第5章系统软件程序设计175.1 系统软件总体概述175.2 定时中断效劳程序模块程序设计175.2.1 复位模块程序设iT75.2.2 外部中断模块程序设计175.3 程序延时185.3.1 定时器Tl的程序流程图185.3.2 软件延时185.4 数码管显示模块程序设计195.5 蜂鸣器提示模块程序设计195.6 系统程序调试19第6章结论20参考文献20致谢20附录A系统程序21附录B英文文献及翻译26基于单片机的交通控制系统设计摘要进入新世纪以来，世界经济开展迅猛，从而带动了以出行、物流为主的交通行业的蓬勃开展，而对交通灯的控制是一种对群众进行管理的公共系统手段。平安并且高效的公共交通秩序，必须以一系列强制的交通规那么作为根底保障，同时利用新兴的高科技方式进行有效的实施。本文就是利用单片机对具有主次干道的十字路口的交通灯进行控制，从而到达符合当今社会低本钱化的需求。本系论文所设计系统采用AT89S51单片机为核心，结合特殊情况的时钟电路、控制电路、七段数码管、盲人提示音及信号灯显示电路，从而设计出以高效率、便捷为宗旨的交通灯控制系统，如果万-遇到突发的特殊情况，可以通过人来控制交通从而到达解决交通堵塞的问题，使整个电路设计简单，且在现实生活中容易实现。本设计主要做了如下几方面的工作：1 .本次设计首先在Keil软件的环境下进行语言编程，之后通过编译调试后，生成单片机下载的HEX（十六进制）文件；2 .设计的硬件电路图是在PrOteUS软件中进行绘图；3 .本次设计通过把Keil和Proteus这两个软件有效地结合起来，从而建立起虚拟系统来实现对本次设计的联合仿真。关键词：智能交通系统特殊情况控制七段数码管信号灯蜂鸣器IntelligentTransportation-controlSystemBasedonSingle-chipComputerAbstractIntelligentTransportation-controlSystemisamodemsocietywithlogistics,traveletcoftrafficdevelopmentauniquesetofpublicmanagementsystem.Toensuretheeffectivesafetytraffic,exceptforaseriesoftrafficrules,stillmustthroughcertaintechnologicalmeanstoachieve.ThispaperistheuseofSingle-chipComputeronprimaryandseconda*yroadscrossroadstrafficlightforintelligentcontrol.UsingSingle-chipComputeraccordswiththeintelligenceoftoday5ssociety,thedemandoflowcost.ThesystemusesAT89S51Single-chipComputerasthecore,combinewiththespecialcontrolcircuit(Keycontrolcircuitandresetcircuit),clockcircuit,?sectionsofnumericalcodetubesandtrafficlightdisplaycircuit,designedinhumanizationanandintelligenttrafficlightsforthepurposeofcontrolsystem.Ifwemeetthespecialcircumstances,wecancontrolthetrafficjamwithkeyboard.Makingthewholecircuitissimpleandeasytorealize.Thesedesignsmainlydothefollowingaspects:1. ProgrammingarecompiledanddebuggedundertheenvironmentofKielsoftwarecreatesaHEXfilethatwillbedownloadedbySingle-chipComputerlater.2. HardwareschematicdiagramsareestablishedwithProteussoftware.3. ThroughProteusandKeilcombinedwiththeVirtualsystemtoestablishthejointsimulation.Keywords：Transportation-controlSystemthespecialcontrolcircuitthe7sectionsofnumericalcodetubestrafficlightdisplaybuzzer第1章绪论1.1 单片机认识MCS-51单片机是Intel公司推出的继MCS-48系列8位单片机之后的高档8位单片机山。