1 選題背景
本設計是微控制器控制的交通燈控制系統設計隨著社會經濟的發展，城市交通問題越來越引起人們的關注。人、車、路三者關係的協調，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統是用於城市交通資料監測、交通訊號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統，它是現代城市交通監控指揮系統中最重要的組成部分。
所以，如何採用合適的控制方法，最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路，緩解主幹道與匝道、城區同周邊地區的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規劃部門亟待解決的主要問題。傳統的交通訊號燈控制一般採用電子線路和繼電器控制．結構複雜，可靠性低。故障率高．因此研究計算機與自動控制技術，設計新型的交通燈控制系統，對緩解交通阻塞．提高暢通率具有十分現實的意義。
以下通過介紹一種基於8051的交通燈控制系統，東西、南北的通行時間可調。能倒計時顯示通行時間。並有急車強行通過、交通異常狀況判別及處理等功能，該系統具有設計周期短、可靠性高、維護方便、使用簡單等優點。
2 方案論證
電源提供方案
為使模組穩定工作，須有可靠電源。因此考慮了兩種電源方案：
方案一：採用獨立的穩壓電源。此方案的優點是穩定可靠，且有各種成熟
電路可供選用；缺點是各模組都採用獨立電源，會使系統複雜，且可能影響電路電平。
方案二：採用微控制器控制模組提供電源。改方案的優點是系統簡明扼要，
節約成本；缺點是輸出功率不高。
綜上所述，我選擇第二種方案。
顯示介面方案
該系統要求完成倒計時功能。基於上述原因，我考慮了二種方案：
方案一：採用數碼管顯示。這種方案只顯示有限的符號和數碼字元，簡單，方便。
方案二：採用點陣式led 顯示。這種方案雖然功能強大，並可方便的顯示各種英文本元，漢字，圖形等，但實現複雜，且須完成大量的軟體工作。
綜上所述，我選擇第一種方案
輸入方案：
題目要求系統能調節燈亮時間，並可處理緊急情況，我研究了兩種方案：
方案一：採用8155擴充套件i/o 口及鍵盤，顯示等。該方案的優點是：使用靈活可程式設計，並且有ram,及計數器。若用該方案，可提供較多i/o 口,但操作起來稍顯複雜。
方案二： 直接在i/o口線上接上按鍵開關。
由於該系統對於交通燈及數碼管的控制，只用微控制器本身的i/o 口就可實現，且本身的計數器及ram已經夠用，故選擇方案二。
3 硬體電路設計
綜上所述本設計系統以at89c51微控制器為控制核心，連線成最小系統，由倒計時顯示模組、交通燈顯示模組、按鍵開關控制模組組成。軟體部分使用的是c 語言程式設計，由軟體設定交通燈的初始時間，東西方向（主幹道）通行60秒，南北方向（支幹道）通行50秒，數碼管採用動態顯示，p0口送字形碼，p2口送字位選通訊號，通過微控制器的p1口控制各種訊號燈的點亮與熄滅，採用中斷方式實現各按鍵的功能。
微控制器復位電路原理是在微控制器的復位引腳rst上外接電阻和電容，實現上電復位。當復位電平持續兩個機器週期以上時復位有效。復位電平的持續時間必須大於微控制器的兩個機器週期。
具體數值可以由rc電路計算出時間常數。復位電路由手動復位和上電復位兩部分組成。
（1）上電復位電路要求接通電源後，通過外部電容充電來實現微控制器自動復位操作。上電瞬間reset引腳獲得高電平，隨著電容的充電，rerst引腳的高電平將逐漸下降。rerst引腳的高電平只要能保持足夠的時間（2個機器週期），微控制器就可以進行復位操作。
（2）手動復位：手動復位就是在復位電容上併聯乙個開關，當開關按下時電容被放電、rst也被拉到高電平，而且由於電容的充電，會保持一段時間的高電平來使微控制器復位。微控制器復位期間不產生ale和psen訊號，即ale=1和psen=1。
這表明微控制器復位期間不會有任何取指操作。
圖3 微控制器手動復位電路
微控制器系統裡都有晶振，在微控制器系統裡晶振作用非常大，全稱叫晶體振盪器，它結合微控制器內部電路產生微控制器所需的時鐘頻率，微控制器晶振提供的時鐘頻率越高，那麼微控制器執行速度就越快，微控制器的一切指令的執行都是建立在微控制器晶振提供的時鐘頻率。微控制器晶振的作用是為系統提供基本的時鐘訊號。微控制器的時鐘電路由外接的乙隻晶振和兩隻起振電容，以及微控制器內部的時鐘電路組成，晶振的頻率越高，微控制器處理資料的速度越快，系統功耗也會相應增加，穩定性也會下降。
微控制器的時鐘電路設計有兩種方式，一種是內部時鐘方式，一種是外部時鐘方式。
在內部時鐘方式下微控制器內部的高增益、反相放大器通過xtal1、xtal2外接作為反饋元件的外部電晶體振盪器與電容組成的併聯諧振迴路構成乙個穩定的自激振盪器，向內部時鐘電路提供振盪時鐘。振盪器的頻率主要取決於晶體的振盪頻率。外部時鐘方式是把外部已有的時鐘訊號引入到微控制器內。
