单片机课程设计
专业：自动化
学号：123456789
姓名：陈光标
指导教师：高洪志，孟祥莲，毕津滔，朱国晗
哈尔滨华德学院
20xx年07月01日
一、
需求分析：（叙述该设计的应用场合、设计目的、立题意义）
设计目的：模拟交通灯控制器就是使用单片机来控制一些LED 和
数码管，模拟真实交通灯的功能。红、黄、绿交替闪亮，利用数码管倒计数显示间隔等，用于管理十字路口的车辆及行人交通，计时牌显示路口通行转换剩余时间等
应用场合：应用于十字路口。 立题意义：设计一个功能多点的交通灯，节省时间且交通更流畅。
二、
硬件设计方案（画出系统框图即数据流向、硬件所用的器件，
如单色灯、单片机等，并将芯片原理简要介绍）
AT89C51芯片原理：
AT89系列单片机是ATMEL公司最早推出，也是功能最简单的一个系列，该系列都是内含Flash程序存储器的MCS-51兼容单片机，AT89C51就是其中一款可在线编程ISP Flash单片机。AT89C51具有价格便宜、性能优良、可在线编程等特点。其具体性能参数如下：兼容MCS-51内核单片机；4KB可在线编程Flash存储器，可有效擦除/读写1000次；工作电压范围4.0～5.5V；完全静态工作：0Hz～33MHz；ROM三级加密模式；128*8bit内置RAM；32位可控I/O引脚；2个16位的时钟源；5个中断源；全双工UART串行接口；低功耗工作模式；看门狗计时器；两个数据指针；快速编程特性。
系统硬件框图
单片机可选用AT89C51，它与8051系列单片机全兼容，但其内部带有4KB方便。南北向和东西向各采用2个数码管计时，同时需要对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时
三、 软件设计方案（画流程图、写出算法分析）
根据设计要求，程序框图如图所示。软件可由汇编语言完成，也可由C语言完成。软件设计可以分为以下几个功能模块： 计时程序模块：为定时器的中断服务子程序，完成0.05秒（或其他时间）和1秒的时间定时。
显示程序模块：完成60个发光二极管（实际上只需驱动30个）和8个LED数码管的显示驱动。
程序流程图 系统程序流程图
四、 调试（针对该设计所用到的软件调试和硬件调试的方法）
软件调试：
软件调试主要是利用proteus仿真软件完成电路的搭建，运行以发现设计中的错误及时改正。
硬件调试：
硬件调试主要是检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等。具体步骤及测试结果如下：
（1）检查电源与地线是否全部连接上，用万用表对照电路原理图测试各导线是否完全连接，对未连接的进行修复。
（2）参照原理图，检查各个器件之间的连接是否连接正确，是否存在虚焊，经测试，各连接不存在问题。
（3）以上两项检查并修复完后，给该硬件电路上电，电源指示灯点亮。系统功能调试：
通过软件仿真显示，系统基本能完成要求。
五、 心得体会（课程设计所遇到的问题以及解决方法,所收获到的知
识点等）
做课程设计是为了让我们对平时学习的理论知识与实际操作相结合，在理论和实验教学基础上进一步巩固已学基本理论及应用知识并加以综合提高，学会将知识应用于实际的方法，提高分析和解决问题的能力。对于交通灯这个题目，由于以前学单片机这个课程时，做过类似相关的实验，觉得这个比较简单而且做出的东西也比较直观，在确定题目之后，查阅了大量的资料，初步完成了电路设计方案。
虽然感觉交通灯程序没什么难的，就是数码管倒计时显示加几个闪烁的二极管就完事，但是也许是起初想的太简单，设计时到了细节处，也出了不少问题，而且很难被检查出来，比如在用定时器中断后用一些选择语句程序由于判断条件有疏漏程序很容易跑飞；但是最后经过我们的不断努力，还是写出来正确的代码。
接下来就是仿真了，在仿真也遇到了一些问题比如一些元器件的代号不知道；还有一开始交通灯想试试好不好用就接了一个脚怎么改程序都不亮；后来才试出来必须三个脚都接才能亮。
通过这次课设，对以前学过的知识进行了巩固，加深了理解，提高了应用的能力，而且提高了我们的发现、分析、解决问题的能力。经历了从最初的设计到最后做出产品的开发过程，提高了对专业的认识及兴趣，对于我们工科来说，对以后就业有及其重大的影响。
附录1：（程序代码）
#include<reg51.h>
#define uchar unsigned char //定义为uchar类型
#define uint unsigned int
sbit dxgew=P3^6;
sbit nbgew=P3^4;
sbit dxsw=P3^7;
sbit nbsw=P3^5;
sbit nbr=P0^0;
sbit nby=P0^1;
sbit nbg=P0^2;
sbit dxr=P0^3;
sbit dxy=P0^4;
sbit dxg=P0^5;
sbit nbyzr=P0^6;
sbit nbyzy=P0^7;
sbit nbyzg=P2^0;
sbit dxyzr=P2^1;
sbit dxyzy=P2^2;
sbit dxyzg=P2^3;
sbit nbzzr=P2^4;
sbit nbzzy=P2^5;
sbit nbzzg=P2^6;
sbit dxzzr=P2^7;
sbit dxzzy=P3^0;
sbit dxzzg=P3^1;
uchar code table[]={0xc0,0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; //数码管显示0~9
uchar t=7,i;
uchar time_Count; //进行计时
uchar ge=10,shi=3;