89S51是一种与工业8OC51系列产品的指令和引脚能够到达完全兼容，并且具有相对较高性能，能耗较低的CM0S8位微控制器。89S51同时也是一种能够4K在系统可编程的FIaSh存储器，它是利用Atmel公司提供单位具有不容易丧失，高密度存储器技术制造而成的。其中在单芯片上，拥有灵活小巧的8位CPU以及在系统可编程Flash,这让AT89S51为许多嵌入式控制系统提供灵活性高、高效率的解决方案。1.2 单片机的应用单片机是为了满足工业测控的需要而产生的，其中最能反映它功能的名称是在一个应用系统中，Single-chipMiCro-ControlIer。根据对所测控系统的要求和特点，以及单片机在实际应用中所发挥的作用，将单片机分为多机和单机的应用两大类，其中在智能仪表、智能产品、智能接口等领域，单片机的在单机都取得了广泛的应用，本次设计主要是对单片机的单机应用局部进行研究。1.3 诞生背景和开展状况红绿灯是一种用来显示不同颜色的灯光交互更迭的信号,通常设置在有交叉的公路的交岔路口，并将道路的通行信息传达给司机和行人，从而到达约束他们的行止及转向的交通管理装置。在19世纪初交通灯最早出现在英国，而我国的交通灯最早是在上海的英租界出现的。交通灯主要是用来指示通过路口的行人及车辆的能够及时注意、行进、停止，获得良好的交通秩序，它主要是由绿、黄、红三种颜色的灯光外加相关辅助的音响设施组成。在过去的数十年里，随着科技的进步，国民生活水平的提高，国民经济的快速开展，公共车辆和私家车也越来越多，这无疑给我国的交通系统带来了沉重的压力，随之而来的问题就是，我国各大城市均出现不同程度的交通拥挤和堵塞现象，给人们的出行带来了极大的不方便。图1.1最早的十字路口交通灯1.4 课题研究的背景及意义在我国大中型城市，由于一些道路根底设施相对缺乏、城市交通规划不合理、机非混行严重、停车难问题、公共交通效劳薄弱等等一系列问题，再加上路面上的车辆激增，严重导致了我国交通系统的"瘫痪"。交通问题的存在就是人、车与路之间的矛盾问题，为了解决这一问题，在我国，对解决这一矛盾、缓解交通压力的方法有很多。还有就是修建高架桥，比方太原市从去年开始修建高架桥，主要就是为了缓解太原市内的交通压力。但是我们可以想想，只仅仅从控制车俩和修路两方面来解决交通压力，可能是在某些方面收到了显着的效果，但是没有从根本上解决问题，因为修建的路面和空间是有限的。造成交通压力的根本原因是不断增加的车辆和有限的通车里程的矛盾。因此，我们提出了一种新的管理方法-交通系统管理。交通系统，就是利用系统的概念，把路面交通信号灯控制与车流量综合起来考虑，最大限度的利用现有资源,并通过增加交通系统控制技术含量的方法提高交通的平安程度和运行效率，是解决城市交通问题的根本途径，它是在现代社会科学技术高度开展的根底上产生的，是目前国际上认可度较高的解决道路交通拥挤、改善行车平安、提高通行效率的最正确方法。因此，设计出平安可靠，价格低廉，维护方便，并且行之有效的交通控制系统是一件非常有意义的事了。在设计这个系统，我选用单片机为主控中心来实现对交通系统的控制，其中单片机是一种集成电路芯片，具有体积小、功能完善的特点，而且单片机也符合当今社会智能化,低本钱化的需求。由此说来，这次的毕业设计就更加有意义了。1.5 课题的研究内容本次毕业设计的课题是基于单片机实现十字路口交通灯控制。设计的主要内容包括两个方面，一个是系统的硬件电路的选择、设计及实现，另一个是系统的软件编程与实现。硬件电路主要包含蜂鸣器模仿盲人提示音电路、复位电路、主控中心（AT89S5I芯片）、时钟电路、按键控制电路、数码管显示电路及二极管模仿交通信号灯电路等七局部功能模块组成。软件系统主要包含中断的程序、蜂鸣器提示音的程序、主程序、数码管显示的程序等。1.6课题的总体设计方案本次设计中，首先使南北、东西两条主要交通干道在一个十字路口交汇，在每一个主要交通干道上都安装上一组红、黄、绿三种颜色指示灯作为通行信号，同时在每一个主要交通干道的两侧分别设置一组只有红、绿两种颜色的行人指示灯，从而做到指挥行人与车辆的平安通过，如图1.2所示。