基于AT89C51的十字路口交通灯的设计

分类号 密级 — UDC

毕 业 设 计

基于AT89C51的十字路口

交通灯的设计

学生姓名 学号 指导教师 系 、中心 信息工程系 专 业 电子信息工程 年级 级

论文答辩日期 2012 年 月 日

基于AT89C51的十字路口交通灯的设计

完成日期： 指导教师签字：

答辩小组成员签字：

基于AT89C51的十字路口交通灯的设计

摘 要

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。

本文研究的是以AT89C51单片机为控制器的智能交通灯控制系统，通过车辆检测电路采集路况信号，经单片机处理后，分配各车道的绿灯时间，实现车流动态调节，并由74HC244驱动LED数码管显示通行倒计时；左拐、右拐、直行及行人的通行指示灯采用双色高亮度发光二极管。本设计是以软件和硬件相结合的方式来实现，文中给出了具体的硬件电路图和软件流程图及程序源码。

关 键 词：交通灯；AT89C51；74HC244；LED

I

Design of crossroads traffic lamp based on the AT89C51

Abstract

In recent years, with the rapid development of science and technology, the application of SCM is going deep, driving the traditional detection techniques to renew day by day. In the real-time examination and in the automatic control monolithic integrated circuit application system, the monolithic integrated circuit often took a core part uses. The monolithic integrated circuit aspect knowledge is only insufficient, but should also act according to the concrete hardware architecture software and hardware union, to be improved.

This study is based on AT89C51 as the controller of the intelligent traffic light control system. Collecting traffic information by the vehicle detection circuit, treated by the MCU, assigning green time of each lane to achieve dynamic adjustment of traffic by the 74HC244 driving the passage of LED digital display the countdown. The traffic light of turn left, turn right, straight and pedestrian adopt with two-color high-brightness light-emitting diodes.The design is based on software and hardware combination to achieve. The paper gives a detailed circuit diagram of hardware and software flow chart and program soure code.

Keywords: traffic light；AT89C51；74HC244；LED

II

目录

1引言 ............................................................. 1

1.1 课题的背景及意义 ................................................ 1 1.2关于本案 ........................................................ 2

2 总体设计方案 ................................................... 2

2.1设计思路 ........................................................ 2 2.2方案选择 ........................................................ 2 2.3总体方案设计 .................................................... 3

3 系统硬件设计 .................................................. 3

3.1系统硬件框图及工作原理 .......................................... 3 3.2 芯片选择及引脚说明 ............................................. 4 3.3各模块电路 ..................................................... 10 3.4 LED显示接口电路 .............................................. 13

4 系统程序设计 .................................................. 14

4.1 程序设计思路及流程图 .......................................... 14 4.2 存储器及I/O口接口地址 ........................................ 17 4.3 LED显示电路有关编程 .......................................... 17

5交通灯控制系统的调试 ......................................... 18

5.1 调试方法 ...................................................... 18 5.2调试及性能分析 ................................................. 18

6 测量结果 ...................................................... 19 7 结束语 ......................................................... 19 参考文献 ......................................................... 20 致谢 .............................................................. 21 附录 .............................................................. 22

III

基于AT89C51的十字路口交通灯的设计

1引言

1.1 课题的背景及意义

在人类的生活、工作环境中，交通扮演着极其重要的角色，人们无时无刻不与交通打交道。随着我国国民经济的迅速发展和人口的快速增加，人们对各种交通车辆的需求更是越来越大，交通工具的迅猛发展以及道路资源的局限性，给城市交通带来巨大的压力，交通拥堵问题已成为影响现代城市可持续发展的重要因素。要保证高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的技术手段加以实现。

作为车辆通行瓶颈所在的十字路口，通过研究其车辆通行规律，找出提高其车辆通行效率，对缓解交通拥堵，提高道路畅通率具有十分现实的意义。国内的在十字路口的交通灯，一般用红 、绿 、黄三种颜色的指示灯和一个倒计时的显示计时器来控制行车。且绝大多数交通灯的时间都是设定好的。

现在十字路口的交通灯存在着两车道的车辆轮流放行时间相同且固定，一般主干道车辆较多，放行时间长些；副干道车辆较少 ，放行时间短些的问题，甚至可能出现一条车道上排着很长的车队，而另一条车道上没有车辆的情况；再者没有考虑到当有紧急车辆（如119、120）通过时，两车道应自动转为特种车辆放行，其他车辆禁止通行的状态；还有欠缺对盲人这个特殊群体穿过道口时所遇困难的考虑[2]。传统的交通灯控制系统存在的这些缺点，说明传统的交通灯控制系统已经不能适应当前城市交通发展的要求，不能最高效地利用城市的交通道路资源。