{ //要显示的个位和十位 //定义为uint类型 void delay(uchar z) //一个延时函数
}
uchar a,b; for(a=0;a<150;a++) { }
for(b=0;b<z;b++);
void Init_Timer() //定时器的初始化 { }
TMOD=0x01;
TH0=(65536-5000)/256; TL0=(65536-5000)%256; ET0=1; TR0=1; EA=1;
void Seg_Disp() { }
dxsw=0; nbsw=0; dxgew=1; nbgew=1; P1=table[ge]; delay(1); dxgew=0; nbgew=0; nbsw=1; dxsw=1; P1=table[shi]; delay(1);
//将个位十位分别显示在数码管上面
void main() {
SP=0x6f;
P1=0xff; dxgew=0; nbgew=0; dxsw=0; nbsw=0; EX0=1;//开外部中断0 TCON=0x00; //程序运行的主函数 dxr=0; dxg=0; nbr=0; nby=0; nbg=0; dxyzr=0; dxyzy=0; dxyzg=0; nbyzr=0; nbyzy=0; nbyzg=0; dxzzr=0; dxzzy=0; dxzzg=0; nbzzr=0; nbzzy=0; nbzzg=0; Init_Timer(); while(1) { dxy=0;
Seg_Disp();
if(time_Count==200)
{ time_Count=0; ge--; if(t==7) {
dxr=1; dxy=0; dxg=0; nbr=0; nby=0; nbg=1; dxyzr=0; dxyzy=0; dxyzg=1; nbyzr=0; nbyzy=0; nbyzg=1; dxzzr=1; dxzzy=0; dxzzg=0; nbzzr=1; nbzzy=0; nbzzg=0; if(ge==0) { ge=10; shi--; if(shi==0) { shi=3; t=6; }
} } if(t==6) { dxr=1; dxy=0; dxg=0; nbr=0; nby=0; nbg=1; dxyzr=1; dxyzy=0; dxyzg=0; nbyzr=1; nbyzy=0; nbyzg=0; dxzzr=1; dxzzy=0; dxzzg=0; nbzzr=1; nbzzy=0; nbzzg=0; if(ge==0)
{
ge=10; shi--; if(shi==1) { shi=3; t=5; } if(t==5) } }
{ for(i=0;i<5;i++) { nbg=0; delay(30000);
nbg=1;} nby=1; if(ge==0)
{ ge=10; shi--; if(shi==2) { shi=3; t=4; } } } if(t==4) {
dxr=1; dxy=0; dxg=0; nbr=1; nby=0; nbg=0; dxyzr=0; dxyzy=0; dxyzg=1; nbyzr=0; nbyzy=0; nbyzg=1; dxzzr=1;
dxzzy=0; dxzzg=0; nbzzr=0; nbzzy=0; nbzzg=1; if(ge==0) { ge=10; shi--; if(shi==0) { shi=3; t=3; } } }
if(t==3) {
dxr=0; dxy=0; dxg=1; nbr=1; nby=0; nbg=0; dxyzr=0; dxyzy=0; dxyzg=1; nbyzr=0; nbyzy=0; nbyzg=1; dxzzr=1; dxzzy=0; dxzzg=0; nbzzr=1;
nbzzy=0; nbzzg=0; if(ge==0)
{
} t=2; ge=10; shi--; if(shi==0) { shi=3; } } if(t==2) { dxr=0; dxy=0; dxg=1; nbr=1; nby=0; nbg=0; dxyzr=1; dxyzy=0; dxyzg=0; nbyzr=1; nbyzy=0; nbyzg=0; dxzzr=1; dxzzy=0; dxzzg=0; nbzzr=1; nbzzy=0;
nbzzg=0; if(ge==0) { ge=10; shi--; if(shi==1) { shi=3; t=1; } } } if(t==1) { for(i=0;i<5;i++) { dxg=0; delay(30000); dxg=1;}
nby=1; if(ge==0)
{ ge=10; shi--; if(shi==2) { shi=3; t=0; } }
} } if(t==0) { dxr=1; dxy=0; dxg=0; nbr=1; nby=0; nbg=0; dxyzr=0; dxyzy=0; dxyzg=1; nbyzr=0; nbyzy=0; nbyzg=1; dxzzr=0; dxzzy=0; dxzzg=1; nbzzr=1; nbzzy=0; nbzzg=0; if(ge==0) { ge=10; } shi--; if(shi==0) { shi=3; t=7; } } }
}
void timer0() interrupt 1 using 1 {
TH0=(65536-5000)/256; //定时器0的操作计时 TL0=(65536-5000)%256; time_Count++;
}
void exter0() interrupt 0 {
dxr=1;
