本科毕业论文(设计)
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第二节 硬件设计 实现本设计要求的具体功能，可以选用AT89C51单片机及外围器件构成最小控制系统，12个发光二极管分成4组红绿黄三色灯构成信号灯指示模块，8个LED东西南北各两个构成倒计时显示模块，若干按键组成时间设置和紧急按钮。
单片微机(Single-Chip Microcomputer)简称为单片机。它在一块芯片上集中成了中央处理单元CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、定时/计数和多功能输入/输出I/O口,如并行口I/O、串行口I/O和转换A/D等。就其组成而言，一块单片机就是一台计算机。其典型结构如图所示。由于它具有体积小、功能强和价格便宜等优点，因而被广泛地应用于产品智能化和工业控制自动化上。
MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用，是单片机的主流系列，软硬件应用设计资料丰富齐全。为了提高指令的执行速度和效率，采用了面向控制的结构和指令系统的独
立CPU，即选择MSC-51系列中的8031单片机。
8031内部包括一个8位CPU、128个字节的RAM，21个特殊功能寄存器（SFR）、4
个8位I/O口，一个全双工串行口，2个16位定时器/记数器，但片内无程序存储器，须外
扩EPROM芯片。
MCS-51系列的引脚均为40只引脚双列直插封装（DIP）40只引脚按其功能来分，可
分为3类：
（1）电源及时钟引脚: Vcc、Vss；XTAL1、XTAL2。
（2）控制引脚： /PSEN、/EA、ALE、RESET （即RST）。
（3）I/O口引脚：P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口的外部引脚。
MCS-51存储器的结构采用了哈佛（Har-vard）结构。存储器空间可划分为如下5类：
1. 程序存储器（8031无内部程序存储器。） 2. 内部数据存储器
3. 特殊功能寄存器（SFR-Special Function Register） 4. 位地址空间 ，211个可寻址位。
5. 外部数据寄存器，片外可扩展64K字节RAM。
本系统以单片机为核心，系统硬件电路由状态灯，LED显示，按键，组成。其中P0用于送显两片LED数码管，P1用于控制红绿黄发光二极管，XTAL1和XTAL2接入晶振时钟电路，REST引脚接上复位电路，P2.6与P2.7对数码管进行片选，P3.2即INT0紧急情况处理按键，P3.3即INT1接时间调整中断按键。
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八段LED数码管
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其他硬件设施 LED显示屏作为大型显示设备的一种，具有亮度高、价格低、寿命长、维护简便等优点。LED数码管的结构简单，分为七段和八段两种形式，也有共阳和共阴之分。以八段共阳管为例，它有8个发光二极管(比七段多一个发光二极管，用来显示dP，即点)，每个发光二极管的阳极连在一起，如图3.6所示。这样，一个LED数码管就有I根位选线和8根段选线，要想显示一个数值，就要分别对它们的高低电平来加以控制。为方便起见，本文主要讨论共阳八段LED数码显示管，其他类形的显示管与其类似。 显示数值 0 1 2 3 4 dp,g,f,e,d,c,b,a 11010000 11111001 10100100 10110000 10011001 10010010 10000010 11111000 10000000 10010000 驱动代码 C0H F9H A4H B0H 99H 92H 82H F8H 80H 90H 5 6 7 8 9 LED 灯的显示原理:通过同名管脚上所加电平的高低来控制发光二极管是否点亮而显示不同的字形，如 dp，g,f,e,d,c,b,a全亮显示为8，采用共阳极连接驱动代码，代码表如下。
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相应在程序软件上，可以通过调用程序给定的秒值经过特定计算算出需要显示的个位和十位，然后有DPTR调取LEDMAP的代码。
LED8段数码管的设置为每个方位上的一对2为显示器。四个方位上总共用8个LED接在单片机的IO口上。虽然路口不一样，但是显示的时间在数字上是一样的，所以两边连接的IO口是对称的。如图3.7所示，其中A，B分别是P0，P1 的网络标号.
发光二极管
根据本设计的特点，红绿灯的显示不可少，红绿灯的显示采用普通的发光二极管。每个方向上设置红绿黄灯，总共4组。如果东西红灯亮，那南北方向就是绿灯亮，反之亦然，所以在硬件上连接图上也是对称分布的。
按键控制
本设计设置了有5个键：K1键P3.0,K2键P3.1，K3键P3.2，K4键P3.3，K5键P3.
每个按键一端接地，另一端接对应的P3端口。低电平有效，当按键按下端口接地，单片机捕获到低电平，从而知道相应的输入信息。
交通灯硬件线路图（2.1）
图（2.1）
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第三节 设计要求
（1）程序开始运行先南北段通行、东西段禁止60s，后东西段通行、南北段禁止60s，依此循环。
（2）系统分三种工作模式：正常模式、繁忙模式、特殊模式，并且通过三个按钮“正常”、“繁忙”、“特殊”可相互转化。 （3）正常模式：
直行时间显示数码管显示60。此时南北段直行通行（绿灯）、东西段禁止（红灯）40s，南北段人行道通行（绿灯），东西段人行道禁止（红灯），同时南北段和东西段方向的数码管分别从40s和60s开始倒计时，至最后5s时南北段绿灯变成黄灯闪烁；此后南北段左拐（左拐灯亮）通行、东西段禁止（红灯）20s，南北段、东西段人行道都禁止（红灯），同时南北段和东西段方向的数码管都从20s开始倒计时，至最后5s时南北段左拐灯变成黄灯闪烁；再后东西段直行通行（绿灯）、南北段禁止（红灯）40s，东西段人行道通行（绿灯），南北段人行道禁止（红灯），同时东西段和南北段方向的数码管分别从40s和60s开始倒计时，至最后5s时东西段绿灯变成黄灯闪烁；最后东西段左拐（左拐灯亮）通行、南北段禁止（红灯）20s，东西段、南北段人行道都禁止（红灯），同时东西段和南北段方向的数码管都从20s开始倒计时，至最后5s时东西段左拐灯变成黄灯闪烁。 （4）繁忙模式：
繁忙指示灯亮，南北段、东西段的通行时间改为45s，其中左拐的时间改为15s，其它与正常模式类似。 （5）特殊模式：
特殊模式灯亮，南北段、东西段的通行时间改为75s，其中左拐的时间改为20s，其它与正常模式类似。
第三章 基于单片机的交通灯软件设计
设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下图所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。交通状态从状态1开始变换，直至状态6然后循环至状态1，周而复始，即如图（3-1）