交通灯控制系统设计.docx
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河南职业技术学院
毕业设计（论文）
题目交通灯控制系统设计
系（分院）电气工程系
学生姓名
学号
专业名称电子信息工程技术专业
指导教师
年月日
河南职业技术学院电气工程系（分院）
毕业设计（论文）任务书
姓名
专业
电子信息工程技术
班级
毕业设计（论文）
题目
交通灯控制系统设计
毕业设计（论文）选题的目的与意义
国内的交通灯一般设在十字路口，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.经常出现的情况是某一车道车辆较多，放行时间应该长一些，另一车道车辆较少，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，例如，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。
毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）
彭为等.《单片机典型系统设计实例精讲》
张毅刚等.《单片机原理与应用设计》
毕业设计（论文）工作进度计划
2016年10月拟定题目；
2016年11月初搜集资料；
2016年11月中旬完成对系统的设计方案；
2016年11月底完成对系统的设计与修改；
2017年2月撰写并修改，完成电子稿。
接受任务日期年月日
要求完成日期年月日
学生签名：
年月日
指导教师签名：
年月日
系（分院）
主任（院长）签名：
年月日
毕业设计（论文）指导教师评阅意见表
姓名
学号
性别
男
专业
电子信息工程技术
班级
毕业设计（论文）题目
交通灯控制系统设计
评
阅
意
见
成绩
指导教师签字
年月日
毕业设计（论文）答辩意见表
姓名
学号
性别
男
专业
电子信息工程技术
班级
毕业设计（论文）
题目
交通灯控制系统设计
答辩时间
地点
答辩
小组
成员
姓名
职称
学历
从事专业
组长
成员
秘书
答
辩
小
组
意
见
答辩成绩：
答辩小组组长签名：
年月日
交通灯控制系统设计
摘要：
随着人们社会活动日益增加，经济发展，汽车数量急剧增加，城市道路日渐拥挤，交通灯更加显示出了它的功能，使得交通得到有效管制，对于交通疏导，提高道路导通能力，减少交通事故有显著的效果。
近年来，随着科技的飞速发展，电子器件也随之广泛应用，其中单片机也不断深入人民的生活当中。
本模拟交通灯系统利用单片机AT89C51作为核心元件，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。
从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。
系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。
本模拟系统由单片机硬/软件系统，两位8段数码管和LED灯显示系统等组成，较好的模拟了交通路面的控制。
关键词：
交通灯 单片机AT89C51 数码管 LED灯显示
前言
近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制日新月益的更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是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，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。
交通信号灯的出现，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。
国内的交通灯一般设在十字路口，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.经常出现的情况是某一车道车辆较多，放行时间应该长一些，另一车道车辆较少，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，例如，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。
一、总体设方案
（—）、交通灯控制系统的设计思路
智能交通灯
LED显
示
剩
余
时
间
相应
交通灯发光
中断进入紧急状态
图1总体设计思路图
根据交通灯的具有的功能，将它主要分为三部分，包括数码管显示剩余时间部分、交通灯显示部分和按键实现部分。
总体设计思路如图2-1所示。
1、LED显示剩余时间
根据实际生活中使用的交通灯，在此次的智能交通灯的设计中也将具有显示时间的功能，使我们的设计与实际结合起来，在此部分LED灯将配合红黄绿灯的发光时间显示数据，对于每个数据将使用定时器来实现定时1秒，当1秒时间到达，LED上显示的时间自动减1，当时间减至为0，交通灯变换红黄绿灯。
2、交通灯