dxy=0; dxg=0; nbr=1; nby=0; nbg=0; dxyzr=1; dxyzy=0; dxyzg=0; nbyzr=1; nbyzy=0; nbyzg=0; dxzzr=1; dxzzy=0; dxzzg=0; nbzzr=1; nbzzy=0; nbzzg=0;
}
附录2：（电路原理图）
第二篇：交通灯论文
1.基于labVIEW虚拟滤波器的设计与实现
2.双闭环直流调速系统设计
3.单片机脉搏测量仪
4.单片机控制的全自动洗衣机毕业设计论文
5.FPGA电梯控制的设计与实现
6.恒温箱单片机控制
7.基于单片机的数字电压表
8.单片机控制步进电机毕业设计论文
9.函数信号发生器设计论文
10.110KV变电所一次系统设计
11.报警门铃设计论文
12.51单片机交通灯控制
13.单片机温度控制系统
14.CDMA通信系统中的接入信道部分进行仿真与分析
15.仓库温湿度的监测系统
16.基于单片机的电子密码锁
17.单片机控制交通灯系统设计
18.基于DSP的IIR数字低通滤波器的设计与实现
19.智能抢答器设计
20.基于LabVIEW的PC机与单片机串口通信
21.DSP设计的IIR数字高通滤波器
22.单片机数字钟设计
23.自动起闭光控窗帘毕业设计论文
24.三容液位远程测控系统毕业论文
25.基于Matlab的PWM波形仿真与分析
26.集成功率放大电路的设计
27.波形发生器、频率计和数字电压表设计
28.水位遥测自控系统 毕业论文
29.宽带视频放大电路的设计 毕业设计
30.简易数字存储示波器设计毕业论文
31.球赛计时计分器 毕业设计论文
32.IIR数字滤波器的设计毕业论文
33.PC机与单片机串行通信毕业论文
34.基于CPLD的低频信号发生器设计毕业论文
35.110kV变电站电气主接线设计
36.m序列在扩频通信中的应用
37.正弦信号发生器
38.红外报警器设计与实现
39.开关稳压电源设计
40.基于MCS51单片机温度控制毕业设计论文
41.步进电动机竹竿舞健身娱乐器材
42.单片机控制步进电机 毕业设计论文
43.单片机汽车倒车测距仪
44.基于单片机的自行车测速系统设计
45.水电站电气一次及发电机保护
46.基于单片机的数字显示温度系统毕业设计论文
47.语音电子门锁设计与实现
48.工厂总降压变电所设计-毕业论文
49.单片机无线抢答器设计
50.基于单片机控制直流电机调速系统毕业设计论文
51.单片机串行通信发射部分毕业设计论文
52.基于VHDL语言PLD设计的出租车计费系统毕业设计论文
53.超声波测距仪毕业设计论文
54.单片机控制的数控电流源毕业设计论文
55.声控报警器毕业设计论文
56.基于单片机的锁相频率合成器毕业设计论文
57.基于Multism/protel的数字抢答器
58.单片机智能火灾报警器毕业设计论
59.无线多路遥控发射接收系统设计毕业论文
60.单片机对玩具小车的智能控制毕业设计论文
61.数字频率计毕业设计论文
62.基于单片机控制的电机交流调速毕业设计论文
63.楼宇自动化--毕业设计论文
64.车辆牌照图像识别算法的实现--毕业设计
65.超声波测距仪--毕业设计
66.工厂变电所一次侧电气设计
67.电子测频仪--毕业设计
68.点阵电子显示屏--毕业设计
69.电子电路的电子仿真实验研究
70.基于51单片机的多路温度采集控制系统
71.基于单片机的数字钟设计
72.小功率不间断电源(UPS)中变换器的原理与设计
73.自动存包柜的设计
74.空调器微电脑控制系统
75.全自动洗衣机控制器
76.电力线载波调制解调器毕业设计论文
77.图书馆照明控制系统设计
78.基于AC3的虚拟环绕声实现
79.电视伴音红外转发器的设计
80.多传感器障碍物检测系统的软件设计
81.基于单片机的电器遥控器设计
82.基于单片机的数码录音与播放系统
83.单片机控制的霓虹灯控制器
84.电阻炉温度控制系统
85.智能温度巡检仪的研制
86.保险箱遥控密码锁 毕业设计
87.10KV变电所的电气部分及继电保护
88.年产26000吨乙醇精馏装置设计
89.卷扬机自动控制限位控制系统
90.铁矿综合自动化调度系统
91.磁敏传感器水位控制系统
92.继电器控制两段传输带机电系统
93.广告灯自动控制系统
94.基于CFA的二阶滤波器设计
95.霍尔传感器水位控制系统
96.全自动车载饮水机
97.浮球液位传感器水位控制系统
98.干簧继电器水位控制系统
99.电接点压力表水位控制系统
100.低成本智能住宅监控系统的设计
101.大型发电厂的继电保护配置
102.直流操作电源监控系统的研究
103.悬挂运动控制系统
104.气体泄漏超声检测系统的设计
105.电压无功补偿综合控制装置
106.FC-TCR型无功补偿装置控制器的设计
107.DSP电机调速
108.150MHz频段窄带调频无线接收机
109.电子体温计
110.基于单片机的病床呼叫控制系统
111.红外测温仪
112.基于单片微型计算机的测距仪
113.智能数字频率计
114.基于单片微型计算机的多路室内火灾报警器
115.信号发生器
116.基于单片微型计算机的语音播出的作息时间控制器
117.交通信号灯控制电路的设计
118.基于单片机步进电机控制系统设计
119.多路数据采集系统的设计
120.电子万年历
121.遥控式数控电源设计
122.110kV降压变电所一次系统设计
123.220kv变电站一次系统设计
124.智能数字频率计
125.信号发生器
126.基于虚拟仪器的电网主要电气参数测试设计
127.基于FPGA的电网基本电量数字测量系统的设计
128.风力发电电能变换装置的研究与设计
