基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)的交通燈分析與研究

黃華

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷發(fā)展，人民生活水平的的不斷提高以及人口的不斷增長(zhǎng)，在加上近年來(lái)很多人喜歡自駕旅游，人們的出行變得異常擁擠，所以制定一套良好的交通體系將成為解決這一問(wèn)題的必不可少的法寶，交通燈—將有效的解決這一問(wèn)題?，F(xiàn)如今交通燈被廣泛應(yīng)用于全國(guó)各大城市的道路，用于疏通各個(gè)交通樞紐，調(diào)控人們的出行，為人們的日常出行帶來(lái)了方便。本系統(tǒng)采用STC公司生產(chǎn)的STC89C52單片機(jī)，STC89C52單片機(jī)是一種功率低、高性能、抗干擾能力強(qiáng)的CMOS微控制器，使用的的是經(jīng)典的MCS—51內(nèi)核，且具有8K的可編程Flash存儲(chǔ)器，擁有512字節(jié)的RAM，32位的I/O口線(xiàn)，3個(gè)16位的定時(shí)器T0、T1、T2，內(nèi)部自帶2K的EEPROM，內(nèi)部的Flash可擦寫(xiě)100000次以上，及自帶看門(mén)狗程序防止程序因長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行導(dǎo)致程序錯(cuò)亂，具有掉電和空閑模式達(dá)到在不用時(shí)節(jié)省電力的效果，并且可以進(jìn)行串、并行通訊、A/D轉(zhuǎn)換、控制液晶顯示以及控制各種時(shí)鐘、語(yǔ)音·芯片等功能，可謂功能強(qiáng)大。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；交通燈；分析

一、綜述

如今的交通燈主要是由紅、綠、黃三種顏色組成，并且有箭頭式和圓形紅綠燈兩種方式，許多交通較為擁擠的十字路口多采用箭頭式與圓形式混合管理各個(gè)車(chē)輛的通行情況。交通燈最早出現(xiàn)在19世紀(jì)初期英國(guó)的約克城，開(kāi)始時(shí)只有紅色與綠色兩種顏色，但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與工業(yè)水平的不斷提升道路逐漸變得擁擠，所以應(yīng)道路交通指揮的需要，第一組由紅、綠、黃三種顏色的交通燈于1918年應(yīng)運(yùn)而生，它的每一盞燈都是由一個(gè)圓形的四面投影器，由于它的出現(xiàn)極大的改善了交通情況，使人們的出行安全而又方便。最開(kāi)始時(shí)英國(guó)約克城經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)馬車(chē)軋人事故，并且當(dāng)時(shí)約克城紅綠兩色分別代表已婚的女性和未婚的女性，所以人們受到啟發(fā)，于1868年12月10日由英國(guó)機(jī)械師德.哈設(shè)計(jì)制造的燈柱高7米的由紅綠兩色組成的紅綠兩色提燈—煤氣交通燈，在這盞交通燈的燈腳下站著一名手持長(zhǎng)桿的警察拉動(dòng)手里的皮帶隨心所欲的控制燈的顏色，但這盞煤在面世的第23天，由于煤氣燈的忽然爆炸使一位正在執(zhí)勤的警察喪命，而使得其又被取締，直到1914年，在美國(guó)的克利夫蘭市恢復(fù)了紅綠燈，紅綠燈才正式的開(kāi)始融入人們的生活，此時(shí)的紅綠燈已經(jīng)是用電來(lái)帶動(dòng)工作的，隨后在芝加哥等城市相繼采用了交通燈來(lái)引導(dǎo)交通。

值得一提的是，黃色信號(hào)燈的發(fā)明者是我國(guó)的胡汝鼎，他曾懷著對(duì)科學(xué)的熱情態(tài)度，以及“科學(xué)救國(guó)”的偉大抱負(fù)去美國(guó)深造，他在為愛(ài)迪生的美國(guó)通用電氣公司工作時(shí)，有一天，他站在繁華的路口等待綠燈時(shí)，當(dāng)他看到紅燈即將過(guò)去時(shí)一輛汽車(chē)呼嘯而過(guò)，嚇得他連忙退了回去，驚嚇之余，他反思自己的經(jīng)歷，反思這樣的設(shè)計(jì)的交通燈的缺點(diǎn)，很可能，會(huì)給人們的出行帶來(lái)危險(xiǎn)，所以他就想到了在紅綠燈之間再加一個(gè)黃燈，以警告人們危險(xiǎn)，打定主意后，他向有關(guān)方面提出建議，比得到了肯定，于是紅、綠、黃的交通燈系統(tǒng)就此產(chǎn)生，并得到了廣泛的應(yīng)用。