此部分将与LED灯紧密联系起来，当数码管显示数字减至为0时，变换发光的灯，不为0，将保持原有状态。
3、紧急状态的设计
在现实生活中随时有突发情况的发生，为了保证交通的正常通行，特地设计了应对紧急状况的特殊情况。
在出现紧急状况时，可以通过人为操作进入特殊情况。
在此包含了4种特殊情况，包括加长东西南北方向的通行时间，四个方向均禁行，东西方向保持通行南北方向禁行，南北方向保持通行东西方向禁行。
当特殊情况结束时，人为操作进入正常状态。
二、单元模块设计
（一）、硬件设计
1、AT89C51介绍
芯片AT89C51的外形结构和引脚图如图3-1所示。
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MC-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
图2AT89C51引脚图
2、芯片74LS273介绍
74LS273是8位数据/地址锁存器，如图3-2所示，它是一种带清除功能的8D触发器，下面介绍一下它的管脚图功能资料。
1脚是复位CLR,低电平有效,当1脚是低电平时，输出脚2（Q0）、5（Q1）、6（Q2）、9（Q3）、12（Q4）、15（Q5）、16（Q6）、19（Q7）全部输出0，即全部复位。
当1脚为高电平时，11（CLK）脚是锁存控制端，并且是上升沿触发锁存，当11脚有一个上升沿，立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的电平状态，并且立即呈现在在输出脚2（Q0）、5（Q1）、6（Q2）、9（Q3）、12（Q4）、15（Q5）、16（Q6）、19（Q7）上。
图374LS273引脚图
3、多位数码管
图4多位数码管
LED显示器由七段发光二极管组成，排列成8字形状，因此也称为七段LED显示器。
为了显示数字或符号，要为LED显示器提供代码，即字形代码。
其段发光二极管，再加上一个小数点位，共计8段，因此提供的字形代码的长度正好是一个字节。
智能交通灯用到的数字0—9的共阳极字形代码如下表：
驱动代码表
显示数值
驱动代码（16进制）
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
C0H
F9H
A4H
B0H
99H
92H
82H
F8H
80H
90H
4、时钟电路设计
图5时钟电路
MCS-51单片机芯片内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。
当使用内部振荡电路时，XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体和微调电容，如图所示，图中C2、C3大小一般为30pF。
还加了复位/备用电源引脚的接线方法，任何单片机在工作之前都要进行复位，以便CPU以及其他功能部件都处于一个确定的初始化状态，并从这个状态开始工作，也就是程序开始执行之前，单片机做好准备工作。
如何进行复位呢？
只能在单片机的RST引脚上保持两个机器周期（24个时钟周期）的高电平即可对单片机实现复位操作。
当主电源VCC发生掉电或者是电压降低到电平规定值时，VPD上外接的备用电源自动启用，为单片机内部RAM提供电源，以保护片内RAM中的信息不丢失，使系统在恢复上电后能正常运行。
5、复位电路设计
图6复位电路
AT89C51的复位是由外部的复位电路实现的。
复位电路通常采用上电复位和按钮复位两种方式。
在此次设计中，我使用了上电复位方式。
上电复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。
6、交通灯硬件线路图
结合各部分设计电路，得到交通灯硬件线路如图7所示。
图7硬件线路图
（二）、程序设计
1、LED显示程序
设计思路如图8所示。
图8LED显示流程图
2、交通灯程序
在这部分我设置南北方向通行，东西方向禁行为初始状态，持续时间为60S。
最后5S黄灯闪烁，然后南北方向禁行，东西方向通行，持续时间仍为60S，最后5S黄灯闪烁，回到初始状态。
如此循环，程序流程图如图9所示。
图9交通灯程序流程图
3、紧急情况程序
当需要应对特殊情况时，在人为控制下，程序由中断入口地址切换到中断程序，根据实际情况的不同切换到不同的中断子程序，当紧急情况处理完，由人为控制返回原程序。
程序流程图如图10所示。
图10紧急情况程序流程图
三、软件仿真
（一）、KeilC51单片机软件开发系统
采用KEIL开发的89C51单片机应用程序步骤：
1、在uVision集成开发环境中创建新项目（Project）,扩展文件名.UV2并为该项目选定合适的单片机CPU器件（本设计采用ATMEL公司下的AT89C51）。
2、用uVision的文本编辑器编写源文件，可以是汇编文件（.ASM），也可以使C语言文件（扩展名.C），并将该文件添加到项目中去。
一个项目文件可以包括多个文件，除了源程序文件外，还可以是库文
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