129.电流继电器设计
130.大功率电器智能识别与用电安全控制器的设计
131.交流电机型式试验及计算机软件的研究
132.单片机交通灯控制系统的设计
133.智能立体仓库系统的设计
134.智能火灾报警监测系统
135.基于单片机的多点温度检测系统
136.单片机定时闹钟设计
137.湿度传感器单片机检测电路制作
138.智能小车自动寻址设计--小车悬挂运动控制系统
139.探讨未来通信技术的发展趋势
140.音频多重混响设计
141.单片机呼叫系统的设计
142.基于FPGA和锁相环4046实现波形发生器
143.基于FPGA的数字通信系统
144.基于单片机的带智能自动化的红外遥控小车
145.基于单片机AT89C51的语音温度计的设计
146.智能楼宇设计
147.移动电话接收机功能电路
148.单片机演奏音乐歌曲装置的设计
149.单片机电铃系统设计
150.智能电子密码锁设计
151.八路智能抢答器设计
152.组态控制抢答器系统设计
153.组态控制皮带运输机系统设计
154..基于单片机控制音乐门铃
155.基于单片机控制文字的显示
156.基于单片机控制发生的数字音乐盒
157.基于单片机控制动态扫描文字显示系统的设计
158.基于LMS自适应滤波器的MATLAB实现
159.D功率放大器毕业论文
160.无线射频识别系统发射接收硬件电路的设计
161.基于单片机PIC16F877的环境监测系统的设计
162.基于ADE7758的电能监测系统的设计
163.智能电话报警器
164.数字频率计 课程设计
165.多功能数字钟电路设计 课程设计
166.基于VHDL数字频率计的设计与仿真
167.基于单片机控制的电子秤
168.基于单片机的智能电子负载系统设计
169.电压比较器的模拟与仿真
170.脉冲变压器设计
171.MATLAB仿真技术及应用
172.基于单片机的水温控制系统
173.基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计
174.发电机－变压器组中微型机保护系统
175.基于单片机的鸡雏恒温孵化器的设计
176.数字温度计的设计
177.生产流水线产品产量统计显示系统
178.水位报警显时控制系统的设计
179.红外遥控电子密码锁的设计
180.基于MCU温控智能风扇控制系统的设计
181.数字电容测量仪的设计
182.基于单片机的遥控器的设计
183.200电话卡代拨器的设计
184.数字式心电信号发生器硬件设计及波形输出实现
185.电压稳定毕业设计论文
186.基于DSP的短波通信系统设计(IIR设计)
187.一氧化碳报警器
188.网络视频监控系统的设计
189.全氢罩式退火炉温度控制系统
190.通用串行总线数据采集卡的设计
191.单片机控制单闭环直流电动机的调速控制系统
192.单片机电加热炉温度控制系统
193.单片机大型建筑火灾监控系统
194.USB接口设备驱动程序的框架设计
195.基于Matlab的多频率FMICW的信号分离及时延信息提取
196.正弦信号发生器
197.小功率UPS系统设计
198.全数字控制SPWM单相变频器
199.点阵式汉字电子显示屏的设计与制作
200.基于AT89C51的路灯控制系统设计
200.基于AT89C51的路灯控制系统设计
201.基于AT89C51的宽范围高精度的电机转速测量系统
202.开关电源设计
203.基于PDIUSBD12和K9F2808简易USB闪存设计
204.微型机控制一体化监控系统
205.直流电机试验自动采集与控制系统的设计
206.新型自动装弹机控制系统的研究与开发
207.交流异步电机试验自动采集与控制系统的设计
208.转速闭环控制的直流调速系统的仿真与设计
209.基于单片机的数字直流调速系统设计
210.多功能频率计的设计
211.18信息移频信号的频谱分析和识别
212.集散管理系统—终端设计
213.基于MATLAB的数字滤波器优化设计
214.基于AT89C51SND1C的MP3播放器
215.基于光纤的汽车CAN总线研究
216.汽车倒车雷达
217.基于DSP的电机控制
218.超媒体技术
219.数字电子钟的设计与制作
220.温度报警器的电路设计与制作
221.数字电子钟的电路设计
222.鸡舍电子智能补光器的设计
223.高精度超声波传感器信号调理电路的设计
224.电子密码锁的电路设计与制作
225.单片机控制电梯系统的设计
226.常用电器维修方法综述
227.控制式智能计热表的设计
228.电子指南针设计
229.汽车防撞主控系统设计
230.单片机的智能电源管理系统
231.电力电子技术在绿色照明电路中的应用
232.电气火灾自动保护型断路器的设计
233.基于单片机的多功能智能小车设计
234.对漏电保护器安全性能的剖析
235.解析民用建筑的应急照明
236.电力拖动控制系统设计
237.低频功率放大器设计
238.银行自动报警系统
摘要:
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。本系统采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过PA口输出，显示时间直接通过8255的PC口输出至双位数码管）；车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。
关键词：
单片机 交通灯 闯红灯 检测车流量
1 引言
当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。