当禁止通行时，采用红灯亮来表示；当允许通行时，采用绿灯亮来表示；当提示人们注意红、绿灯为即将切换时，采用黄灯闪亮来表示，同时黄灯闪亮的时间段，为南北、东西两干道上来往车辆的公共的停车时间。如果临时发生了紧急情况,干道上的所有信号灯都转变为红色禁行信号。本次设计的主要内容是一个主要交通干道与支交通干道交汇的十字路口的交通灯指挥系统，主要内容如下：1 .东西和南北方向对信号灯的控制是中心对称的，也就是说不管是主干道还是支干道，两侧系统对同一个方向上的信号灯的控制应当是同步的叫2 .人行道无论哪个方向，系统对两侧4个信号灯的控制也是同步的，且人行道的红绿灯变化和盲人提示音的变化以及行车道直行、向右转的红绿灯应该是一致的叫3 .主干道先通行且通行时间设定为66s；4 .支干道通行时间设定为36s；5 .当遇到支干道与主干道进行转换的情况时，主干道必须首先变成红灯，支干道之后再变为绿灯；如果主干道的绿灯想要变成为红灯，黄灯应先闪5s,并且支干道上的红灯状态保持不变；6 .假设遇紧急情况，按开关K时，主道与支道都为红灯15s；7 .根据实时交通堵塞情况人为控制时，按K?时，主干道延时20s通行；按时，支干道延时20s通行。图1.2十字路口交通灯示意图第2章方案论证与设计基于本次设计的课题要求我探究了各个功能模块的设计方案，以求最优方案，为了显示实时系统的各种状态，系统增加了能根据交通的拥挤程度可分别设置主、次干道的不同的通行时间，来到达提高效率，缓解交通拥挤。总体设计图如下所示，主要有按键电路、复位电路、电源电路、显示电路等电路组成。图2.1十字路口交通灯控制系统总体2.1 电源提供方案可靠的点源是保证本模块能够稳定运行的根底条件，在本次设计中，提出了两种的不同的电源方案。方案一：采用市电直接供电，市电经过降压，整流，滤波，稳压后为系统供电，但是本钱比拟高，体积大。方案二：选择一种适宜的直流电源为该系统供电。本钱较低并且系统简推可行是本方案具有的优点。综合考虑本钱和系统等各方面的要求，选择第二种方案。2.2 显j面方案由于此系统具有完成倒计时功能，为了完成倒计时模块的要求，本设计综合各方面因素，选出了以下两种方案：第一种方案的显示完全采用点阵式的LED显示，这种显示方案能够容易的显示各种需要的汉字，英文字符，图形等元素，功能比拟强大，但是也存在着一定的缺陷，即实现过程比拟复杂，同时还需要后续完成大量的软件编程工作。第二种方案是完全采用数码管显示的一种方法。具有倒计时功能以及实现简单是这种方案突出的有点，但是只能显示有限的数码字符和符号以及功能较少等缺点也相对明显。根据设计的要求，衡量两种不同的方案觉得方案二已经完全满足设计的要求，所以采用第二种方案来实现系统的显示功能。2.3 输入方案这里同样讨论了两种方案：第一种方案是采用8155扩展I/O口、键盘及显示等。这种方案拥有计数器以及RAM,并且具有相当的灵活性，可编程程度高等优点。如果采用这种方案，可以提供较多I/O口，但是也会带来操作上的复杂性。第二种方案是采用直接在1/0口线上接上按键开关的一种方案。这种方案在本身的设计过程中，对电路进行了适当的优化，因此在工作中可以留下的较多的端口资源，同时还可以任意添加相关按键等。因为本次设计的主要目的是对，交通灯系统的控制，单单采用单片机本身的I/O口即可以实现，同时单片机本身自带的计数器及RAM能够满足应用，综合各方面的考虑，本次设计选择方案二。第3章交通灯系统简介3.1 十字路口交通灯简介交通信号灯主要有绿色信号灯、红色信号灯、黄色信号灯、方向指示的信号灯、闪烁警告的信号灯、行人信号及盲人提示的信号灯、非机动车指示的信号灯组成。绿色信号灯是表示通行的信号灯，当绿灯亮起时，迎面的车辆可以直接通行，同时向左或向右转弯，如果有明显的禁止转向标志，要根据指示行驶。红色信号灯是表示禁止通行的信号灯，当红灯亮起时，在交叉路口前面对红灯的车辆必须在划定的停车线后停止前行。黄色信号灯是表示警告的信号指示灯，当黄灯亮起时，面对黄灯的车辆是不能越过停车线直接通行的，但是如果车辆已十分接近停车线，并且不能够在平安区域停车时，那么被允许进入交叉的路口。方向指示信号，指示车辆的行驶方向，各行其道，使十字路口交通更加井井有条。非机动车道信号，与其干道直行信号一致。行人的通行信号,人行道上的交通灯信号的变化与机动车道上的交通灯信号变化是保持一致的。盲人提示信号，是专门为特殊人群设置的提示信号，为了保证特殊人群在过马路时的人身平安，盲人提示音与行人信号的变化是一致的。