城市交通控制系统是一个综合度高而又复杂的问题，关系到政策、机构、体制、管理、成本、基础设施建设和投资各方面问题。道路交通控制系统在近百年的发展中，经历了从手动到自动、从无感应控制到有感应控制、从固定配时到灵活配时、从单点控制到干线控制、从区域控制到网络控制的长远发展历程。我国的交通是从新中国成立之后才开始发展的，起步较晚，但随着我国经济和社会高速发展对交通的需求急剧增加，对原有交通控制系统提出了严峻的挑战。城市交通发展的规划应在广泛借鉴和吸取国外先进经验的基础上，结合我国城市交通运输的现状和存在的问题，建立并健全适合我国交通的城市交通控制系统。

近年来，国家虽然不断加大城市道路建设的力度，但仍赶不上城市机动车的增长速度，我国城市仍普遍存在道路面积偏低的问题，这也是制约着我国大城市发展的一个重要原因。随着交通需求越来越旺盛，车多、路多了，但运营成了瓶颈，运输效率逐步下降。我国与发达国家在车辆、道路、交通管理系统、人工智能技术在交通管制中的应用、信息采集和提取等方面存在着很大的差距。由于交通控制系统不健全等原因，我国交通道口的交通事故率居高不下，且随着城市交通运量逐年的增长，城市车流行驶速度逐年

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下降，这些都是由于交通通行不佳。

1.2关于本案

针对整个交通控制系统的发展状况，本设计根据道路交通拥挤，十字路口经常出现拥堵的情况，运用智能、集成，且功能强大的单片机芯片为控制核心，设计出了十字路口智能交通灯控制系统，以改善十字路口实时通行状况。

本设计与传统交通灯比较，有以下几点改进措施： 1）可根据十字路口的各道口车流量自动调节通行时间；

2)拥有车流量检测电路和特种车辆自动通行控制模块，设计紧急切换开关； 3）进行软件系统的设计，采用汇编语言编写，简单、方便。

智能交通灯控制系统将有效地解决日趋严重的道路拥挤现象，缓解城市的交通压力，减少交通事故发生率；减少了交通管理人员的大部分工作量，并为人们的出行节省了大量时间，创造出更多的社会价值，提高经济效益。

2 总体设计方案

2.1设计思路

交通灯一般设置在十字路口，用红、绿两种颜色的指示灯，并加上显示倒计时的计时器来控制车辆通行。采用标准AT89C51单片机作为控制器，采用3位LED数码管显示通行倒计时；左拐、右拐、直行及行人的通行指示灯采用的是高亮发光二极管；LED显示采用动态扫描，以节省端口数。该系统具有电路简单，设计方便，显示亮度高，耗电少，可靠性高等优点

2.2方案选择

能实现此电路的方法很多，我们根据实际将范围定在以下几个比较切合我们的方案中。

第一种方案：采用数字电子技术实现。用基本的555芯片（利用单稳态实现定时），计数芯片（如74LS163，74LS160等）完成计时功能，控制电路芯片，译码芯片（如74LS138）等基本芯片，结合电阻，电容等基本元件，通过逻辑电路实现交通灯的功能。 第二种方案：使用单片可编程来实现交通灯的功能。利用单片机的外围扩展，显示电路构成基本硬件。然后编程实现对定时，控制，显示电路的控制，然后调试，完成设

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计。

结合实际情况，根据毕业设计任务书的要求，我们经过讨论和论证，最终一致选用第二种方案的设计思路对交通灯控制系统进行设计。

2.3总体方案设计

本设计研究的是基于AT89C51单片机的交通灯智能控制系统。根据交通控制系统的设计原理，阐述了硬件和软件方面开发的整个过程。主控系统采用AT89C51单片机作为控制器，控制通行倒计时及右拐、右拐、直行、行人的通行，占用端口少，耗电也最小。系统电源采用独立的+5V稳压电源，有各种成熟电路可供选用，使此方案可靠稳定。该设计可直接在I/O口上接按键开关，精简并优化了电路。结合实际情况，显示界面采用点阵LED数码管动态扫描的方法，满足了倒计时的时间显示输出和状态灯提示信息输出的要求，减少系统的复杂度。

3 系统硬件设计

3.1系统硬件框图及工作原理

（1）硬件框图

该交通灯控制系统有以下几个部分组成：车辆检测、单片机、驱动和显示电路。如图2-1所示：

P1 南北通行灯 车辆检测电路 P2 AT89C51 P0 上电复位 RST 自动/手动键盘 P3 LED驱动器

3位LED显示器 东西通行灯 图 2-1系统硬件组成总框图

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（2）系统工作原理

本系统运用单片机对交通灯控制系统实施控制，通过直接控制信号灯的状态变化，

指挥交通的具体运行，运用了LED数码管显示倒计时以提醒行驶者，更具人性化。在此基础上，加入了特种车辆自动通行控制模块和车流量检测电路为系统采集数据，经单片机进行具体处理，及时调整通行方向。由此，本设计系统以单片机为控制核心，构成最小系统，根据特种车辆自动通行控制模块、车辆检测模块和按键设置模块等产生输入，由信号灯状态模块，LED倒计时模块输出。系统进入工作状态，LED数码管实时显示数据倒计时，执行交通灯状态显示控制，在此过程中若有控制信号和实时车流量检测信号，可对异常状态进行实时控制，随时调用中断，达到修正通行时间满足不同时间不同路况的需求。