1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。
电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，1914年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。
1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。
信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。
2 单片机概述
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。
单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。
3 芯片简介
3.1 MSC-51芯片简介
MCS-51单片机内部结构
8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。
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，现在我们分别加以说明：
?中央处理器：
中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。
?数据存储器(RAM)
8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。
图1
?程序存储器(ROM)：
8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。
?定时/计数器(ROM)：
8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。
?并行输入输出(I/O)口：
8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。
?全双工串行口：
8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。
?中断系统：
8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。
?时钟电路：
8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。
单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿(Princeton)结构。INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。
下图是MCS-51系列单片机的内部结构示意图2。
图2
MCS-51的引脚说明：
MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：
MCS-51的引脚说明：
MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：如图3
图3
Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚，当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态，8051的初始态。
8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图4。此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。
图4
?Pin30:ALE/ 当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。
如果单片机是EPROM，在编程其间， 将用于输入编程脉冲。
?Pin29: 当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。
?Pin31:EA/Vpp程序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地址则读取外部指令数据。如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。显然，对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。
在编程时，EA/Vpp脚还需加上21V的编程电压。
3.2 8255芯片简介
8255可编程并行接口芯片简介:
8255可编程并行接口芯片有三个输入输出端口，即A口、B口和C口，对应于引脚PA7～PA0、PB7～PB0和PC7～PC0。其内部还有一个控制寄存器，即控制口。通常A口、B口作为输入输出的数据端口。C口作为控制或状态信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成4位的端口，每个端口包含一个4位锁存器。它们分别与端口A／B配合使用，可以用作控制信号输出或作为状态信号输入。
8255可编程并行接口芯片方式控制字格式说明:
8255有两种控制命令字；一个是方式选择控制字；另一个是C口按位置位／复位控制字。其中C口按位置位／复位控制字方式使用较为繁难，说明也较冗长，故在此不作叙述，需要时用户可自行查找有关资料。
方式控制字格式说明如表1：
表1
