基于单片机交通红绿灯控制系统设计

基于单片机交通红绿灯控制系统设计

单片机作为电子产品的开发平台已应用到众多领域。用单片机控制交通红绿灯有很高的性价比。

本设计要求：

1）熟悉MCS-51单片机的结构及编程方法。

2）了解继电器的工作原理。

3）设计并实现交通红绿灯控制系统。用8255作为输出口，接继电器，控制12个信号灯的燃灭，模拟交通等管理。

4) 控制算法自定并可设置。

目录

一、引言

二、单片机概述

三、80C51引脚说明

四、8255A芯片简介

五、系统硬件设计

5.1、原理说明

5.2、元件选择

5.3、电路原理图

六、系统软件设计

6.1、程序流程图

6.2、程序清单

七、仿真结果

八、心得体会

九、参考文献

一、引言

2005年最新统计数据表明，在中国每5分钟就有一人丧身车轮，每一分钟都会有一人因为交通事故儿伤残。每年因交通事故所造成的的经济损失达数百亿元。为了减少交通事故，如今交通红绿灯已经安装在各个交通路口上，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。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“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”。

1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，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马路。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。

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。1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》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、单片机概述

单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer），简称单片机。就是将微处理器（CPU）、存储器（存放程序或数据的ROM和RAM）、总线、定时器/计数器、输入/输出接口（I/O口）和其他多种功能器件集成在一块芯片上的微型计算机。本次课程设计选用的是MCS-51系列单片机中的80C51。MCS-51单片机包含中央处理器（CPU）、程序存储器(ROM)、数据存储器（RAM）、定时器/计数器、并行I/O接口、串行I/O接口和中断系统等几大单元。

2.1、中央处理器

组成：运算器、控制器。8051的CPU包含以下功能部件：

（1）8位CPU。

（2）布尔代数处理器，具有位寻址能力。

（3）128B内部RAM数据存储器，21个专用寄存器。

（4）4KB内部掩膜ROM程序存储器。

（5）2个16位可编程定时器/计数器。

（6）32位（4×8位）双向可独立寻址的I/O口。

（7）1个全双工UART（异步串行通信口）。

（8）5个中断源、两级中断优先级的中断控制器。

（9）时钟电路，外接晶振和电容可产生1.2MHz～12 MHz的时钟频率。

（10）外部程序/数据存储器寻址空间均为64KB。

（11）111条指令，大部分为单字节指令。

（12）单一+5V电源供电，双列直插40引脚DIP封装。

2.2、存储器

MCS-51的存储器可分为程序存储器和数据存储器,又有片内和片外之分。

（1）程序存储器

一般将只读存储器（ROM）用做程序存储器。可寻址空间为64KB，用于存放用户程序、数据和表格等信

息。

MCS-51单片机按程序存储器可分为内部无ROM型（如8031）和内部有ROM型（如8051）两种，连接时引脚有区别。

（2）数据存储寄存器

一般将随机存储器（RAM）用做数据存储器。可寻址空间为64KB。MCS-51数据存储器可分为片内和片外两部分。MCS-51内部有128或256字节的RAM用做数据存储器，他们均可读写，部分单元还可位寻址。

8051内部RAM共有256字节，分为两部分。地址为00H~7FH 单元作为用户数据RAM。地址为80H~FFH单元作为特殊功能寄存器(SFR)。用户数据RAM又可分为工作寄存器区、位寻址区、堆栈及数据缓冲区。

3、定时器/计数器（TL0, TH0, TL1和TH1）

MCS-51单片机中有两个16位的定时器/计数器T0和T1，它们由4个8位寄存器（TL0, TH0, TL1和TH1）组成，2个16位定时器/计数器是完全独立的。可以单独对这4个寄存器进行寻址，但不能把T0和T1当做16位寄存器来使用。

三、80C51引脚说明

MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，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。现在我们对这些引脚的功能加以说明：MCS-51的引脚说明：

MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O