基于单片机的交通灯控制系统设计
学生姓名 高玉雪 学 号 8052210008 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 机电一体化 班 级 13 指导教师 刘新英
日 期 2013.6
塔里木大学教务处制
13 届毕业设计
前言
本文研究的是以AT89C51单片机为控制器的交通灯控制系统，该系统通过红外接收器接收信号实现特种车辆（119、120等）自动放行；通过车辆检测电路采集路况信号，经单片机处理后，分配各车道的绿灯时间，实现车流动态调节，LED数码管显示通行倒计时；系统除基本交通灯功能外，还具有通行时间手动设置、可倒计时显示、急车强行通过、车流量检测及调整、交通异常状况判别及处理等相关功能。理论证明该系统能够简单、经济、有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。软件部分使用Keil、proteus硬件仿真软件，利用仿真软件来模拟检测过程，硬件与软件的结合，简单的模拟了交通灯控制。
关键词：智能交通灯；AT89C51；车辆检测；LED
目录
1 引言 (1)
1.1 交通灯控制系统的研究现状 (1)
1.2基于单片机的交通灯控制系统设计的意义 (1)
1.3交通灯控制系统设计实现的功能 (1)
2 交通灯控制系统的总体设计 (1)
2.1交通控制系统中功能实现要求 (1)
2.2交通控制系统的工作原理 (2)
2.3交通控制系统的通行方案设计 (2)
2.4交通灯控制系统的总体 (3)
3 交通控制系统设计及理论 (3)
3.1程序主体设计流程 (3)
3.2交通控制系统的理论依据 (5)
4 交通灯控制系统的硬件、软件支持 (5)
4.1 AT89S51单片机简介 (5)
4.2 AT89S51芯片最小系统 (7)
4.3 系统设计中Keil 软件作用 (7)
4.4 proteus硬件仿真软件 (8)
5 系统总电路的设计原理及各模块 (8)
5.1系统硬件总电路构成及原理 (8)
5.2系统工作原理 (8)
5.3 各控制模块 (8)
5.4违规检测电路及模拟 (12)
结论 (15)
致谢 (16)
参考文献 (17)
附录一：总电路图 (18)
附录二：程序 (19)
1 引言
1.1 交通灯控制系统的研究现状
如今，红绿灯安装在各个路口，成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。这一技术在19世纪就已出现了。从采用计算机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。但是，随着社会的不断进步，传统的交通灯的缺陷也日益出现，其中设计过于死板，达不到道路的最大通行效率是最明显的问题，红绿灯交替变换时间过于程式化。目前，大部分城市的十字路口的交通控制灯，通常的做法是：事先经过车辆流量的调查，利用传统的方法设计好红绿灯的延时，然而，实际上的车流量是不断变化的，有的路口在不同的时间段车流量的大小甚至有很大的差异，所以说，统计的方法己不能适应迅速发展的交通现状。
1.2基于单片机的交通灯控制系统设计的意义
交通灯一般设在十字路口，醒目位置用红、绿、黄三种指示灯。加上一个倒计时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，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，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。
基于单片机交通灯控制系统的设计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交通灯控制系统设计实现的功能
交通信号灯指挥着人和各种车辆的安全运行,为了保证交通秩序和行人安全,在道路上有红、黄、绿信号灯,红灯亮,表示禁止通行; 黄灯亮,表示未过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行; 绿灯亮,表示允许通行。可实现的功能为：
1) 设计一个十字路口交通灯控制电路，要求南北、东西方向交叉路口的车辆交替运行，两个方向根据车流量大小自动调节通行时间，车流量大，通行时间长，车流量小，通行时间短。
2) 拥有车流量检测电路和特种车辆自动通行控制模块，设计紧急切换开关；
3) 东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用数码管显示器进行显示（采用倒计时的方法）。