3.2 芯片选择及引脚说明

AT89C51是一种高效微控制器，它是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4Kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory) 和128×8位的随机存取数据存储器(RAM)，该器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，它与MCS-51系统产品兼容，AT89C51单片机功能强大，具有8Kb中央处理器（CPU）和4KbFlash程序存储器，性价比高，可应用于很多要求高性价比的场合，灵活地应用于各个控制领域。 3.2.1AT89C51的引脚功能

AT89C51为双列直插（DIP）式封装的51单片机芯片，有40条引脚，其引脚示意及功能分类如图3-2所示。

图3-2 89C51单片机引脚图

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各引脚功能说明如下： （1）主电源引脚

Vcc（40脚）：接+5（1±20﹪）V电源正端； Vss（20脚）：接地。 （2）I/O引脚

P0口（39~32脚）：P0.0~P0.7统称为P0口。P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口,分时复用为低8位地址总线和双向数据总线。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器时，这组端口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当Flash进行校验时，P0口输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口（1~8脚）：P1.0~P1.7统称为P1口，可作为准双向I/O口使用。P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。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。P1口被外部下拉为低电平时，输出电流，是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。在Flash编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口（21~28脚）：P2.0~P2.7统称为P2口，一般作为准双向I/O使用。P2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P2的输出缓冲器可驱动4个TTL逻辑门电路。当对P2端口写“1”时，内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，由于内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。在接有片外存储器或扩展I/O口且寻址范围超过256B时，P2口用作高8位地址总线。当给出地址为“1”时，它就利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读/写时，P2口便输出其特殊功能寄存器的内容。在FLASH编程和校验时，P2口接收高八位地址信号和控制信号。

P3口（10~17脚）：P3.0~P3.7统称为P3口。P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口的输出缓冲器可驱动4个TTL逻辑门电路接收输出电流。当P3口写“1”时，通过内部的上拉电阻上拉为高电平并作为输入口。此时由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（IIL）。除作为准双向I/O口使用外，还可以将每一位用于第二功能，而且P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。P3口第二功能祥见表3-1 ：

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表 3-1 P3口第二功能表

口线 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 第二功能 RXD TXD ——————信号名称 串行数据接受 串行数据发送 外中断0申请 外中断1申请 定时器/计数器0计数输入 定时器/计数器1计数输入 外部数据存储器写选通 外部数据存储器读选通 INT0 ——————INT1 T0 T1 ————WR ————RD （3）外接晶体引脚

XTAL1(19脚)：它在单片机内部是一个反向放大器的输入端，构成了片内振荡器。当采用外部时钟时，HMOS单片机的该引脚应接地；CHMOS单片机的该引脚作为外部振荡信号的输入端。

XTAL2(18脚)：它在单片机内部是片内振荡器的反向放大器的输出端。当采用外部时钟时，HMOS单片机的该引脚作为外部振荡信号的输入端；CHMOS单片机的该引脚应悬空不接。

（4）控制线

ALE/PROG (30脚)：地址锁存允许/编程信号。在访问片外程序存储器期间，此信号可用于控制锁存P0输出地址总线的低8位，ALE以每机器周期两次进行信号输出；在FLASH编程期间，此引脚用作编程脉冲PROG的输入端。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fosc的1/6,可作为对外输出的时钟脉冲或用于定时目的。但要注意的是：在访问片外数据存储器期间，ALE脉冲会跳空一个。若想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE执行MOVX，MOVC指令使ALE起作用。另外，该引脚将被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

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PSEN（29脚）：片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。在由外部程序

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存储器读取指令或常数期间，每个机器周期内PSEN两次有效，P0口读回指令或常数。当访问内部程序存储器时，PSEN信号不跳变。

RST/VPD (9脚)：RST即RESET，VPD为备用电源，该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现

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复位操作，使单片机回复到初始状态。上电时，考虑到振荡器有一定的起振时间，该引脚上高电平必须持续10ms以上才能保证有效复位。

当VCC发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源VPD（+5V）为内部RAM供电，以保证RAM中的数据不丢失。

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EA/VPP（30脚）：EA为片外程序存储器选用端，访问内部程序存储器控制信号。

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当EA端接高电平时，CPU访问内部程序存储器。当EA接低电平时，则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH)，则强调CPU访问外部存储器，而不管程序计数器的内容是多少。此外，该引脚还用做EPROM编程电压的输入端。在编程期间，此引脚用作21V编程电源VPP的输入端。 3.2.2AT89C51的内部结构

89C51单片机内部组成结构中包含运算器和控制器（CPU）、片内存储器、4个并行I/O接、串行口、定时/计数器、中断系统、振荡器等功能部件。其内部结构框图如图3-3所示。图中PC是程序计数器；PSW是程序状态字寄存器；DPTR是数据指针寄存器。

