银川能源学院《单片微机原理与接口技术》课程设计报告题目：单片机控制的红绿灯设计班级：电力（1203 ）班姓名：赵小宁邢志强指导教师：汤燕日期：2015年5月25日本设计是单片机即单片微型计算机。

由RAM，ROM，CPU构成，其集定时、计数和多种接口与一体的微控制器。

它体积小、成本低、功能强，广泛的应用于只能产业和工业自动化上。

而51系列单片机是各类单片机中最为典型和富有代表性的一种。

本设计的意义在于通过具体控制系统的设计，掌握微机控制系统设计的一般方法和处理问题的思路，特别是一些常用的技术手段。

使大家能在实践教学环节中，积累设计经验，开拓思维空间，全面提高个人的综合能力。

红绿灯控制是智能交通系统的一个重要部分，本文给出了一个用单片机控制的简易交通红绿灯自动控制系统。

该系统适用于十字路口，并对放行和禁行时间进行倒计时显示（秒）。

在车辆通行繁忙的十字交叉路口设置的交通灯控制系统，其特点是：道路较窄而车流量较大，主干道，支干道的车辆通行时间不等，，同时设有道路应急控制。

具体的情况是：在正常的情况下，东西支干道通行时间为20秒，南北主干道通行时间为30秒，每个方向在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道。

并且能够在人工监控状态下，如果一道有车而另一道无车，交通灯控制系统能立即让有车道放行。

而且有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行并发出报警。

一、设计课题名称及设计要求 (4)1.1课题名称 (4)1.2设计要求 (4)二、元件简介 (4)2.1芯片的选择与简单介绍 (4)2.2按键、显示器或蜂鸣器 (6)三、设计方案或实现办法 (7)3.1系统方框图 (8)3.2工作原理 (8)四、最小系统介绍 (9)五、系统原理图 (10)六、软件流程图（附原程序） (10)6.1附原程序.......................................................................................... 错误！未定义书签。

6.2软件流程图...................................................................................... 错误！未定义书签。

七、心得体会 (11)一、设计课题名称及设计要求1.1课题名称单片机控制的交通灯控制系统设计1.2设计要求1）南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30秒、支干道每次通行间为20秒，时间可设置修改（用开关K4，K0，K1完成修改）；2）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；3）黄灯亮时，要求每秒闪亮一次；4）东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用计时的方法）；5）一道有车而另一道无车（实验时用开关 K0 和 K1 控制），交通灯控制系统能立即让有车道放行；6）有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，A、B道均为红灯并且发出报警，紧急车由K3 开关模拟。

二、元件简介2.1芯片的选择与简单介绍主控芯片采用AT89C51单片机（其管脚图如图－１所示）。

单片机，亦称单片微型计算机。

它是把中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。

计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。

于是，微型计算机（即单片机）在这种情况下诞生了。

纵观生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用（图－１）的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。

单片机以体积小、功能全、性价比等诸多优点而独具特色，在工业控制、尖端武器、通信设备、家用电器等嵌入式应用领域中独占鳌头。

如果说C语言程序设计课程设计的基础课，那么单片机以其系统硬件构架完整、价格低廉、学生能动手等特点，成为工科学生硬件设计基础课。

MCS-51单片机是指由美国INTEL公司（大名鼎鼎的INTEL）生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS-51系列单片机。

89C51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/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线,现在我们分别加以说明：1.中央处理器（CPU）中央处理器(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负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。

2.数据存储器（RAM）51内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。

程序存储器用于存放程序和固定不变的常数等。

通常采用只读存储器，且其又多种类型，在89系列单片机中全部采用闪存。

AT89C51内部配置了4KB闪存。

1.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。

3.并行输入输出(I/O)口：51共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。

每个口都由1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。

4.全双工串行口：AT89C51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，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。

5.时钟电路：时钟电路的作用是产生单片机工作所需要的时钟脉冲序列。

6.中断系统：中断系统的作用主要是对外部或内部的终端请求进行管理与处理。

AT89C51共有5个中断源，其中又2个外部中断源和3个内部中断源。

7.定时/计数器51有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。

2.2按键、显示器或蜂鸣器1认识按键按键是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开‘控制电路?（其中电流很小），从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。

电子产品大都有用到按键这个最基本人机接口工具，随着工业水平的提升与创新，按键外观的也发的越来越多样化及丰富的规觉效果。

2、LED显示器LED是发光二极管Light Emitting Diode 的英文缩写。

LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。

它采用低电压扫描驱动，具有如下优点：1、耗电省、2、使用寿命长、3、成本低、4、亮度高、5、视角大、6、可视距离远、7、规格品种多。

LED显示屏分类：按显示颜色分为：单红色、单绿色、红绿双基色、红绿蓝三色按使用功能分为：图文显示屏、多媒体视频显示屏、行情显示屏、条形显示屏按使用环境分为：室内显示屏、室外显示屏、半户外显示屏LED显示屏技术特点：A、效果卓越：采用动态扫描技术，画面稳定，无杂点，图像效果清晰，动画效果生动，多样；视频效果流畅；B、内容丰富：可显示文字、图表、图像、动画、视频信息；C、方式灵活：可由用户任意编排显示模式；D、质量保证：采用进口发光材料、高品质IC芯片、无噪声大功率电源；E、信息量大：显示的信息不受限制；F、维修方便：模块化设计，安装，维护方便；3.蜂鸣器的介绍(1) 蜂鸣器的作用蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。

(2) 蜂鸣器的分类蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。

(3) 蜂鸣器的电路图形符号蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。

4.蜂鸣器的结构原理(1) 压电式蜂鸣器压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。

有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。

多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。

当接通电源后（1.5~15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。

压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。

在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。

(2) 电磁式蜂鸣器电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。

接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。

振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。

三、设计方案或实现办法3.1系统方框图3.2工作原理由软件设置交通灯的初始时间，南北方向通行30秒，东西方向通行20秒，数码管采用动态显示，P0口送字形码，P2口送字位选通信号，通过单片机的P1口控制各种信号灯的燃亮与熄灭。

采用中断方式实现按键的功能。

四、最小系统介绍单片机最小系统以89C51为核心,外加时钟和复位电路,电路结构简单,抗干扰能力强,成本相对较低,非常符合本设计的所有要求。

89C51单片机系列是MCS-51系列的基础上发展起来的,是当前8位单片机的典型代表,采用CHMOS工艺,即互补金属氧化物的HMOS工艺, CHMOS是CMOS和HMOS的结合,具有HMOS高速度和高密度的特点,还具有CMOS低功耗的特点。

时钟电路在单片机的外部通过XTAL1,XTAL2这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容,构成稳定的自激振荡器.本系统采用的为12MHz的晶振,一个机器周期为1us,C2,C3为30pF。

复位电路分为上电自动复位和按键手动复位,RST引脚是复位信号的输入端,复位信号是高电平有效.上电自动复位通过电容C1和电阻R4来实现,按键手动复位是图中复位键来实现的。

五、系统原理图六、软件流程图（附原程序）七、心得体会本系统就是充分利用了AT89C51芯片的I/O引角。

系统统采用MSC-51系列单片机为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过单片机芯片的P1口控制红、黄、绿灯的燃亮与熄灭；P0口外接数码管来显示各个信号灯的时间。

系统设计简便、实用性强、操作简单、程序设计简便。