4)设置盲人提示音电路，考虑到社会弱势群体通行问题。
2 交通灯控制系统的总体设计
2.1交通控制系统中功能实现要求
（1）倒计时显示
倒计时可以提醒驾驶员在信号灯灯色改变的时间，在停止、通过作出合适选择。驾驶员和行人普遍愿意选择有倒计时显示的信号控制方式，且有倒计时显示的路口更安全。倒计时显示是用来减少驾驶员在信号灯色改变的关键时刻做出复杂判断的一种方法，它可提醒驾驶员灯色改变的时间，帮助驾驶员在停止、通过作出合适的选择。
（2）车流量检测及调整
车辆检测器作为交通系统的基本组成部分，在交通系统中占有重要的地位。如今，车辆检测器检测方式有很多，如红外线检测器、地磁检测器、磁频检测器、波频检测器、视频检测器等。一般车流量检测器采用传感器、单片机、外围器件来实现。本设计使用的红绿灯切换，根据道口东西向和南北向的车流量，用统计方法确定。交通警察不断观察十字路口的两个方向，根据车辆密度和流速决定是否切换红绿灯，以保证最佳的道路交通控制状态。
（3）时间手动设置
除系统根据车流量自动控制调整，也可通过键盘手动设置，增加了人为可控性，避免自动故障和意外发生，在紧急状态下，可设置所有灯变为红灯。键盘是单片机系统中最常用的人机接口，有独立式和行列式两种。前者软件编写简单，但在按键数量较多时特别浪费I／0口资源，一般用于按键数量少的系统。后者适用于按键数量较多的场合，但是在单片机I／0口资源相对较少而需要较多按键时，此方法仍不能满足设计要求。本系统要求的按键控制不多，且I／0口足够，可直
接采用独立式。
（4）紧急处理
交通路口出现紧急状况在所难免，如特大事件发生，救护车等急行车通过等，我们都必须尽量允许其畅通无阻，毕竟在这种情况下是分秒必争的，时时刻刻关系着公共财产安全，个人生死攸关等。由此在交通控制中增设禁停按键，就可达到想此目的。
（5）违规检测
交通规则应人人遵守，但违反规则，如闯红灯等，也时有发生，交警等交通管理人员虽然可以进行实时监管，但是耗费精力，在路口设置检测传感器就可以进行自动的警报提示。
（6）语音
为了帮助盲人安全通行，设计中加入提示音提醒盲人的安全出行。
2.2交通控制系统的工作原理
本系统运用单片机对交通灯控制系统实施控制，通过直接控制信号灯的状态变化，指挥交通的具体运行，运用了LED数码管显示倒计时以提醒行驶者，更添加了盲人提示音电路，方便视力障碍群体通行，更具人性化。在此基础上，加入了特种车辆自动通行控制模块和车流量检测电路为系统采集数据，经单片机进行具体处理，及时调整通行方向。由此，本设计系统以单片机为控制核心，构成最小系统，根据特种车辆自动通行控制模块、车辆检测模块和按键设置模块等产生输入，由信号灯状态模块，LED倒计时模块和盲人提示音模块输出。系统进入工作状态，LED数码管实时显示数据倒计时，执行交通灯状态显示控制，在此过程中若有控制信号和实时车流量检测信号，可对异常状态进行实时控制，随时调用中断，达到修正通行时间满足不同时间不同路况的需求。
2.3交通控制系统的通行方案设计
在十字路口，分东西和南北向，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。
图2-1 交通状态
通过具体的路口交通灯状态的演示分析我们可以把这四个状态归纳如下：
◆东西红灯灭，绿灯亮，南北黄灯灭，红灯亮，倒计时20秒。此状态下，东西向禁止通行，南北向允许通行。
◆东西绿灯灭，黄灯亮，南北红灯亮，倒计时2秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。
◆南北红灯灭，绿灯亮，东西黄灯灭，红灯亮，倒计时20秒。此状态下，东西向允许通行，南北向禁止通行。
◆南北绿灯灭，黄灯亮，东西红灯亮，倒计时2秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。
东西南北路口均有红绿黄3灯和数码显示管2个，在任一个路口，遇红灯禁止通行，绿灯允许通行，黄灯亮警告行止状态将变换。红绿灯状态如下即0表示灭，1表示亮。
表2-1 交通状态及红绿灯状态
状态1 状态3 状态4 状态6 东西向禁行等待变换通行等待变换
南北向通行等待变换禁行等待变换
东西红灯 1 1 0 0
东西黄灯0 0 0 1
东西绿灯0 0 1 0
南北红灯0 0 1 1
南北绿灯 1 0 0 0
南北黄灯0 1 0 0
2.4交通灯控制系统的总体
图2-2 系统的总体框图
