单片机 开题报告

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单片机交通灯控制系统

长江大学继续教育学院 2011年 月 日

一. 设计的目的、意义

随着经济的快速发展，城市化进程加速，城市人口、机动车保有量剧增，从而给交通管理带来了严重的压力，特别是在十字路口的交通状况更为严峻。采用智能化的十字路口交通灯控制系统，能合理疏导人、车分流，提高通行效率，降低交通事故发生率，减轻交通管理人员的工作强度。为社会经济的进一步发展和和谐社会的建立提供支持。

通过此次毕业设计，培养学生综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力，提升学生自学新知识，接受新观念的能力，提高学生计算机应用和程序设计的能力。掌握系统设计方法和步骤，为今后开展计算机控制系统规划、设计和开发打下初步的基础。

二．国内外研究现状、水平和发展趋势

1国内外研究现状 、水平

随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。

黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，他怀着“科学救国”的抱负到美国深造，在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯而正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一身冷汗。回到宿舍，他反复琢磨，终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族，遍及全世界陆、海、空交通领域了。

我们的视网膜含有杆状和三种锥状感光细胞。杆状细胞对黄色的光特别敏感，三种锥状细胞则分别对红光、绿光及蓝光最敏感。由于这种视觉结构，人最容易分辨红色与绿色。虽然黄色与蓝色也容易分辨，但因为眼球，对蓝光敏感的感光细胞较少，所以分辨颜色，还是以红、绿色为佳。

中国最早的马路红绿灯，是于1928年出现在上海的英租界。

2各硬件概述

2.1 单片机的概述

单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机

种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

单片机的种类:

Intel公司 8位：MCS-48 、MCS-51 16位MCS-96、 MCS-196 ；Motorola 公司、68系列 68HC 系列 ； TI公司 MSP系列等。其中MCS-51系列、AT89系列被誉为“控制领域中最佳8位单片机”。

MCS-51系列具有特性：①集成度高 ②系统结构简单 ③可靠性高 ④处理功能强，速度快

可分为： 8031、8051、8751、8951 8051是MCS-51系列单片机的典型产品

8051单片机包含中央处理器、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。

2.2单片机的发展趋势

单片机大致经过4个阶段，

第一阶段（1971-1974）1974年11月美国Intel公司首先设计出Intel 4004 接后 设计出 Intel 8008 从此拉开了研制单片机的序幕

第二阶段 (1974-1978) 初级单片机阶段 第三阶段（1978-1983）好性能单片机阶段

第四阶段 (1983-现在) 8位单片机巩固发展及16位单片机推出阶段 纵观单片机近30年的发展历程，认为单片机今后将向多功能、共性能、高速度、低电压、低功耗、低价格、外围电路内装化以及片内存储容量增加的方向发展。此外，专用化也是单片机的一个发展方向，针对某一用途的专用单片机将会越来越多。 2.3 传感器的概述

光传感器是目前产量最多、应用最广的传感器之一，它在自动控制和非电量电测技术引中占有非常重要的地位。最简单的光敏传感器是光敏电阻，当光子冲击接合处就会产生电流。 2.4交通灯的概述

交通灯通常指由红、黄、绿三种颜色灯组成用来指挥交通的信号灯。绿灯亮时，准许车辆通行，黄灯亮时，已越过停止线的车辆可以继续通行；红灯亮时，禁止车辆通行。

三. 课题的可行性研究

交通信号控制系统是现代城市和疏导的主要手段。而作为城市交通基本组成部分的平面交叉口，其通行能力是解决城市交通问题的关键，而交通信号灯又是交通交叉口必不可少的交通控制手段。随着计算机技术和自动控制技术的发展，以及交通流理论的不断发展完善，交通运输组织与优化理论、技术的不断提高，国内外逐步形成了一批高水平实效的城市道路交通控制系统。

而随着人们生活水平的提高，交通管制也提出了更高的要求，因此提供一个可靠、安全、便捷的多功能交通灯控制系统。而核心控制MCS-51系单片机中 8051 具有结构简单、性能安全且功能易修改扩展等功能。光传感器是非常灵敏可靠的传感器价格也比较低廉。在生活上各个领域运用也非常广泛。

四. 课题研究的基本方案

1. 设计内容

① 分析单片机交通灯控制系统原理图. ② 对系统所需可编程序控制器的机型选择. ③ 改造方案的确定.

④ 进行MCS-51选型及I/O分配. ⑤ 设计单片机控制形图. ⑥ 绘制设计图样.

该交通灯控制系统控制的是东西和南北两个方向上的车辆通行，系统共采用6个发光二极管来模拟各路交通信号灯，4个LED七段数码管以倒计时的方式显示各个方向上允许通行或禁止通行的信号灯剩余的时间。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

本设计采用的程序编写语言为现在流行的C语言，简单又便于阅读。编写程序的原则是：1.满足设计的要求。2.尽量采用最好，最有效的算法。3.编写时应尽量用最简洁的语言。编写好源程序后，采用keil软件对其进行编译，使其生成单片机可以识别的.hex文件，再把此文件导入单片机89C51中即可。

2 系统硬件设计

选用设备8051单片机一片选用设备：8051单片机一片，8255并行通用接口芯片一片，74LS07两片，MAX692‘看门狗’一片，共阴极的七段数码管两个双向晶闸管若干，7805三端稳压电源一个，红、黄、绿交通灯各两个，开关键盘、连线若干。

3 系统总框图如下：

五 课题的进程计划

（1）2月20日——3月2日 完成开题报告；

（2） 3月3日——3月15日 完成单片机的设计，概述其芯片的工作原理

（3） 3月16日——3月20日 完成传感器的选择，了解其基本原理 （4） 3月21日——4月5日 完成单片机I/O口连接、传感器、LED的串行接口连接

（5） 根据计划任务书编写程序 实行仿真测试。

六 参考文献

1朱月秀. MCS-51单片机原理及应用，华中科技大学出版社 2002.1 2 张毅坤. 单片微型计算机原理及应用，西安电子科技大学出版社 1998 3余锡存 曹国华.单片机原理及接口技术[M].陕西:西安电子科技大学出版社,2000.7

4雷丽文 等.微机原理与接口技术[M].北京：电子工业出版社，1997.2