3.2 十字路口交通灯系统的原理详述1 .正常情况：道路上交通灯正常运行时，存在四种常见的通行方式，运行状态分别如下所示：状态0：程序初始化，所有灯全部闪烁5次。状态1：车辆南北向直行、向右转，南北向行人通行。南北向直行、右转时间为30s,南北向行人通行时间为30s。状态2：车辆南北向左转，南北向右转、行人禁行。通行时间为30s。状态3：车辆东西向直行、向右转，东西向行人通行。东西向直行、右转时间为15s,东西向行人通行时间为|5s。状态4：车辆东西向左转，东西向右转、行人禁行。通行时间为15s。干道直行、向右转与向左转之间的转换为在通行结束前2s,绿灯以0.5s的时间间隔闪烁直到结束，然后中间的黄灯闪烁3s,之后直行信号变红灯与向左转信号变绿灯同时变换。主干道与支干道的转换，比方：当主干道向左转的信号灯变为红色信号灯时，支干道直行、向右转信号灯同时变为绿灯；主干道的向左转与支干道的直行、向右转的转换方式为主干道向左转结束通行前的2s,绿灯以0.5s的闪烁时间间隔直到结束，然后左转信号变黄灯闪烁5s,此时支干道信号仍为红灯。行人通行信号及盲人提示信号与干道的直行、向右转信号一致，其余时间均为红灯。2 .特殊情况：假设遇紧急情况，按开关时，主道与支道都为红灯15s；然后再根据实时交通堵塞情况人为控制时，按K2时，主干道绿灯延时IOS通行；按K、时，支干道绿灯延时IOS通行。初始状态，即复位状态。首先，所有信号灯全亮为红灯5s；然后，进入状态1。3.3十字路口交通灯系统的功能详述十字路口交通灯系统的主要相关功能如下：1 .主控中心(AT89S51)D简介本次设计交通灯系统主要采用AT89S51芯片作为主控中心，它是本次单片机控制的关键部件，对系统起到绝对的控制作用，另外还添加了辅助电路对系统参数进行必要的设置和显示。交通信号灯的显示时间通常是固定的，如果需要的话也可以用键盘再去重新设置，设计中的时间控制、蜂鸣器提示及LED显示都是由单片机来控制的。AT89S51是一种具有低功耗、高性能CMOS8位单片机,片内含4kBytesISP(ln-systemPrOgrammabIe)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器口。AT89S51同时兼容了80C51引脚结构和标准MCS-51指令系统，芯片内部集成了通用的8位中央处理器和ISPFIaSh存储单元。因此，AT89S51芯片在众多嵌入式的控制系统中得到了非常广泛的推广与应用。2)主控中心在系统中的作用主要有以下几个方面：(1)它是利用单片机中的定时器在运行过程中，循环出一秒的空余时间，随之将它累计到处于活泼状态的存放器中的一种方式。活泼状态的存放器内的计数是依次呈递减变化的，当运行够一秒时间，到那么系统减1,运行至计数减为0结束，说明所定的时间到。(2)每当时间到达所定时刻后，单片机将对存放器地址的来源进行选择性地判断，而且不同的存放器对应不同的信号灯显示。(3)每次一秒时间到，存放器自动减I后，之后将存放器中的值，也就是剩余的秒数反映到LED显示器上，构成倒计时显示叫2 .复位模块D简介由于单片机的每次运行都必须从初始状态开始，因此对于单片机的每一次运行结束后，都必须对其进行复位处理，其目的是使其它部件以及CPU处于确定的原始状态。此外，在单片机工作的过程中，如果出现了死机的情况，也是需要对单片机进行复位的，这样做可以使它重新开始工作。复位电路启动的方式有所不同：一是在给电路通电时马上进行复位操作；二是在必要时可以由手动操作；三是根据程序或者电路运行的需要自动地进行叫2）类型单片机的复位电路主要有微分型复位电路、比拟器型复位电路、看门狗型复位电路、积分型复位电路组成U叫3）复位方式89系列单片机的复位信号都是从RST引脚输入到芯片内施密特触发器中的。当系统正常工作，并且振荡器稳定后，假设RST引脚上有一个高电平并且能持续的维持2个机器周期（24个振荡周期）以上，那么CPU就可以做到响应系统并将系统复位。推片机系统常见的复位方式有：手动按钮复位和上电复位如下列图。图3.1单片机复位电路图3 .按键模块按键模块主要的作用是在遇到紧急的情况下，通过按键就可以做到对系统进行控制,从而到达优先处理紧急情况。在单片机应用系统中，按键主要有两种形式：1、直接按键2、矩阵编码键盘UL直接按键是一种可以通过分析按键的端口所具有的电位上下，来对按键的操作进行识别，并且每个单独的按键都可以单一地接到单片机的1/0口上；而矩阵键盘对编码进行识别是通过行列交叉按键实现的。