键盘设置模块对系统输入模式选择及具体通行时间设置的信号，系统进入正常工作状态，执行交通灯状态显示控制，同时将时间数据倒计时输入到LED数码管上实时显示。在此过程中还要实时捕捉违规检测和紧急按键信号，以达到对异常状态进行实时控制的目的。急停按键和违规检测随时调用中断。
3 交通控制系统设计及理论
3.1程序主体设计流程
全部控制程序分为：键盘设置处理程序，状态灯控制程序，LED显示程序，消抖动延时程序，次状态判断及处理程序，紧停或违规判断程序，中断服务子程序，车流量计数程序，红绿灯时间调整程序等。
整个软件程序方面主要分两大部分：按键处理程序和50ms扫描程序。系统上电或手动复位后，系统等待模式选择设置键按下，模式分两种：红绿灯时间自动和红绿灯时间设置。若此时F键按下，则为自动模式，若此时按下的是S键，则为时间设置模式，依次按S若干次，J键若干次可设置好两个方向的红绿灯时间，再按F键确认。其实这个过程就是将存储时间值的寄存器进行设置，以及
标志是否要进行车流量检测及调整。
图3-1 50ms扫描程序
图3-2 交通灯的软件设计流程图
按键处理程序，80C51通过对IO 扫描，确定是否有键按下，再判断具体是那个键按下，根据键值跳转到按键处理程序。按键处理结果两种工作模式：红绿灯时间设置模式和红绿灯时间自动模式，次程序相当于系统的模式设置，若想重新设置则要按下复位键。设置过后进入50ms 扫描程序。50ms 扫描程序开始，先刷新显示模块，若为自动模式则接下来要计数车流量，然后扫描紧停信号和违规信号，若捕获则调用中断，中断服务子程序主要启动蜂鸣器，直至恢复键按下。50ms 已到则重新扫描。扫描20次之后计时到达1s 则时间数据减1，在显示模块中修改显示缓冲区内容。在半个状态对换时，车流量计数程序在一个状态变换循环先后计数两个方向的车流量，然后调用红绿灯时间调整程序，更新红绿灯时间。 3.2交通控制系统的理论依据 3.2.1定时器原理
定时器工作的基本原理就是给初值，让它不断加1直至减完为模值，初值是送到TH 和TL 中的。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。因此可把计数器记满为零所需的计数值，即所要求计数值为C ，把计数初值设定为TC 可得到如下计算通式：
C T M C =-
M 为计数器模值。计数值并不是目的，目的是时间值，设计1次的时间，即定时器计数脉冲的周期为T0，它是单片机系统主频周期的12倍，设要求的时间值为T ，则有
0/C T T = 计算通式变为：
0()C T M T T =-
3.2.2软件延时原理
MCS-51工作频率12MHZ ，机器周期与主频有关，机器周期是主频12倍，一个机器周期的时间为
12(1/12z)=1us MH
具体每条指令的周期数，可通过指令的执行条数来确定1秒的时间，单片机运行速度很快其他指令执行时间可忽略不计。
延时方法可以有两种：一种是利用MCS-51内部定时器产生溢出中断来确定1秒的时间，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，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，另一种是采用软件延时的方法。 3.2.3中断原理
此系统主要用外部中断，中断信号有引脚INT0和INT1输入，低电平有效，CPU 每个时钟周期都会检测INT0和INT1上的信号，8051允许外部中断以电平方式或负边沿方式两种中断方式输入中断请求信号，可由用户通过设置TCON 中IT0和IT1位来实现。以IT0为例，IT0=0，为电平触发方式，IT0=1，为负边沿触发方式，本设计采用电平方式，IE0为其中断标志位，有中断信号则置位，中断服务子程序响应后，IE0自动清零。IE 中的EA 为允许中断的总控制位，为1开启，EX0为外部中断允许控制位，为1开启。 3.2.4消抖动
在按键计数的过程中，存在机械抖动与软件方面的矛盾，即当程序检测到了有按键按下，则会计一次数，但是实际上，按键闭合后在微观上还会弹起，然后闭合，一直到达稳定，显然后面的弹落是无效的，为了使程序避免这个问题，可以在检测到首次闭合时，调用一定时间的延时程序。此处延时程序完全用软件完成，利用程序执行一条指令的时间，再加上两次累减嵌套。
4 交通灯控制系统的硬件、软件支持
4.1 AT89S51单片机简介
