交通灯控制电路的设计Word格式.docx

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单片机，交通灯，Proteus仿真

TrafficLightControlCircuitDesign

Abstract

Inthispaper,thedesignofthetrafficlightcontrolcircuitbasedonSCMprinciplesByproteussoftwaresimulationpaperfirstbrieflyreviewthehistoryofthedevelopmentofthetrafficlights,andeachchangeindesign,trafficlights.Microcontrollerapplicationsandthedesignprincipleofthetrafficlights,includingthevarioushardwareusedbythemicrocontrollerchipandthetrafficlightdesignprincipleanduseoftrafficlightsintherapiddevelopmentofroadvehiclesontheroadtoanorderlyrunningtrafficlights.Thedesignhasavarietyofmethods,mostcasesbasedonmicrocontrollerandPLCtomore.Ofcourse,incomplexintelligenttransportationsystems,andnowtherearevariousmethods.

Thetrafficlightsareorderlyurbantransport,animportantguaranteeforsafe,fastrunning,andtheprotectionofthetrafficlightsworkproperlysoughttoprotecttheorderlytraffic,security,thekeytofasteroperation.Tothisend,MCS-51seriesAT89C51-centricdevicestodesignthetrafficlightcontrolcircuit,asetoftrafficlightsbrightentheactualtrafficflowthroughthe8051PImouth;

trafficlightcycleislit,thecountdownremainingthreesecondsflashingyellowwarninglightsofthreecolorsalternatinglightandinterruptprocessingfunctionsincaseofemergency.

KeyWords：

microcontroller,trafficlights,Protuessimulation

第一章绪论

1.1论文研究背景

随着科学技术的飞速发展，单片机的应用已经深入到我们生活的各个方面，如工业自动化、自动检测与控制、智能仪器仪表、机电一体化设备等。

在单片机的应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，所以也称之为微控制器或嵌入式控制器，作为一个完整的实体，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。

车辆穿梭的十字路口，车行车道，人行人道。

怎样使得十字路口能够秩序井然，有条不紊的运行？

交通信号灯的自动指挥系统在其中发挥了重要作用。

交通信号灯控制方式很多。

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80C51为中心器件，LED灯作为直行和左右拐弯指示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、黄灯点亮时间的功能，红绿灯循环点亮，倒计时黄灯进行闪烁。

由于单片机体积小、价格低、应用方便、稳定可靠、功能齐全等。

所以本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。

1.2交通灯控制的设计意义

交通问题是我国社会经济发展的一个大问题，尤其随着国家优良的政策不断的实施，国家经济发展也越发迅猛，我国是各人口大国，生活密度比较大，尤其在大中城市，交通拥挤的现状日益影响了社会发展的脚步，交通是否发达衡量是衡量一个省市盛会水平与投资环境的重要指标。

如果知识一味的建设地铁或轻轨需要大量的资金与时间，这对大多数城市来讲都不太现实。

随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。

人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。

城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。

随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。

然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。

而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。

所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。

因此解决交通问题在考虑到经济环境等等问题时，那么提高交通控制系统的效率是重中之重，而这也是解决当务之急最有效的办法之一。

国内的交通灯一般设在十字路门，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯。

加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。

对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用，但根据实际行车过程中出现的情况，还存在以下缺点：

1．两车道的车辆轮流放行时间相同且固定，在十字路口，经常一个车道为主干道，车辆较多，放行时间应该长些；

另一车道为副干道，车辆较少，放行时间应该短些。

2．没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施，臂如，消防车执行紧急任务通过时，两车道的车都应停止，让紧急车通过。

基于传统交通灯控制系统设计过于死板，红绿灯交替是间过于程式化的缺点，智能交通灯控制系统的设计就更显示出了它的研究意义，它能根据道路交通拥护，交叉路口经常出现拥堵的情况。

利用单片机控制技术．提出了软件和硬件设计方案，能够实现道路的最大通行效率。

1.3交通灯控制的发展

19世纪初，英国伦敦议会大厦前经常发生马车扎人的事故，于是人们受到红绿装的启发，1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在英国伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师师德.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的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。

不幸的是只面试23天的煤气灯突然爆炸自灭，从此，城市的交通灯被取缔了。

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。

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气公司任职员。

一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一声冷汗。

回到宿舍，他反复琢磨，终于想到了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。

中国最早的马路红绿灯，是于1928年出现在上海英租界。

从最早的手牵皮带到20世纪50年代的电气控制，从采用计算控制到现代化的电子定时监控，交通信号灯在科学化，自动化上不断地更新，发展和完善。

1.4本论文的主要内容和结构安排

本论文主要是通过选择合适的单片机来实现对十字路口交通灯的控制[5][6][7][8][9]，完成了主干道绿灯亮60秒支干道红灯亮，支干道绿灯亮30秒主干道红灯亮的功能，每次当绿灯转换为红灯时黄灯先闪烁3秒，并且通过proteus软件进行了仿真验证。

第一章绪论通过对交通的发展历程和交通灯控制的设计作简要的论述。

第二章总体要求及设计方案在了解了交通灯控制的设计要求后对交通灯控制的设计做出各种可行性的方案。

第三章系统硬件电路设计就设计中所用到的硬件做出介绍。

第四章系统软件设计及仿真结果对程序中几种软件设计做了详细的说明并通过软件对本次设计进行仿真。

第五章总结与展望对论文工作进行了总结，并对交通灯的发展趋势进行了展望。

第二章总体要求与设计方案

2.1设计要求

通过对AT89C51单片机的学习，设计一个主干道绿灯亮60秒，支干道红灯亮。

支干道红灯亮30秒，主干道绿灯亮。

在绿灯转为红灯亮时黄灯要在最后3秒闪亮。

设计中要有倒计时的显示。

2.2系统方框图

系统方框图[1]如图2.1所示。

图2.1系统方框图

时钟电路产生AT89C51工作时所必需的控制信号，在时钟信号的控制下，严格按时序执行指令。

常用的时钟电路有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。

外部振荡器产生脉冲信号，常用于多片AT89C51同时工作，以便于多片AT89C51单片机之间的同步，一般为低于12MHz的方波。

片内振荡器，XTAL1、XTAL2引脚还能为应用系统中的其他芯片提供时钟，但需增加驱动能力。

复位电路采用上电自动复位和按钮复位两种方式。

最简单的是上电自动复位电路。

显示电路采用数码管显示，数码管也有两种。

分别是共阴极和共阳极的数码管。

交通灯直接用发光管组成。

2.3方案比较与选择

2.3.1电源提供方案

为使模块稳定工作，须有可靠电源。

因此考虑了两种电源方案：

方案一：

采用独立的稳压电源[4]。

此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；

缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。

稳压电源电路如图2.2所示。

图2.25v稳压电源电路图

方案二：

采用单片机控制模块