4 .时钟模块时钟模块的作用主要是产生单片机工作所需要的时钟脉冲序列。单片机在运行时需要时钟电路的支持，要是没有时钟电路产生的脉冲来驱动单片机，否那么单片机就不能执行程序。时钟电路就好似微型计算机的心脏，控制着计算机的两个节奏。MCS-51的时钟信号的产生方式有两种：其一种是内部方式，利用芯片内部的振荡电路，来产生时钟信号:另一种为外部方式，也就是时钟信号由外部引入。5 .数码管显示(倒数计时模块)数码管显示模块的主要作用是用来显示数字，目的是实现交通灯的倒计时局部。采用的是由八个发光二极管组成的七段LED数码管，通过给引脚输入不同的上下电平，来到达显出O9的数字的目的。(1)数码管按各发光二极管电极的连接方式分为共阳和共阴数码管两种。2)数码管要正常显示，就需要用驱动电路来驱动各段数码管，显示我们想要的各个数字，因此根据数码管的驱动方法的不同，又可以分为静态式和动态式两类。6.信号灯显示信号灯包括机动车信号灯和行人信号灯。信号灯显示模块主要是采用二极管模拟交通红、黄、绿灯的。图3.2发光二极管发光二极管(LightEmittingDiOde,LED),是一种半导体组件。LED被誉为第四代照明光源或称其为绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等众多特点，被广泛的应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。U)机动车信号灯由于本设计在每个方向上的直行和左转的时间错开了，所以在每个方向上有两个绿灯、一个红灯、一个黄灯。其顺序安排为：绿灯，红灯，黄灯，绿灯。分别表示：左转绿灯，禁行红灯，提示黄灯，直行、右转绿灯。(2)行人信号灯本设计在各个方向上的行人信号灯与其对应方向上的直行、右转绿灯的亮灭情况相同。7盲人提示音模块在单片机的应用上，大都要用蜂鸣器来做提示或报警，例如消息提示、通知开始工作或工作结束还有故障报警等等。1简介蜂鸣器是种-体化结构的电子音响器，可以采用直流电压供电，被广泛的应用于电脑、报警装置、火车电子设备、定时器等电子产品中作为发声的器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种不同的类型。(2)驱动方式1）自激蜂鸣器是直流电压驱动的，不需要利用交流信号进行驱动，只需对驱动口输出驱动电平并由三极管放大驱动电流来使蜂鸣器发出声音U文2）单片机驱动他激蜂鸣器的方式有两种：一种是PWM输出口直接驱动，另一种是利用I/O定时翻转电平产生驱动波形对蜂鸣器进行驱动u叫本次设计在各个方向上的盲人提示音与行人信号灯的信号变化是一致的,其目的是确保盲人过马路时的平安。第4章系统硬件设计对于整个系统来说硬件设计是根底，因此要考虑到方案的很多方面，除了要实现交通灯根本功能以外，主要还要考虑如下几个因素：系统拥有的性能指标及其相关功能对系统稳定性的影响：所需元器件的选购性或便捷性；编程结果的可行性。下面我从各功能模块的实现逐个进行分析探讨。本设计以单片机为控制核心，采用模块化设计"叫，共分以下几个功能模块：单片机控制系统、状态显示、信号提示及倒计时模块等。4.1 主控中心AT89S51芯片本设计选用的AT89S51与同系列的AT89C51在功能上有明显的提高，最突出优点的是可以实现在线的编程，可用于实现对系统的总的控制。1）主要性能特点：1、4kBytesFlash片内程序存储器；2、128bytes的随机存取数据存储器（RAM）；3、32个外部双向输入/输出（I/O）口；4、2个中断优先级、2层中断嵌套中断；5、6个中断源：6、2个16位可编程定时器/计数器；7, 2个全双工串行通信口；8、看门狗（WDT）电路；9,片内振荡器和时钟电路；10、与MCS-51兼容;11、全静态工作:OHZ-33MHz：12、三级程序存储器保密锁定；13、可编程串行通道；14、低功耗的闲置和掉电模式。2）管脚说明图4.1AT89S51管脚接线图VCCs电源电压输入端。GND：电源地。PO口：Po口为一个8位漏级开路双向I/O口，每个脚均可吸收8TTL门电流。当Pl口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。它可以被定义为数据/地址的低八位，当Po被用于外部程序数据存储器。在FIASH编程时，PO口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，PO输出原码，此时PO外部必须被拉高。