AT89S51是美国ATMEL 公司生产的低功耗，高性能8位单片机，片内含4k bytes 的可系统编程的Flash 只读程序存储器。与单片机产品兼容8K 字节在系统、可编程Flash 存储器、1000次擦写周期、全静态操作、三级加密程序存储器、32个可编程I/O 口线 、三个16位定时器/计数器、八个中断源 、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。AT89S51芯片内部结构：中央处理器（CPU ）、数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM)、定时/计数器(ROM)、并行输入输出(I/O)口、全双工串行口、时钟电路、中断系统；AT89S51共有5个中断源，其中又2个外部中断源和3个内部中断源。
图4-1 AT89S51系列单片机的内部结构示意图
AT89S51系列单片机主要引脚：VCC ：电源电压； GND ：地；
P0口：是一组8位漏极开路型双向I ／0口，即地址／数据总线复用口； P1口： 是一个带内部上拉电阻的8位双向I ／O 口； P2 口： 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I ／O 口； P3 口：是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I ／0 口； RST ：复位输入；
ALE ／PROG ————
：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE （地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节；
PSEN ————
程序储存允许（PSEN ————
）输出是外部程序存储器的读选通信号； EA ——／VPP ：外部访问允许，电压Vpp 引脚为+12V ；
XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2
18
XTAL1
19
ALE 30EA
31
PSEN 29RST
9
P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.4
5P1.56P1.67P1.78
P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD
17
P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1
AT89C51
图4-2 AT89S51系列单片机引脚图
4.2 AT89S51芯片最小系统
最简单单片机系统包括晶振、复位、电源、系统的输入控制、输出显示，以及其他外围模块(如通信、数据采集等)。
（1）时钟电路
单片机的晶振电路，即时钟电路。其工作流程，就是在系统时钟作用下，一条一条地执行存储器中的程序。晶振的频率越高，单片机处理数据的速度越快，系统功耗也会相应增加，稳定性也会下降。
（2）复位电路（上电复位，手动复位)
系统刚上电时，单片机内部程序还没有开始执行，需要一段准备时间，即复位时间。一个稳定的单片机系统必须设计复位电路。当程序跑飞或死机时，也需要系统复位。
（3）EA 脚的功能及接法
单片机EA 脚控制程序从内部存储器和外部存储器读取程序。单片机内部的flash 容量都很大，因此要从内部的存储器读取程序，不需要外接ROM 来存储程序，即EA 脚必须接高电平。
本设计中复位方式采用上电∕按键手动复位方式，时钟采用内部时钟。如下图3.4所示。
图4-3 本系统复位与时钟方式
4.3 系统设计中Keil 软件作用
本设计系统中运用为keil 软件；汇编语言源程序要为CPU 可执行的机器码有两种方法：一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-52单片机的汇编软件。Keil 提供了包括C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等，通过一个集成开发环境（uVision ）将这些部份组合在一起。运行Keil 软件需要Pentium 或以上的CPU ，16MB 或更多RAM 、20M 以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT 、WIN2000、WINXP 等操作系统。使用C 语言编程，可选Keil ，即使不使用C 语言而仅用汇编语
言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会十分方便。 Keil软件集编辑，编译，仿真于一体，支持汇编，PLM 语言和 C 语言的程序设计，界面友好，易学易用。Keil生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。