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
D7：设定工作方式标志，1有效。
D6、D5：A口方式选择
0 0 —方式0
0 1 —方式1
1 ×—方式2
D4：A口功能 （1=输入，0=输出）
D3：C口高4位功能 （1=输入，0=输出）
D2：B口方式选择 （0=方式0，1=方式1）
D1：B口功能 （1=输入，0=输出）
D0：C口低4位功能 （1=输入，0=输出）
8255可编程并行接口芯片工作方式说明:
方式0：基本输入／输出方式。适用于三个端口中的任何一个。每一个端口都可以用作输入或输出。输出可被锁存，输入不能锁存。
方式1：选通输入／输出方式。这时A口或B口的8位外设线用作输入或输出，C口的4条线中三条用作数据传输的联络信号和中断请求信号。
方式2 ：双向总线方式。只有A口具备双向总线方式，8位外设线用作输入或输出，此时C口的5条线用作通讯联络信号和中断请求信号。
3.3 74LS373简介
74LS373 是一种带三态门的8D锁存器，其管脚示意图如下示：
其中：1D-8D为8个输入端。
1Q-8Q为8个输出端。
LE为数据打入端：当LE为“1”时，锁存器输出
状态同输入状态；当LE由“1”变“0”时，数据
打入锁存器
OE为输出允许端：当OE=0时，三态门打开；
当OE=1时，三态门关闭，输出高阻。
4 系统硬件设计
4.1交通管理的方案论证
东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。设东西道比南北道的车流量大，指示灯燃亮的方案如表2。
60S 5S 80S 5S ……
东西道 红灯亮 黄灯亮 绿灯亮 黄灯亮 ……
南北道 绿灯亮 黄灯亮 红灯亮 黄灯亮 ……
表2
表2说明：
（1）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为60秒。
（2）黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。
（3）当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过，行人通行。时间为80秒。 东西方向车流大 通行时间长。
（4）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。
（5）此表可根据车流量动态设定红绿灯初始值。
4.2系统硬件设计
选用设备8031单片机一片选用设备：8031弹片机一片，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。
4．2．1 系统总框图如下：
图6
4．2．2 交通灯硬件线路图
4．2．3 系统工作原理
（1）开关键盘输入交通灯初始时间，通过8051单片机P1输入到系统
(2) 由8051单片机的定时器每秒钟通过P0口向8255的数据口送信息，由8255的PA 口显示红、绿、黄灯的燃亮情况；由8255的PC口显示每个灯的燃亮时间。
(3)8051通过 设置 各个信号等的燃亮时间、通过8031设置，绿、红时间分别为60秒、80秒循环由8051的 P0口向8255的数据口输出。
（4） 通过8051单片机的P3.0位来控制系统是工作或设置初值，当.牌位0就对系统进行初始化，为1系统就开始工作。
（5）红灯倒计时时间，当有车辆闯红灯时，启动蜂鸣器进行报警，3S后然后恢复正常。
（6）增加每次绿灯时间车流量检测的功能，并且通过查询P2.0端口的电平是否为低，开关按下为低电平，双位数码管显示车流量，直到下一次绿灯时间重新记入。
（7）绿灯时间倒计时完毕，重新循环。
5．控制器的软件设计
5.1每秒钟的设定
延时方法可以有两种一中是利用MCS-51内部定时器才生溢出中断来确定1秒的时间，另一种是采用软延时的方法。
5.2计数器硬件延时
5.2.1 计数器初值计算
定时器工作时必须给计数器送计数器初值，这个值是送到TH和TL中的。他是以加法记数的，并能从全1到全0时自动产生溢出中断请求。因此，我们可以把计数器记满为零所需的计数值设定为C和计数初值设定为TC 可得到如下计算通式：
TC=M-C
式中，M为计数器摸值，该值和计数器工作方式有关。在方式0时M为213 ；在方式1时M的值为216；在方式2和3为28
5.2.2 计算公式
T=（M－TC）T计数
或TC＝M－T／T计数
T计数是单片机时钟周期TCLK的12倍；TC为定时初值
如单片机的主脉冲频率为TCLK12MHZ ，经过12分频
方式0 TMAX＝213 ＊1微秒＝8．192毫秒
方式1 TMAX＝216 ＊1微秒＝65．536毫秒
显然1秒钟已经超过了计数器的最大定时间，所以我们只有采用定时器和软件相结合的办法才能解决这个问题．
5.2.3 1秒的方法
我们采用在主程序中设定一个初值为20的软件计数器和使T0定时50毫秒．这样每当T0到50毫秒时CPU就响应它的溢出中断请求，进入他的中断服务子程序。在中断服务子程序中，CPU先使软件计数器减1，然后判断它是否为零。为零表示1秒已到可以返回到输出时间显示程序。
5.2.4相应程序代码
（1）主程序
定时器需定时50毫秒，故T0工作于方式1。 初值：
TC＝M－T／ T计数 ＝216 －50ms/1us=15536=3CBOH
ORG 1000H
START: MOV TMOD, #01H ; 令TO为定时器方式1
MOV TH0, #3CH ;装入定时器初值
MOV TL0, #BOH ;
MOV IE, #82H ;开T0中断
SEBT TRO ；启动T0计数器
MOV RO, #14H ;软件计数器赋初值