二、有關(guān)單片機(jī)的概述

單片機(jī)就是在一塊硅片上集成了微處理器、存儲(chǔ)器及各種輸入/輸出接口的芯片，這樣的一塊芯片就具有了計(jì)算機(jī)的屬性，因而也被稱(chēng)為微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)的功能的實(shí)現(xiàn)要靠我們使用者自己編程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，我們編程的目的就是控制這塊芯片的各個(gè)引腳在不同的時(shí)間輸出不同的電平（高電平或者低電平），進(jìn)而控制與單片機(jī)的各個(gè)引腳相連接的外圍電路的電氣狀態(tài) 。我們?cè)O(shè)計(jì)的這個(gè)交通燈系統(tǒng)使用的是STC89C52—DIP單片機(jī)，我們先來(lái)介紹一下這個(gè)標(biāo)識(shí)，STC—前綴，標(biāo)示芯片為STC公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，8—表示8051內(nèi)核，9—表示內(nèi)部含有Flash EEPROM存儲(chǔ)器，C—表示該器件為CMOS產(chǎn)品，5—固定不變，2—表示該芯片內(nèi)部程序存儲(chǔ)空間大?。?為4KB，2為8KB，3為12KB）。

三、Keil C51軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)

Keil C51 是德國(guó)Keil Software 公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，提供了豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具u Vision。Keil C51 標(biāo)準(zhǔn)C編譯器為8051微控制器的軟件開(kāi)發(fā)提供了C語(yǔ)言環(huán)境，同時(shí)保留了匯編語(yǔ)言代碼高效、快速的特點(diǎn)。

Keil C51是目前最高效、最靈活的8052開(kāi)發(fā)平臺(tái)。它不僅可以支持所有的8051衍生產(chǎn)品，還可以支持所有兼容的仿真器，同時(shí)也支持其他第三方的開(kāi)發(fā)工具。因此，它必然成為8051開(kāi)發(fā)用戶(hù)首選軟件系統(tǒng)。與匯編語(yǔ)言相比，C51具有良好的模塊化、較強(qiáng)功能性、易閱讀和維護(hù)的特點(diǎn)，因而易學(xué)易用。目前多數(shù)的單片機(jī)開(kāi)發(fā)都是以C語(yǔ)言為主，這使得使用C51可以縮短開(kāi)發(fā)周期、降低成本、提高可靠性、開(kāi)發(fā)的代碼具有較好的可移植性。

四、程序分析與介紹

（1）延時(shí)程序：程序中使用for語(yǔ)句的嵌套來(lái)實(shí)現(xiàn)延時(shí)效果。

（2）數(shù)碼管顯示程序：程序中使用了兩個(gè)顯示函數(shù)來(lái)分別表示南北方向和東西方向的計(jì)時(shí)器數(shù)據(jù)顯示，顯示方式大同小異，東西方向使用P0口作為輸出控制端，南北方向使用P2口作為輸出控制端。以南北方向?yàn)槔猴@示程序開(kāi)始時(shí)先打開(kāi)段選把P2口的輸出電平通過(guò)鎖存器送入數(shù)碼管，關(guān)閉段選，再打開(kāi)位選，把P2口的輸出電平通過(guò)鎖存器送入數(shù)碼管后，關(guān)閉位選，由于這之間的時(shí)間間隔很小，肉眼無(wú)法識(shí)別其閃爍。

（3）計(jì)時(shí)器閃爍程序：為了起到警示作用，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)5秒時(shí)計(jì)時(shí)器會(huì)閃爍，程序中使用定時(shí)器2來(lái)控制計(jì)時(shí)器的閃爍，在程序中定時(shí)器2使用的是16位自動(dòng)重裝模式，當(dāng)定時(shí)器中斷100次時(shí)，flag會(huì)取反，也就是說(shuō)定時(shí)器中斷的次數(shù)控制了計(jì)時(shí)器閃爍的快慢。

五、小結(jié)

本論文設(shè)計(jì)采用STC公司生產(chǎn)的STC89C52單片機(jī)及其他電氣元件（74HC573鎖存器，9014三極管，電阻，LED燈）組成，來(lái)設(shè)計(jì)十字路口交通燈，所用器件數(shù)量較少且價(jià)格便宜，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，實(shí)用性強(qiáng)，并且為了解決因十字路口的車(chē)流量在不同時(shí)間段各不相同，如果采用單一的時(shí)間計(jì)數(shù)方式會(huì)造成車(chē)輛等待時(shí)間過(guò)久而造成時(shí)間浪費(fèi)的缺點(diǎn)，本系統(tǒng)采用三種不同的計(jì)數(shù)方式輪流計(jì)數(shù)，已達(dá)到時(shí)間高效利用的目的。為了系統(tǒng)內(nèi)部穩(wěn)定可靠的運(yùn)行程序，系統(tǒng)內(nèi)部集成了看門(mén)狗程序用以防止因系統(tǒng)的死機(jī)而停止工作。

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