4.4 proteus硬件仿真软件
Proteus软件是电子设计自动化软件，可提供仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件和多达30多个元件库；提供现实的虚拟仪器仪表；提供图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来；提供丰富的测试信号用于电路的测试，这些测试信号包括模拟信号和数字信号；提供了大量的元件库，有RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，编译方面支持Keil和MPLAB等编译器。在计算机上学习电工基础，模拟电路、数字电路、单片机应用系统等课程，进行电路设计、仿真、调试等。 Proteus 与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU 的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路工作情况。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，弥补了实验和应用间差距。
5 系统总电路的设计原理及各模块
5.1系统硬件总电路构成及原理
实现本设计要求的具体功能，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，车流量检测传感器采集流量数据，光敏传感器捕获违规信号，若干按键组成时间设置和模式选择按钮和紧急按钮等，以及用1个蜂鸣器进行报警。
系统硬件电路构成：单片机为核心，组成一个集车流量采集、处理、自动控制为一身的闭环控制系统。系统硬件电路由车流量检测电路、单片机、违规检测电路，状态灯，LED显示，按键，语音提示器组成。其具体的硬件电路图如附录。
其中P0，P2，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，RESET引脚接上复位电路，P3.3即INT1接违规检测电路和P3.2即INT0接紧停／东西时间设置键J，P0.6，P0.7接车流量检测电路，P3.6接南北时间设置键S，P3.7接自动模式选择／返回键F，P3.4接语音提示器。
5.2系统工作原理
系统上电或手动复位后，系统等待模式选择设置键按下，模式分两种：红绿灯时间自动和红绿灯时间设置。若此时F键按下，则为自动模式，若此时按下的是S键，则为时间设置模式，依次按S若干次，J键若干次可设置好两个方向的红绿灯时间，再按F键确认。其实这个过程就是将存储时间值的寄存器进行设置，以及标志是否要进行车流量检测及调整。系统必须先显示状态灯及LED 数码管，将状态码值送显P1口，将要显示的时间值送显P0口和用P2口来选通LED数码管的显示导通，在此同时以50ms为周期，用软件方法计时1秒，到达1s就要将时间值减1，刷新LED数码管。
时间到达一个状态所要全部时间，则要进行下一状态判断及衔接，并装入次状态的相应状态码值以及时间值，开启两个外部中断，其一为违规信号或禁停信号输入，一旦信号有效，中断开始，进入中断服务子程序，开启蜂鸣器禁止全部通行，当按下F键，中断结束返回。其二为车流量检测信号输入，若检测到车辆经过，进入相应的中断子程序，将存储车流量的计数器加1，然后中断结束返回。
每满一个状态循环周期，若为自动模式，则须将检测到的车流量数据处理一次，判断两个方向的交通轻重缓急状况，再调整下次状态循环的红绿灯时间，以达到自动控制的目的。
5.3 各控制模块
5.3.1 车检测模块
用来判断各方向车辆状况,比如：20秒内可以通过的车辆为20辆，当20秒内南往北方向车辆通过车辆达不到20辆时，判断该方向为少车，当20秒内北往南方向车辆通过车辆也达不到20辆时，判断该方向也为少车，下一次通行仍为20秒，当20秒时间内南往北或北往南任意一个方向通过的车辆达20辆时证明该状态车辆较多，下一次该方向绿灯放行时间改为40秒，当40秒内通过的车辆数达45辆时车辆判断为拥挤，下一次绿灯放行时间改仍为40秒，当40秒车辆上通过车辆达不到45辆时，判断为少车，下次绿灯放行时间改为20秒，依此类推。绿灯下限时间为20秒，上限值为40秒，初始时间为20秒。
由于南往北，北往南时间显示相同，所以只要一个方向多车，下次时间就要加长东往西，西往东也一样，显示时间选择如表5-1.