Pl口：Pl口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，Pl口缓冲器能接收输出4TTL门电流，Pl口管脚写入1后可用作输入，被内部上拉为高；由于内部上拉的缘故，Pl口被外部下拉为低电平时，将输出电流。在FLASH编程和校验时，Pl口作为低八位地址接收。表4.1具有第二功能的Pl口引脚端口引脚第二功能：Pl.5MoSl（用于ISP编程）Pl.6MoSl（用于ISP编程）P1.7MoSI（用于ISP编程）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：并由于内部上拉的缘故，因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流；当P2口输出地址的为高八位时，P2口可被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U*在给出地址“I”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口输出其特殊功能存放器的内容。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，由于上拉的缘故,会使外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）117LP3口除了作为普通I/O口，还有第二功能，如下表所示：表4.2具有第二功能的Pl口引脚端口引脚第二功能：P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD串行输出口）P3.2/INTO（外部中断0）P3.3/INTl（外部中断1）P3.4TOTO定时器的外部计数输入）P3.5Tl（Tl定时器的外部计数输入）P3.6/WR（外部数据的写选通）P3.7/RD（外部数据的读选通）RST：复位输入端，高电平有效。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:地址锁存允许/编程脉冲信号端。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低位字节。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指令时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，低电平有效。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。EA/VPP：外部程序存储器访问允许。注意加密方式I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I2V编程电源（VPP）XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端。4.2 复位电路MCS-5I系列单片机的复位引脚为RST,当出现2个以上的机器周期为高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。本设计中采用的是手动按键复位方式，并利用电阻分压电路来实现。手动按键复位的电路图如下列图所示：U1R1 100k <>>R2 100kVTE)>XTAL1XAL2RSTP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2 P0 3/AD3 P0.4/AD4 P0 5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7P2 0/A8P2.1/A9P2 2/A10PSENP2 3/A11ALEP24/A12EAP2 5ZA13P2 6/A14P2.7/A15P1 1P31/TXDP1 2P3.2/INT0"P1 3P3 31KTP1.4P3.40P1 5p3,5mP1.6P3.6/WRP1.7P3 7/RD1918g令AT89S512357293057图4.2手动按键复位电路手动按钮复位需要人为的在复位输入端RST上加上高电平。-般采用的方法是在RST端和正电源Vcc之间连接一个按钮。按下按钮时，那么VCC的+5V电平就会直接加到RST端。