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交通灯课程设计报告 交通灯课程设计报告 一前言 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。 十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道， 有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交 通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多，在 学习了单片机的有关知识之后，运用相关知识来设计完成 交通信号灯。 二功能概述 设计任务：交通灯的硬件和软件设计 设计目的 1.进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理。 2.掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性， 控制方法。 3.通过课程设计，掌握以单片机为核心的电路设计的 基本方法和技术，了解有关电路参数的计算方法。 4.通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设 计方法和调试技术。 5.通过完成一个包括电路设计和程序 开发的完整过程，为我们今后从事相应工作打下基础。 三设计思路 交通灯的变化规律 按照常规我们假设一个十字路口为东西南北走向。初 始状态为状态 1，南北方向绿灯通车，东西方向红灯。经过 过一段时间转换状态 2，南北方向绿灯闪几次转亮黄灯，延 时 5S，东西方向仍然红灯。再转换到状态 3，东西方向 绿灯通车，南北方向红灯。过一段时间转换到状态 4， 东西方向绿灯闪几次转亮黄等，延时 5S，南北方向仍然红 灯。最后循环至南北绿灯，东西红灯。在这些状态下，有 时钟倒数计时。 四硬件介绍 基础知识 交通灯控制器实例主要使用了 89C51 单片机的定时器 计数器，基础知识主要包括交通灯的变化规律、定时器 计数器的概念、定时器计数器的相关寄存器、定时器 计数器的 4 种工作方式、以及定时器计数器的变成。 定时器/计数器 定时器计数器是单片机中最常用、最重要的功能模 块之一，本节通过交通灯控制器实例来演示定时器的使用， 并复习如何使用散转程序。 首先介绍交通灯以及定时器计数器的基础知识，接 着介绍本实例的硬件电路构成，然后逐步分析定时器的变 成以及程序的全貌，最后总结一下本实例的技巧与注意点。 定时器计数器的概念 89C51 单片机内有两个可编程的定时器计数器 T0、T1。 当定时器计数器用作“定时器”时，每经过 1 个机 器周期，计数器加 1。 当定时器计数器用作“计数器”时，计数器在对应 的外部输入管脚上每发生一次 1 到 0 的跳变时加 1。使用 “计数器”功能时，外部输入每个机器周期被采样一次。 当某一周期管脚状态采样为高电平而下一周期采样为低电 平时，计数器加 1。由于检测下降沿跳变需要两个机器周期 的时间，所以技术频率最大值只能为时钟周期的 124。计 数器对外部输入信号的占空比并无限制，但为了保证给定 的电平信号在其改变之前至少被采样一次，外部输入信号 必须至少保持一个完整的机器周期。 定时器计数器的相关寄存器 与定时器计数器相关的寄存器有定时器计数器工 作方式寄存器、定时器计数器控制寄存器。TCON 已经在 节受控输出实例中介绍过， 因此，在本例中主要介绍 TMOD 寄存器。 定时器计数器工作方式寄存器，字节地址 89H，不可 进行位寻址。 定时器计数器工作方式寄存器的 8 位分为 两组，高 4 位控制 T1，低 4 位控制 T0。TMOD 每一位的功能 如下。 GATE：门控位。 GATE0，仅由运行控制位 TRX1 来启动定时器计 数器运行； GATE1，由运行控制位 TRX1 和外部中断引 脚上的高电平共同来启动定时器计数器运行。 CT：定时器模式和计数器模式选择位。 CT0， 为定时器模式； CT1，为计数器模式。 M1、M0：工作方式选择位。M1、M0 的 4 中编码对应 4 种工作方式，对应关系见表 210。 定时器计数器的 4 种工作方式 定时器计数器的 4 种工作方式下的逻辑结构如表所 示。 内容需要下载文档才能查看 方式 0。 定时器计数器的工作方式 0 称为 13 位定时器计数 器的。它由 TLX 的低 5 位和 TLX 的 8 位构成 13 位的计数器， 此时 TLX 的高 3 位未使用。改工作方式是为了和 48 系列单 片机兼容而设计的一种工作方式，一般情况不使用方式 0 进行定时计数。方式 0 的控制方式与方式 1 完全相同， 下面重点介绍方式 1 的控制方式 。 方式 1 定时器计数器的工作方式 1 称为 16 位定时器计数 器。它由 TLX 和 THX 构成，TLX 计数溢出向 THX 进位，THX 计数溢出置位 TCON 中溢出标志位 TFX。 一阵尖锐的碰撞声伴随着地面上车轮留下的黑色印迹， 不用说准又是出了车祸。循声望去，果然，街头不远处， 一辆大卡车和一辆小汽车“热情的相拥”了！ 紧跟着，看热闹的人从四方涌了过来， “呼啦”一下就 把卡车和汽车围成了一个圈，不一会儿就成了一堵“密不 透风”的人墙。流动的车流也停止了前时，议论声、叫嚷 声此起彼伏，有人拨了“110” ，有了打了“120” 。终于， 警车和救护车呼啸着“挤进”了现场，医护人员忙着把伤 员抬到车上，警察一边维护现场秩序，一边对现场的目击 证人询问情况，详细地记录下事故的发生过程。 据了解，事故是因为卡车司机边讲电话边开车，没注 意路面情况造成的。那触目惊心的血迹向人们昭告：一眨 眼的工夫又有两条生命从这个世上消失了。 有时候我真痛恨命运的不公：为什么我的身体各部分 拼合在一起将我组成一盏交通灯？为什么要让血肉横飞、 家破人亡的惨剧在我的眼前上演？为什么让我只能眼睁睁 地看着一条条鲜活的生命在顷刻间灰飞烟灭？为什么那呼 天喊地的哭声常常萦绕在我的耳边？天哪，这恶梦般的日 子究竟向何时才能结束呀！ 前几天，我亲眼看到一辆摩托车因闯红灯，被飞驰而 来的货车撞得粉碎；一位年轻小伙因醉酒驾驶，撞到了路 边的大树当场死亡；两名学生因单手骑车，想要显示自己 高超的车技而从车上摔下来 每当夜晚降临，星星在静谧的夜空闪烁，我便会悄悄 流泪，为自己生活在这么一个喧哗、混乱的世界而哭泣， 为人类不珍惜自己的生命而叹息。 我不明白，人们既然请我来帮助他们管理交通，可为 什么有人就是不愿意遵从我的意愿行车？人们既然把我放 在车流、人流密集的十字路口，为什么来来往往那么多的 人，那么多的车却对我熟视无睹？我究意是人们真心需要 的帮手，还是为了城市上档次而安放的摆设？ 每一天，我都立在城市的马路上，看着来来往往的人 流和车流。可是，每一天，我都经受着视觉的污染和心灵 的痛楚。我再也不想看着这个繁荣着同时也在不断毁灭着 的世界。 不明白，人们共同制定的交通法规竟没有用处；不