图3-3 AT89C51单片机内部结构框图

·运算器和控制器

89C51的运算器和控制器功能类似于一般微机中的微处理器(CPU)，是单片机的核心部件，它决定了单片机的主要功能特性。它完成逻辑算术运算并协调单片机其它各部分的工作。各种算术、逻辑运算所涉及到的寄存器包括：累加器ACC、寄存器B、暂存器1(TEMP1)和暂存器2(TEMP2)、程序状态字寄存器PSW，程序计数器PC，堆栈指针SP，

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数据指针寄存器DPTR等。它们位于CPU内部，又称CPU专用寄存器，以区别于I/O接口专用寄存器。

·存储器

MCS-51系列单片机存储器组成是所谓的哈佛结构，存储器的组织方式与通用单片机系统不同，包含程序存储器与数据存储器，其地址空间是相互独立的，而不是程序存储器与数据存储器统一编址。在89C51单片机中，程序存储器采用EEPROM，而数据存储器采用RAM。它们又可以进一步分成内部或外部两类。

①程序存储器 程序存储器内部和外部是统一连续编址的，内部占用地址空间的低4KB，地址0000H～0FFFH，外部地址范围1000H～FFFFH，共60KB。程序存储器主要用来存放程序和常数。当程序计数器PC由内部ROM开始执行到外部ROM时，会自动寻址外接程序存储器。

程序地址空间原则上可由用户任意安排，但复位和中断源的程序入口地址在51系列单片机中是固定的，用户不能改变。入口地址见表3-2。复位后，CPU从0000H地址开始执行程序。其他地址为中断服务程序入口地址，响应某个中断时，将自动从其对应的入口地址执行中断服务程序。

表 3-2 51单片机复位、中断入口地址

操 作 复位 外部中断0 定时器/计数器0溢出 外部中断1 定时器/计数器1溢出 串行口中断 定时器/计数器2溢出或T2EX端负跳变（52子系列） 入口地址 0000H 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H 002BH ②数据存储器 MCS-51系列单片机数据存储器也有内部、外部之分。但与程序存储器不同，片内、片外存储器是分别独立编址的，片内数据存储器除RAM块外，还有特殊功能寄存器（SFR）块，其中片内数据存储器有128个字节，其编制为00H～FFH；特殊功能寄存器也占128个字节，其编制为80H~FFH；二者连续而不重叠。外部RAM地址范围0000H～FFFFH，共64KB。内部存储器可直接寻址。尽管片内、片外地址空间的低256B有重叠，但寻址并不会造成混乱。这是因为片内、片外存储器使用不同的指令(MOV和MOVX)。扩展的I/O地址也占用数据存储器空间。对I/O端口操作无须特殊指令且访问程序存储器是用PESN信号选通，而访问片外数据存储器时，由RD信号（读）和WR

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信号（写）选通。

③寄存器区 内部数据存储器分为4个区域，数据RAM用于存放临时变量，下面介绍其他三个寄存器区：

a) 工作寄存器区 它占用地址00～FFH的32个内存单元，又分成4个区。每个区有R0～R7共8个工作寄存器。工作寄存器区的选择又由程序状态寄存器PSW的第4位和第3位(RS1和RS0)共同指定。单片机复位时，RS1和RS0为零，故指向0区。通过位操作改变RS1和RS0的值，可以方便地指向任一个区间。

b) 位寻址区 每位都有一个独立的8位地址(占据空间00～7F)，共128位。此外，在专用寄存器SFR中还有一部分是可以位寻址的(有些位可能无定义)。

c) 专用寄存器区 共有21个专用寄存器SFR，位于80～FFH地址空间。这些寄存器又可以分为CPU专用寄存器和接口专用寄存器。CPU专用寄存器前面己经提过，而接口专用寄存器包括两部分。一部分就是单片机的I/O端口P0～P3，分别编址为80H、90H、A0H、B0H，共4个单元，32位，每一位都可以独立寻址。另一部分为定时/计数器，串行口、中断的一些控制寄存器。

·定时/计数器

89C51有两个16位定时/计数器(T0，T1)。在定时功能中，每个机器周期定时器加1，由于l个机器周期包含12个振荡周期，因而它的计数频率为1/12，即由定时器计数到的脉冲为振荡周期频率的1/12。

在计数器功能中，在外部事件相应输入脚(T0或T1)产生负跳变时，计数器加1。由于计数器的计数过程需要2个机器周期(24个振荡周期)，所以，最高的计数频率为振荡频率的1/24。

这两个定时/计数器的工作状态(定时/计数)及工作方式(方式0～方式3)的选择是由定时/计数器方式寄存器(TMOD)中的每位值所决定的。定时/计数器的控制由控制寄存器(TCON)完成。

·I/O口

89C51不仅有4个8位并行口，供单片机和外部RAM、EEPROM等扩展连接用或与其它设备交换信息用，它还有一个全双工串行口，能同时发送和接收数据。在前面的引脚功能中已对并行口作了简要介绍，在此就主要介绍一下串行口。