由于即使人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒以上，所以，完全能够满足单片机复位的时间要求。当按键KO压下时，串联电阻R2上的分压可使RST端产生高电平,按键抬起时产生低电平。只要按键动作产生的复位脉冲宽度大于复位时间即可保证按键复位的发生。4.3 时钟电路本次设计所采用的是内部振荡器方式。片内的高增益反相放大器通过XTALkXTAL2引脚来外接作为反应组件的片外晶体振荡器（呈感性）与电容组成的并联谐振回路构成一个自激振荡器，然后向内部时钟电路提供振荡时钟，其中振荡器的频率主要取决于晶体的振荡频率，一般人们可在L2MHz12MHz之间任选。电容e、G可在5pF30pF之间选择，电容的大小对振荡频率有着微小的影响，可对整个电路起频率微调作用。内部时钟电路图如下：图4.3内部时钟电路4.4 按键电路本系统采用两个外部中断来实现交通灯按键控制器的功能。设置外部中断/NTO。目的是使用该中断来处理紧急情况，比方当交通灯控制器出现故障、交通出现严重事故需要封锁道路或者是有医护车行使公务时，那么调用该中断，使主干道和支干道的交通灯均变为红灯5so该中断具有最高的优先级。设置外部中断而。是为了用该中断来处理根据主干道与支干道车辆通行的交通情况的多少实行延长或者缩短时间通行，通行延时20So丽而通过P3.2引脚输入，加元通过P3.3引脚输入。按键电路图如下：图4.4按键电路图数码管显示电路1.ED（LightEmittingDiOde，发光二极管，是-，种固态的半导体组件，可以直接把电转化为光。LED的主要部件是一个半导体的芯片，芯片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极。当电流通过导线作用于这个芯片的时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。1.ED显示屏作为大型显示设备的一种，具有亮度高、价格低、寿命长、维护简便等优点。LED数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位"+1"型。位数有半位，1,2,3,4,5,6,7,8,9位等等（见下列图4.5）,LED数码管的结构简单，LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，分为七段和八段两种形式，本设计中采用七段LED数码管，采用共阳数码管。本设计采用数码管动态显示，每只数码管同名段及点，全部并接，由一个IO口控制，每位轮流显示l5ms左右，虽然是一位位点亮，利用人眼的暂留效应，所以看起来是每位都亮的。图4.5LED数码管引脚图数码管显示电路主要完成设定定时器1的工作模式，定时初值、开总中断、开定时中断灯、开外部中断0、开外部中断1,本系统采用的定时器，工作方式为方式1。即定时器TI设为16位定时模式。TI为秒计时用。PO口、P3.0口、P3.1口用于接通数码管。根据上述分析方案，画出如下列图4.6。图4.6LED数码管电路图4.5 信号灯显示电路机动车信号灯每个方向设置四个指示灯，分别是红灯、绿灯、黄灯、左转绿灯。接通单片机P2口，来控制16个发光二极管模拟交通信号灯的工作情况。其中P20,P2.1,P2.2,P2.3四个输出控制口，分别控制南北方向上的左转绿灯、红灯、黄灯、绿灯；P2.4,P2.5,P2.6,P2.7四个输出控制口，分别控制东西方向上的左转绿灯、红灯、黄灯、绿灯。对应表如下表4.3。表4.3交通灯与单片机P2口对应关系GreenYelloRedGreenGreenYelloRMGreenP2.7P2.6P2.5P2.4东西左转绿灯P2.3P2.2P2.1P2.0南北左转绿灯东西绿灯东西黄灯东西红灯南北绿灯南北黄灯南北红灯根据交通灯的工作过程和电路连接情况，正常工作时交通灯在前4个状态间循环运行，出现紧急情况人为控制进入状态5,紧急情况结束后，又恢复到原来状态。交通灯的工作状况见下表4.4O表4.4交通灯工作状态表状态交通灯工作状态P2口输出数据对应16进制数持续时间下个状态1南北直行、右转通行，东西、南北左转禁行00101000B28H30s2南北方向黄灯闪烁，东西禁行00100000B00100100B20H24H3s2南北左转通行，东西、南北宜行禁行00100001B21H30s3南北黄灯闪烁，东西禁行00100000B00100100B20H24H5s3东西直行、右转通行，南北、东西右转禁行10