基于单片机的车辆闯红灯监控系统设计.docx

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基于单片机的车辆闯红灯监控系统设计

摘要

近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。

十字路口车水马龙，人来人往，有条不紊，靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。

本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51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89C51芯片的P2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P2口输出，显示时间直接通过74LS245的B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

Abstract

Recently，withthedrapidevelopmentofscienceandtechnology,theapplicationofSCMisunceasinglythorough,whiletraditionalcontroltestingtechnologyisupdated.Inreal-timedetectionandautomaticcontrolofsingle-chipmicrocomputerapplicationsystem,oftenusedasacorecomponent,knowledgeisnotonlytheMCU,stillshouldaccordingtospecifichardwarestructure,softwareandhardware,theperfectcombination.Itisthetrafficlightautomatic

commandsystemthatmakethepedestriancrossingtransports,bustling,garage,pedestrianhumanitarian,orderlydriveway，andoperatein

order.Therearemanywaystocontrolthetrafficlight.ThissystemUSESMSC-51seriesmicrocontrollerAT89C51andprogrammableparalleltheI/Odevicesforthecenter8255Ainterfacechiptodesignthecontroller,lights,canaccordingtoactualtrafficthroughthe8051chipsred,green,P2mouthsettingtimefunction;thedepthTrafficlight,circulationfor5secondsremainingcountdownyellowlightsflashingwarning（whenthetrafficsignaloutputbymouththattime,P2directlythroughthemouthBof74LS245outputtodoubleadigitaltube）,Trafficpolice;redGreentimecanbedetectedbydoublebitsofcarsanddigitaltubedisplay.Thissystemispractical,simpleoperationandfunctionexpansion.

Keywords:

redlights,SCM,traffic,detection

目录

摘要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

引言

1单片机控制交通灯的背景 1

1.1交通灯的背景 1

1.2单片机简介 1

2单片机车辆闯红灯监控系统总体设计

2.1单片机车辆闯红灯监控系统通行方案设计

2.2单片机车辆闯红灯监控系统的功能要求3系统硬件电路的设计

3.1系统硬件总电路图

3.2系统硬件总电路构成及原理

3.3其它硬件介绍及连接4系统软件程序的设计

4.1程序主体设计流程

4.2理论基础知识

4.3子程序模块设计结论

致谢

参考文献

引言

城市交通是城市活动的重要组成部分，犹如人体的动脉，维系着整个城市的正常运转。

随着人口的增多、科技的进步和城市规模的扩大，交通方式由原来简单的车马舟船，演变为现在的火车、汽车、地铁、飞机等各种综合型的运输方式。

交通作为现代城市的重要体现和标志，见证着每一个城市的历史与文明、发展与兴衰。

随着城市经济的飞速发展、城市化进程的加快，大量的人口涌入城市，造成市区人口稠密，社会经济发展、城市化和机动化进程的加快，使许多中心城市的交通在飞速发展的同时也对交通设施的建设提出了更高的要求。

以前普通的交通控制器能根据事先给定的时间进行通道的通禁控制，以达到自动控制的目的，但由于如今车辆的迅速增多，给城市交通增加了严重的负担，而交通灯在其中正扮演着越来越重要的角色。

因此，要求寻找一种可以随时针对通道上车辆的密集程度来控制和调节主支干道的通禁时间，从而减少不合理的堵车现象的发生。

目前单片机技术发展迅速，单片机技术使得电子电路设计者的工作仅限于利用硬件描述语言和单片机软件平台来完成对系统硬件功能的实现，极大地提高了设计效率，缩短了设计周期，节省了设计成本。

因此，在设计中采用单片机技术，应用目前广泛应用的VHDL硬件电路描述语言，实现交通灯系统控制器的设计，利用MAX+PLUSⅡ集成开发环境进行综合、仿真,并下载到CPLD复杂可编程逻辑器件中，完成系统的控制作用。

1单片机控制交通灯的背景

1.1交通灯的背景

1.1.1交通灯的历史

19世纪初，在英国中部的约克城，红、绿装分别代表女性的不同身份。

其中，着红装的女人表示我已结婚，而着绿装的女人则是未婚者。

后来，英国伦敦议会大厦前经常发生马车轧人的事故，于是人们受到红绿装启发，1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德·哈特设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯--煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。

在灯的脚下，一名手持

长杆的警察随心所欲地牵动皮带转换提灯的颜色。

后来在信号灯的中心装上煤气灯罩，它的前面有两块红、绿玻璃交替遮挡。

不幸的是只面世23天的煤气灯突然爆炸自灭，使一位正在值勤的警察也因此断送了性命。

从此，城市的交通信号灯被取缔了。

直到1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过，这时已是“电气信号灯”。

稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继重新出现了交通信号灯。

1.1.2交通灯的出现

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。

1.2单片机简介

1.2.1单片机的发展历程

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。

在MCS-51系列单片机中，有两个子系列：

51子系列和52子系列。

每个子系列有诺干中型号。

51系列有8051、8751和8031三个型号，后来经过改进产生了80c51、87c51、80c31三个型号；52系列有5021、8752、8032三个型号，改进后的型号是80c52/87c52、80c32。

改进后的型号更加省电。

52系列比对应的51系列增加了定时器T2并将内部程序存贮器增加到8KB。

Inter公司停止生产MCS-51系列单片机之后将生产权转让给了许多其他公司，于是出现了许多与Mcs-51兼容的单片机。

现在生产mcs-51兼容单片机的公司对其进行了不同程度的改进和提高。

我们现在使用比较的多的是AT89C51/AT89s51等。

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。

1.2.2单片机的特点

（1）性价比高，开发周期短，易于产品化，

（2）集成度高，可靠性好，抗干扰性强，

（3）功能完善，接口多样，

（4）低功耗、低电压

一般电源供电电压在5～3V范围内单片机都能正常工作，供电的下限可达1～2V。

（5）总线多样，易于扩展

单片机外部的典型三总线结构,方便系统构扩展,构成各种规模的应用系统。

外部总线增加了I2C及SPI等串行总线方式,可根据需要进行并行或者串行扩展。

1.2.3MCS—51单片机内部结构有8大部分

①.一个8位的中央处理器CPU（又称为微处理器）

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。

②有128字节的片内数据存储器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。

③.4KB片内程序存储器ROM或EPROM

8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据

④.片内18个特殊功能寄存器（SFR）

⑤.4个8位的并行输入输出I/O口（PIO）

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

P0口

P0.0~P0.7

输入与输出

分时的传送地址低8位与数据线

P1口

P1.0~P1.7

输入与输出

无第二功能

P2口

P2.0~P2.7

输入与输出

传送地址的高8位

P3口

P3.0~P3.7

输入与输出

P3.0—RXD：

串行口输入端

P3