串行口也就是P3.0和P3.1的第二功能。它既能工作在异步方式，又能工作在同步方式。该串行口是全双工的，它在物理上分为两个独立的发送缓冲器和接收缓冲器SBUF，但它们占用一个特殊功能寄存器的地址99H，只需对SBUF进行写或读的操作，就可以同时发送和接收了。串行口的工作方式选择、波特率选择、串行通信协议的完成，由两个特殊功能寄存器，即串行口控制寄存器SCON和功耗控制寄存器PCON完成。

·中断

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89C51单片机提供了6个中断源，而每一个中断源都能被程控为高优先级或低优先级。其中5个中断源包括2个外部中断和3个内部中断。两个外部中断源为INT0和INT1，外部设备的中断请求信号、掉电等故障信号都可以从INT0而和INT1引脚输入，向CPU提出中断申请，INT0和INT1的中断请求标志IE0、IE1分别设在TCON寄存器的TCON.1、TCON.3。3个内部中断源为T0、Tl溢出中断源及片内串行发送或接收中断源，T0、Tl中断请求标志TF0和TF1分别设在TCON寄存器的TCON.5、TCON.7，串行发送或接收中断标志TI或RI设在SCON寄存器的第SCON.0、SCON.1。5个中断源中的一个、几个或全部中断源的开、关由中断允许寄存器(IE)完成，而每个中断源的优先级别的高低由中断优先级控制寄存器(IP)完成。89C51单片机中断源简要特性见表3-3。

表3-3 中断源特性表

名称 外部中断 定时器0溢出中断 外部中断1 定时器1溢出中断 串行口中断 符号 INT0 TF0 INT1 TF1 R1+T1 T1 SCON.1 标志符号 标志符号位置 矢量地址 优先级别 IE0 TF0 IE1 TF1 R1 TCON.1 TCON.5 TCON.3 TCON.7 SCON.0 0023H 0003H 000BH 0013H 001BH 最低 最高

3.3各模块电路

3.3.1主控制系统

主控器采用AT89C51，是美国ATMEL公司生产的一款性能稳定、低功耗的单片机，兼容MCS-51系列产品指令系统及引脚。片内含4KB的可重复编程的Flash程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，使用5（1±20﹪）V的电源电压， 128×8位的内部RAM，4个8位的双向可位寻址的I/O端口，2个16位定时/计数器，6个中断源，AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用，灵活应用于各种控制领域。

单片机的P1口及P2口分别应用于控制南北及东西方向的通行灯，P0口及P3.0~P3.2口应用于4组LED计时器的控制，T0和T1分别作为东西方向和南北方向和车流量流量控制，INT0和INT1分别用于东西方向和南北方向的特种车辆通行紧急转换电路。 3.3.2 车辆检测电路

为了达到对红绿灯开启时间的控制，需要对十字路口各个方向的车辆进行检测，本

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上述的4种交通规则是通过控制红绿灯端口送控制码的方式来实现。其原理是根据不同规则通行时各路口的红绿灯亮灭情况转换为单片机端口的控制码。指示灯功能通过T0定时中断服务程序实现。定时器T0定时溢出的中断周期设为50ms,中断累计20次时对120s倒计时单元进行减1操作。本设计中将4种通行规则分成几种不同的亮灯方式，通过查询秒倒计时单元的数据，以实现在不同的时间段给控制端口送不同的控制数据码。控制码分为120s～110s、110s～70s、70s～60s、60s～10s、10s～0s这5个时间段。交通灯管理定时功能程序流程图如图4-2所示。

T0中断程序 现场保护 NYMOV SN,#66H MOV EW,#55H MOV SN,#6AH MOV EW,#59H 关中断T0 T0初值重装 TIME<110 ? N NTIME<70 ? TIME<60 ? MOV SN,#6AH MOV EW,#59H MOV SN,#99H MOV EW,#59H MOV SN,#99H MOV EW,#59H TIME<10 ? N N TIME=0 ? 东西或南北标志位取反 中断返回

图4-2 T0定时中断服务程序流程图

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4.1.3车辆检测中断服务程序

车辆检测电路主要是测量由于红灯而导致的滞留车队的长度，因此在红灯结束时读入的车队长度才是真正的滞留车队长度。本文选取红灯还剩2s时读入路况信息。车辆检测中断流程图如图4-3所示。

中断响应 南北方向红灯还剩2s时读入该方向的路况 现场保护 东西方向红灯还剩2s时读入该方向的路况 东西方向车数量=南北方向车数量？ 关外中断 Y开启定时器 相应方向通行时间增加 N关定时器，开外中断 中断返回

图4-3 车辆检测中断流程图

4.2 存储器及I/O口接口地址

本设计中，单片机的程序起始地址为0000H，定时器T0中断程序入口地址为000BH定时器T1的中断程序入口地址为001BH，命令/状态寄存器地址为0080H，P1口地址为0090H，P2口地址为00A0H。