LOOP: SJMP $ ；等待中断
（2）中断服务子程序
ORG 000BH
AJMP BRT0
ORG 00BH
BRTO：DJNZ R0，NEXT
AJMP TIME ; 跳转到时间及信号灯显示子程序
DJNZ：MOV RO，＃14H ；恢复R0值
MOV TH0, #3CH ;重装入定时器初值
MOV TL0, #BOH ;
MOV IE, #82H
RET1
END
5.3 软件延时
MCS-51的工作频率为2-12MHZ，我们选用的8031单片机的工作频率为6MHZ。机器周期与主频有关，机器周期是主频的12倍，所以一个机器周期的时间为12*（1/6M）=2us。我们可以知道具体每条指令的周期数，这样我们就可以通过指令的执行条数来确定1秒的时间。
具体的延时程序分析：
DELAY:MOV R4,#08H 延时1秒子程序
DE2:LCALL DELAY1
DJNZ R4,DE2
RET
DELAY1:MOV R6,#0 延时125ms 子程序
MOV R5,#0
DE1: DJNZ R5,$
DJNZ R6,DE1
RET
MOV RN，#DATA 字节数数为2 机器周期数为1
所以此指令的执行时间为2ms
DELAY1 为一个双重循坏 循环次数为256*256=65536 所以延时时间=65536*2=131072us 约为125us
DELAY R4设置的初值为8 主延时程序循环8次，所以125us*8= 1秒
由于单片机的运行速度很快其他的指令执行时间可以忽略不计。
5.4 时
图9 程序流程图
5.5.2 程序源代码
ORG 0000H ;主程序的入口地址
LJMP MAIN ;跳转到主程序的开始处
ORG 0003H ;外部中断0的中断程序入口地址
ORG 000BH ;定时器0的中断程序入口地址
LJMP T0_INT ;跳转到中断服务程序处
ORG 0013H ;外部中断1的中断程序入口地址
MAIN : MOV SP,#50H
MOV IE,#8EH ;CPU开中断，允许T0中断，T1中断和外部中断1中断
MOV TMOD,#51H ;设置T1为计数方式,T0为定时方式，且都工作于模式1
MOV TH1,#00H ;T1计数器清零
MOV TL1,#00H
SETB TR1 ;启动T1计时器
SETB EX1 ;允许INT1中断
SETB IT1 ;选择边沿触发方式
MOV DPTR ,#0003H
MOV A, #80H ;给8255赋初值，8255工作于方式0
MOVX @DPTR, A
AGAIN: JB P3.1,N0 ;判断是否要设定东西方向红绿灯时间的初值，若P3.1为1 则跳转
MOV A,P1
JB P1.7,RED ;判断P1.7是否为1，若为1则设定红灯时间，否则设定绿灯时间
MOV R0,#00H ;R0清零
MOV R0,A ;存入东西方向绿灯初始时间
MOV R3,A
LCALL DISP1
LCALL DELAY
AJMP AGAIN
RED: MOV A,P1
ANL A,#7FH ;P1.7置0
MOV R7,#00H ;R7清零
MOV R7,A ;存入东西方向红灯初始时间
MOV R3,A
LCALL DISP1
LCALL DELAY
AJMP AGAIN
;-------------------------------------------
N0: SETB TR0 ;启动T0计时器
MOV 76H,R7 ;红灯时间存入76H
N00: MOV A,76H ;东西方向禁止，南北方向通行
MOV R3,A
MOV DPTR,#0000H ;置8255A口，东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮
MOV A,#0DDH
MOVX @DPTR, A
N01: JB P2.0,B0
N02: SETB P3.0
CJNE R3,#00H,N01 ;比较R3中的值是否为0，不为0转到当前指令处执行
;------黄灯闪烁5秒程序------
N1: SETB P3.0
MOV R3,#05H
MOV DPTR,#0000H ;置8255A口，东西，南北方向黄灯亮
MOV A,#0D4H
MOVX @DPTR,A
N11: MOV R4,#00H
N12: CJNE R4,#7DH,$ ;黄灯持续亮0.5秒
N13: MOV DPTR,#0000H ; 置8255A口，南北方向黄灯灭
MOV A,#0DDH
MOVX @DPTR,A
N14: MOV R4,#00H
CJNE R4,#7DH,$ ;黄灯持续灭0.5秒
CJNE R3,#00H,N1 ;闪烁时间达5秒则退出
;------------------------------------------------------------
N2: MOV R7,#00H
MOV A,R0 ;东西通行，南北禁止
MOV R3,A
MOV DPTR,#0000H ; 置8255A口，东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮
MOV A,#0EBH
MOVX @DPTR,A
N21: JB P2.0,T03
N22: CJNE R3,#00H,N21
;------黄灯闪烁5秒程序------
N3: MOV R3,#05H
MOV DPTR,#0000H ;置8255A口，东西，南北方向黄灯亮
MOV A,#0E2H
MOVX @DPTR,A
N31: MOV R4,#00H
CJNE R4,#7DH,$ ;黄灯持续亮0.5秒
N32: MOV DPTR,#0000H ; 置8255A口，南北方向黄灯灭