此方式常用於多片微控制器同時工作，以便於各微控制器的同步。一般要求外部訊號高電平的持續時間大於20μs，且為頻率低於12mhz的方波。本設計採用內部時鐘方式，微控制器系統常用的晶振頻率有6mhz、11．0592mhz、12mhz、本系統採用11．0592mhz晶振，電容選22pf或30pf均可。
圖4 微控制器時鐘電路
at89c51 微控制器的ea/vpp（31 腳） 是內部和外部程式儲存器的選擇管腳。當ea 保持高電平時，微控制器訪問內部程式儲存器；當ea 保持低電平時，則不管是否有內部程式儲存器，只訪問外部儲存器。由於現在微控制器內部的flash容量都很大，因此基本都是從內部的儲存器讀取程式，即不需要外接rom來儲存程式，因此，ea腳必須接高電平。
圖5 微控制器最小系統
3.1.4 按鍵控制模組
本系統設定了有4個鍵：k0鍵，k1鍵，k2鍵，k3鍵。每個按鍵一端接地，另一端接上二極體。
低電平有效，當按鍵按下埠接地，微控制器捕獲到低電平，從而得到相應的輸入資訊。 本系統採用了二極體做開關，是為了防止有一按鍵被按下3根線同時被低，中斷無效。二極體在正向電壓作用下電阻很小，處於導通狀態，相當於乙隻接通的開關；在反向電壓作用下，電阻很大，處於截止狀態，如同乙隻斷開的開關。
利用二極體的開關特性，可以組成各種邏輯電路。
程式開始執行先東西段通行、南北段禁止60s，後南北段通行、東西段禁止50s，依此迴圈。 系統分三種工作模式：南北通行模式、東西通行模式、返回模式、緊急情況模式，並且通過四個按鍵k0、k1、k2、k3實現之間的相互轉化。
圖8 按鍵控制模組
微控制器工作時需要的+5v電壓,所以在設計電源電路時,需要乙個電子元件能提供+5v電壓,由於78l05能夠提供5v電壓的三端穩壓電源,78l05一腳為電源輸入端,二腳為公共接地端,三腳即為我們所需要的+5v電壓輸出端.本系統採用典型的78l05提供電壓的電路,即在78l05的1腳和公共接地端(即2腳)之間接入0.3μf的電容,在公共接地端和三腳+5v電壓輸出端之間接入0.
1μf的電容.
圖9 電源模組
t0的計數初值：x=216-12*50*1000/12=15536=3cb0h
倒計時顯示的理論分析：利用定時器中斷，設th0=th1＝(65536-50000)/256，即每0.05秒中斷一次。
每到第20次中斷即過了20*0.05秒＝1秒時，使時間的計數值減1，便實現了倒計時的功能。
狀態燈顯示的理論分析：黃燈閃爍同樣可以利用定時器中斷。每到第10次中斷即過了10*0.05秒＝0.5秒時，使黃燈標誌位反置，即可讓黃燈1秒閃爍一次。
本系統採用at89c51微控制器實現交通燈的控制，程式的編寫用c語言來完成。系統控制程式可以分為若干模組：初始化程式，按鍵開關控制程式，交通燈轉換控制程式，led數碼管顯示程式，按鍵消抖動程式，延時程式，中斷服務子程式等。
系統相應的程式流程如圖所示。
通過這次畢業設計，使我受益匪淺。使我在軟硬體結合的綜合運用能力上有了進一步的提公升，對課堂上所學的微控制器知識有了進一步的加深和鞏固，在c語言的掌握方面也向前邁了一大步，在老師和同學的幫助下，提高了個人分析解決實際問題的綜合能力以及協同合作的能力，同時還鍛鍊了我查閱資料的能力、動手能力、發現問題、解決問題的能力。面對電腦搜尋資料，一點點，一塊塊的電路慢慢拼成完整的電路經過一次次的反覆修改終於設計出了屬於自己的程式和電路,雖然還有諸多不足之處,不過使自己真正的體會到了探索事物的奧秘的快樂,同時自己也更深入的了解到了微控制器的巨大的潛力，雖然有的時候可能遇到了一些困難，但是我最終解決了，我也會感覺到成功給我帶來的喜悅，我知道我在專業知識上的掌握還是遠遠不夠的，我還要更加努力的去學習，提高自己了實踐能力。
AT89C51微控制器的基本結構
at89c51微控制器的主要工作特性 內含4kb的flash儲存器，擦寫次數1000次 內含28位元組的ram 具有32根可程式設計i o線 具有2個16位可程式設計定時器 具有6個中斷源 5個中斷向量 2級優先權的中斷結構 具有1個全雙工的可程式設計序列通訊介面 具有乙個資料指標dptr 兩種低功...
AT89C51微控制器在無線資料的應用
數理與資訊工程學院 課程設計 題目 at89c51微控制器在無線資料的應用 專業 電腦科學與技術 專公升本 班級 電腦科學與技術 056專公升本 姓名 董越學號 05191133 指導老師餘水寶 成績 2006.6 目錄第1節引言3 1.1 無線資料傳輸概述3 1.2 設計任務3 1.3 系統主要功...
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