4.3 LED显示电路有关编程

LED显示电路中最重要的是十六进制数字形代码表，如表4-2所示：

表4-2 十六进制数字形代码表 字型 共阳极代码 共阴极代码 字型 共阳极代码 共阴极代码 0 C0H 3FH 9 90H 6FH 1 F9H 06H A 88H 77H 2 A4H 5BH B 83H 7CH 3 B0H 4FH C C6H 39H 4 99H 66H D A1H 5EH 5 92H 6DH E 86H 79H 6 82H 7DH F BEH 71H 7 F8H 07H 灭 FFH 00H 8 80H 7FH 17

基于AT89C51的十字路口交通灯的设计

5交通灯控制系统的调试

5.1 调试方法

以电子线路为基础的各种电子产品在安装完成后一般都要进行调试，才能正常地进行工作。在调试过程中常常会出现各种电路故障，经过检测、排查，才能准确地排除故障。调试主要是包括调整和测试两个部分。

调整主要是对电路参数的调整。一般是对电路中可调元器件，例如电容、电感等部分进行调整，使电路功能达到预期的效果。测试主要是对电路的各项技术指标和功能进行测试和检查，并与设计要求的性能指标相比较，以确定电路是否能实现预期的功能。

调试和调测试是相互依赖、互相补充的，统称为调试。由于在实际工作中，二者是一项工作的两个方面。经测试、调整、再测试、再调整，直到实现电路要求的设计指标为止。能够采用适当的方法查找、判断和确定故障的具体部位及其原因，是故障检测的关键。

在应用中，我们检测电子线路故障经常采用观察法。观察法又分为静态观察法和动态观察法。所谓静态观察法就是在电子线路通电前通过目视检查找出某些故障。主要检查焊点是否虚焊、导线接头是否接好、接插件是否松脱、管脚是否插错方向或折弯等。当静态观察没有发现异常时，可进一步采用动态观察法。

动态观察法又称通电观察法，即给电路通电后，通过观察电路内有无打火，冒烟现象，或是闻到电路内有无烧焦、烧糊的异味；手触摸一些器件有无发烫。发现异常立刻断开电源。由通电观察，可以确定故障原因，但大部分情况下并不能确认故障的确切位置。例如集成电路的发热，可能是周边电路故障导致的，也可能是供电电压有问题，或负载过重等问题。因此配合其他检测方法，分析判断，可更准确找出故障所在。

5.2调试及性能分析

5.2.1红绿灯控制程序

不通过定时器T0，直接可按照表7.1算好的数据吗送出控制灯，再观察其逻辑状态是否符合要求。可以反复多次进行调试，直到逻辑关系正确，但要注意，东西方向、南北方向的指示灯要同时调试。 5.2.2车辆检测电路的调试

可在将示波器输入端端接在交通控制灯的车辆检测模块的输出引脚上，给CCD一个一定距离里的车队信号，可检测车队长度是否能被检测。如果该引脚输出为低电平，则说明可以检测车队长度，调整绿灯时间，电路正常。

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6 测量结果

本系统是以AT89C51单片机为核心，设计的交通灯控制系统可用于十字路口的行车及行人的交通管理，采用3位7段LED数码管，直观地显示红绿灯的开放和关闭时间；设计中的两种倒计时：120s倒计时适用于车流量较大的城市，60s倒计时适用于车流量较小的中小型城市。本设计功能完整，不仅有普通的交通灯指示功能，还新增了特种车辆自动放行、车流量检测和盲人语音提示的功能。该系统的控制功能与效果同真实道口管理红绿灯是完全一致的。

7 结束语

随着经济的飞速发展，交通灯控制在交通运输领域发挥着越来越重要的作用。本文主要论述了基于AT89C51单片机的智能交通灯控制系统，虽然智能交通灯控制系统已经取得不少成就，且道路相对好的地方，传统的固定时间的交通灯控制还是有一定的作用。但随着城市化日益完善，车的数量也在快速的增加。此时，可以根据现实的交通状况实时改变通行时间的智能交通将可起到疏导交通，提高运输效率，改善城市交通环境，推动城市化日益完善。本文完成过程中，要做的工作有：

（1）确定交通控制系统的通行方案，规定各个方向行车的通行时间及分配。 （2）以ATMEL公司的AT89C51单片机为系统硬件的设计核心，输入量有：车流量、定时中断；输出量控制交通灯信号灯亮灭状态、时间、LED倒计时显示。

（3）车流量检测采用模糊控制的方法，通过对数学模型进行清晰化、具体化，经单机控制器的相关算法与处理确定红绿灯的亮灭时间。

（4）运用汇编语言对系统进行软件编程，为了便于编写、调试、修改和增减，系统软件的编写采用模块化的设计方法。

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参考文献

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致谢

时间流逝，毕业设计飞快的结束了。短短的2个多月中，我们通过自己的努力，在老师的精心指导下，完成了毕业设计。回顾这2个多月，要感谢的人很多。首先是我的指导老师王老师。从PCB板的制作加工到硬件的调试，王老师给予了我们很大的帮助。王老师治学严谨，品格高尚，平易近人。无论是在理论学习阶段，还是在毕业设计的选题，资料查询，开题，制作，调试等各个环节，我们都得到了指导老师的细心指导和帮助。我借此机会向王老师表示衷心的感谢！