MOV A,#0EBH
MOVX @DPTR,A
N33: MOV R4,#00H
CJNE R4,#7DH,$ ;黄灯持续灭0.5秒
CJNE R3,#00H,N3 ;闪烁时间达5秒则退出
SJMP N00
;------闯红灯报警程序------
B0: MOV R2,#03H ;报警持续时间3秒
B01: MOV A,R3
JZ N1 ;若倒计时完毕，不再报警
CLR P3.0 ;报警
CJNE R2,#00H,B01 ;判断3秒是否结束
SJMP N02
;------1秒延时子程序-------
N7: RETI
T0_INT:MOV TL0,#9AH ;给定时器T0送定时10ms的初值
MOV TH0,#0F1H
INC R4
INC R5
CJNE R5,#0FAH,T01 ;判断延时是否够一秒，不够则调用显示子程序
MOV R5,#00H ;R5清零
DEC R3 ;倒计时初值减一
DEC R2 ;报警初值减一
T01: ACALL DISP ;调用显示子程序
RETI ;中断返回
;------显示子程序------
DISP: JNB P2.4,T02
DISP1: MOV B,#0AH
MOV A,R3 ;R3中值二转十显示转换
DIV AB
MOV 79H,A
MOV 7AH,B
DIS: MOV A,79H ;显示十位
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR
MOV DPTR,#0002H
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0001H
MOV A,#0F7H
MOVX @DPTR,A
LCALL DELAY
DS2: MOV A,7AH ;显示个位
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR
MOV DPTR,#0002H
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0001H
MOV A,#0FBH
MOVX @DPTR,A
RET
;------东西方向车流量检测程序------
T03: MOV A,R3
SUBB A,#00H ;若绿灯倒计时完毕，不再检测车流量
JZ N3
JB P2.0,T03
INC R7
CJNE R7,#64H,E1
MOV R7,#00H ;中断到100次则清零
E1: SJMP N22
;------东西方向车流量显示程序------
T02: MOV B,#0AH
MOV A,R7 ;R7中值二转十显示转换
DIV AB
MOV 79H,A
MOV 7AH,B
DIS3: MOV A,79H ;显示十位
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR
MOV DPTR,#0002H
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0001H
MOV A,#0F7H
MOVX @DPTR,A
LCALL DELAY
DS4: MOV A,7AH ;显示个位
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR
MOV DPTR,#0002H
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#0001H
MOV A,#0FBH
MOVX @DPTR,A
LJMP N7
;------延时4MS子程序----------
DELAY: MOV R1,#0AH
LOOP: MOV R6,#64H
NOP
LOOP1: DJNZ R6,LOOP1
DJNZ R1,LOOP
RET
;------字符表------
TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH
END
6 结论
本系统就是充分利用了8051和8255芯片的I/O引脚。系统统采用MSC-51系列单片机Intel8051和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8031芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过PA口输出，显示时间直接通过8255的PC口输出至双位数码管）；车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。。系统不足之处不能控制车的左、右转、以及自动根据车流改变红绿灯时间等。这是由于本身地理位子以及车流量情况所定，如果有需要可以设计扩充原系统来实现 。
通过这次毕业设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧（特别是汇编语言）的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。
参考文献
1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
2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
3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
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