在毕业设计的整个过程中，我深切地体会到了，实践是理论运用的最好检验。毕业设计是对我们4年所学知识的一次综合性测试和考验，无论是在动手能力方面还是理论知识的运用能力方面，都使得我有了很大的提高；同时加深了我对网络资源的认识，大大提高了查阅资料的能力和效率。在此，我要感谢我的同学，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，其中特别要感谢郝婷婷同学，虽然我们不是同一组，但在设计前期她给予了我很大的帮助。

最后感谢学校为我们安排了本次毕业设计，让我们的理论知识和实际操作经验更加紧密的结合了在一起；同时又拓展了我们的知识面。另外经过这2个多月的锻炼，培养了我们独立思考问题，解决问题的能力。本次毕业设计为我的大学生活画上了圆满的句号，为我即将的工作和生活奠定了坚实的基础。 在此再次向王老师表示深深的谢意！

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附录

附录一 系统原理图

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附录二 源程序

*************************************************************** 汇编程序 *************************************************************** TIME EQU 50H TIMESFR EQU 51H CONR5 EQU 52H TIMED0 EQU 55H TIMED1 EQU 56H TIMED2 EQU 57H TIMED3 EQU 58H TIMED4 EQU 59H TIMED5 EQU 5AH TIMED6 EQU 5BH TIMED7 EQU 5CH SN EQU P1 EW EQU P2 SCAN EQU P3 LEDOUT EQU P0 SNEWFLAG BIT 09H

************************************中断入口程序**************** ORG 0000H LJMP START ORG 0003H LJMP INT22 ORG 000BH

LJMP INTT0 LJMP INT11 ORG 001BH LJMP INTT1

ORG 0023H ORG 0013H

RETI

**************************主 程 序*****************************

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START: MOV SP,#80H

MOV R0,#00H MOV R7,#8FH CLEARDISP: MOV @R0,#00H INC R0 DJNZ R7,CLEARDISP MOV TIMED0,#78H SSWAIT: SSST: MOV TIMED1,#6EH MOV TIMED2,#46H MOV TIMED3,#3CH MOV TIMED4,#0AH CLR SNEWFLAG MOV TMOD,#11H MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH MOV TL1,#0B0H MOV TH1,#3CH JB SCAN.7,SSST LCALL DL1MS LCALL DL1MS LCALL DL1MS

JB SCAN.7,SSST MOV TIMED0,#60 MOV TIMED1,#55 MOV TIMED2,#35 MOV TIMED3,#30 MOV TIMED4,#05 JNB SCAN.7,SSWAIT LCALL DL1MS LCALL DL1MS LCALL DL1MS JNB SCAN.7,SSWAIT MOV TIME,TIMED0 LCALL TUNBCD

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MOV SN,#66H MOV EW,#55H SETB EA SETB PX1 SETB EX1

SETB ET0 SETB TR0 MOV R4,#14H MOV CONR5,#20 START1: LCALL DISPLAY JNB SCAN.7,KEYFUN SJMP START1 KEYFUN: LCALL DISPLAY LCALL DISPLAY JB SCAN.7,START1 CLR ET0 CLR TR0

MOV SN,#056H MOV EW,#056H MOV TIME,#00H LCALL TUNBCD KEYWAIT: LCALL DISPLAY JNB SCAN.7,KEYWAIT KEYY: LCALL DISPLAY JB SCAN.7,KEYY LCALL DISPLAY JB SCAN.7,KEYY KEYWAIT1: LCALL DISPLAY JNB SCAN.7,KEYWAIT1 MOV TIME,TIMED0 LCALL TUNBCD

CLR SNEWFLAG SETB TR0 SETB ET0

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AJMP START1

***************************1秒计时程序************************** INTT0: PUSH ACC PUSH PSW CLR ET0 CLR TR0 MOV A,#0B7H LOOP11: LOOP22: LOOP33: LOOP44: LOOP55: ADD MOV MOV ADDC MOV SETB DJNZ MOV

JB DEC MOV CJNE JC MOV MOV LJMP MOV CJNE JC MOV MOV LJMP MOV CJNE JC MOV CPL A,TL0 TL0,A A,#3CH A,TH0 TH0,A TR0 R4, OUTT00 R4,#14H

SNEWFLAG, INT22 TIME A,TIME

A,TIMED1,LOOP11 LOOP22 SN,#66H EW,#55H OUTT0 A,TIME

A,TIMED2,LOOP33 LOOP44 SN,#6AH EW,#59H OUTT0 A,TIME

A,TIMED3,LOOP55 LOOP66 20H,SN 04H

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CPL 00H

MOV SN,20H MOV EW,#59H LJMP OUTT0 LOOP66: MOV A,TIME

CJNE A,TIMED4,LOOP77 LOOP77: JC LOOP88 LOOP88: OUT88: OUTT0: OUTT00: INT22: LOOP111: MOV MOV LJMP MOV JZ MOV CPL CPL MOV MOV CPL MOV LJMP MOV CPL LCALL POP POP SETB RETI DEC MOV CJNE JC MOV MOV LJMP SN,#99H EW,#59H OUTT0 A,TIME OUT88

20H,SN 06H 02H

SN,20H 20H,EW 02H

EW,20H OUTT0 TIME,TIMED0 SNEWFLAG TUNBCD PSW ACC ET0 TIME A,TIME

A,TIMED1,LOOP111 LOOP221 EW,#66H SN,#55H OUTT01

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LOOP221: MOV A,TIME

CJNE A,TIMED2,LOOP331 LOOP331: JC LOOP441 MOV EW,#6AH MOV SN,#59H LJMP OUTT01 LOOP441: MOV A,TIME

LOOP551: LOOP661: LOOP771: LOOP881: OUT881: OUTT01: CJNE A,TIMED3,LOOP551 JC LOOP661 MOV 20H,EW CPL 04H CPL 00H

MOV EW,20H MOV SN,#59H LJMP OUTT01 MOV A,TIME

CJNE A,TIMED4,LOOP771 JC LOOP881 MOV EW,#99H MOV SN,#59H LJMP OUTT01 MOV A,TIME JZ OUT881

MOV 20H,EW CPL 06H CPL 02H

MOV EW,20H MOV 20H,SN CPL 02H

MOV SN,20H LJMP OUTT01 MOV TIME,TIMED0 CPL SNEWFLAG LCALL TUNBCD

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POP PSW

POP ACC SETB ET0 RETI

***************************显示程序**************************** DISPLAY: MOV R1,#70H MOV R5,#0FEH PLAY: MOV A,R5 MOV SCAN,A MOV A,@R1 MOV DPTR,#TAB MOVC A,@A+DPTR MOV LEDOUT,A LOOP6: LCALL DL1MS INC JNB

R1 ACC.2,ENDOUT

MOV A,R5 RL A MOV R5,A MOV LEDOUT,#0FFH

AJMP PLAY ENDOUT: MOV LEDOUT,#0FFH MOV SCAN,#0FFH RET

TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH,88H,0BFH ******************************延时程序**************************

DL1MS: MOV R6,#14H DL1: MOV R7,#19H DL2: DJNZ R7,DL2 DJNZ R6,DL1 RET

DL10MS: MOV R3,#2 GODL1: LCALL DLIMS

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DJNZ R3,GODL1 RET

DL300MS: MOV R0,#12 GOON1: LCALL DL10MS DJNZ R5,GOON1 RET

TUNBCD: PUSH ACC JJ0: JJ1: INT11: PUSH PUSH MOV MOV DIV MOV JNZ MOV MOV MOV DIV MOV JNZ MOV SUBB JNZ MOV MOV POP POP POP RET

PUSH PUSH CLR CLR CLR PSW B

A,TIME B,#100 AB 72H,A JJ0

72H,#0AH A, B

B,#10 AB 71H,A JJ1

A,72H A,#0AH JJ1

71H,#0AH 70H,B B PSW ACC ACC PSW EX1 ET0 TR0

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CPL EX1FLAG LCALL DL1MS

JNB EX1FALGEX1OVER MOV A,TIME CJNE A,#21，GO11 GO11： JC GO22

MOV TIMESFR,TIME GO22： EX1OVER: INT22: GO33： GO44： MOV SN,#055H MOV EW,#055H LCALL DL10MS MOV TIME,#20

MOV CONR5，#20 LCALL TUNBCD SETB ET1 SETB TR1 LCALL DL10MS SETB EX1 POP PSW POP ACC RETI PUSH ACC PUSH PSW CLR ET0 CLR TR0 CLR TR0 CPL EX1FLAG LCALL DL1MS

JNB EX1FALGEX1OVER MOV A,TIME CJNE A,#21，GO33 JC GO44

MOV TIMESFR,TIME MOV SN,#055H MOV EW,#055H

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LCALL DL10MS MOV TIME,#20

MOV CONR5，#20 LCALL TUNBCD SETB ET1 SETB TR1 EX1OVER: LCALL DL10MS SETB EX1 POP PSW POP ACC RETI

****************************15秒计时程序************************ INTT1: PUSH ACC PUSH PSW CLR ET1 CLR TR1 JNB EX1FLAGOUT444

MOV A,#0B7H ADD A,TL1 MOV TL1,A MOV A,#3CH ADDC A,TH1

MOV TH1,A SETB TR1 DJNZ CONR5, OUTT333 MOV CONR5,#14H DEC TIME LCALL TUNBCD MOV A,TIME JZ OUT444 OUTT333: SETB ET1 POP PSW POP ACC RETI

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基于AT89C51的十字路口交通灯的设计

OUT444: CLR TR1 CLR ET1

MOV TIME,TIMESFR LCALL TUNBCD SETB ET0 SETB TR0 SETB EX1 POP POP RETI

END

PSW ACC 33

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