表5-1 显示时间选择
车辆情况本次该
方向通行时间
下次表该
方向通行时间
本次该
方向通行时间
本次该
方向通行时间
南往北少车，北往南少车20秒20秒40秒20秒
南往北少车，北往南多车20秒40秒40秒40秒
南往北多车，北往南少车20秒40秒40秒40秒
南往北多车，北往南多车20秒40秒40秒40秒
东往西少车，西往东少车20秒20秒40秒20秒
东往西少车，西往东多车20秒40秒40秒40秒
东往西多车，西往东少车20秒40秒40秒40秒
东往西多车，西往东多车20秒40秒40秒40秒
图5-2 十字路口车辆通行顺序
车检测方法选择：传统车流量检测方法：空气管道检测、磁感应检测技术、红外检测技术本设计采用视频图像的车流量检测，基本思想是视频图片中每条车道上设置一个固定区域作为虚拟的检测线，对该区域内图像进行处理，完成对车辆信息的获取。采用此方法优点：1）能够提供高质量的图像信息，信息量大,可以高效、准确、可靠地完成道路交通的监视和控制工作。
2）安装视频摄像机方便、经济，现在国内许多城市道路已经安装了摄像机监控系统。
3）计算机视觉和数字图像处理技术发展迅速，满足了系统实时性、可靠性方面的要求。
图5-3 基于视频图像的车流量检测工作原理
图5-4 基于视频图像的车流量检测图
5.3.2 信号灯模块
信号灯用来显示车辆通行状况，下面以一个十字路口为例，说明一个交通灯的四种状态。每个路口的信号的的转换顺序为：绿——>黄——>红，绿灯表示允许通行，黄灯表示禁止通行，但已经驶过安全线的车辆可以继续通行，是绿灯过渡到红灯提示灯。红灯表示禁止通行。绿灯的最短时间为20秒，最长时间为40秒，红红最短时间为25秒，最长时间为45秒，黄灯时间为5秒。
图5-5 交通信号灯运行状态
1
2
3
74LS00
1
2
3
U6D
74LS00
1
234567820
1918171615
14
139101211LED
R1
10k
p1.7p1.2
p0.0
p0.1
p0.2
p0.3
p1.0p1.1p0.7p0.6p0.5p0.4
RV1200
RV2
20K RESET
图5-6 信号灯显示电路
5.3.3 时间显示模块
在交通信号灯的正上方安装一个显示绿灯通行时间，红灯等待时间的显示电路，采用数码管显示电路。由于东往西、西往东方向显示的时间相同，南往北、北往南方向显示的时间也相同，所以只需要考虑四位数码管显示电路，其中东西方向两位，南北方向两位，两位数码管可以时间的时间为0-99秒完全可以满足系统的要求，数码管连接方法如图所示
图5-7 数码管连接方法
当南北方向要显示20秒，东西方向要显示25秒，那么先给P0口送2的共阴极码即5BH，让第一位2要显示的位码GND段为低电平，其它三位的控制端都接高电平，那么第一位就显示2，其它三位不亮。让其显示1MS后再给P0口送0的共阴极码即3FH，让第二位要显示0的位码GND段为低电平，其它三位的控制端都接高电平，那么第二位就显示0，其它三位不亮。依此类推分别送完第一位2，第二位0，第三位2，第四位5，每一位点亮1MS，一个扫描周期为4MS，一秒时间就要扫描250次
5.3.4 紧急转换模块
一般情况下交通灯都按车流量大小分配通行时间，按固有规律变化，但有特殊车辆（如119、120）急需通行时，如何控制呢？本文中设计紧急通行开关，当特种车辆到来时能自动关闭所有绿灯，让特种车辆通过。设计中特种车辆可采用红外线发生器为发信器，用实时中断来响应特种车的通行要求。接收的红外信号通过内部的集成电路来进行放大、解调，由输出端的输出编码脉冲信号经过三极管反相放大送至接收器，解调模块再进行译码。红外接收器采用的是一体化红外接收器，具有灵敏度高和抗干扰能力强的性质。红外遥控接收电路原理框图如图
图5-8 红外接收原理框图
5.4违规检测电路及模拟
在红灯和黄灯期间，车辆是禁行的，为了对那些违反规则的车辆进行检测，可使用超声波车辆传感器。但是，用于受到条件的限制，本系统设计中只是使用了普通光敏二极管。
Q1
PNP
R8
1k
D2
LED
INT1
Vcc
图5-9 违规检测电路
其基本设计思想是：将光敏二极管放在停车线上，当车辆行驶过将光敏二极管遮住，这样，光敏二极管不导通，单片机检测到这一信号执行警报操作。但是除了使用光敏二极管，还需三极管，三极管的型号是9031.由于普通光敏二极管的开关特性不太好，所以设计在电路中加入三极管作为开关。由于普通光敏二极管在导通的情况下的电阻都能达到0.5-1K，所以在设计中将光敏二极管直接连到了电源上。同时三极管还起到一定的隔直作用。当光敏二极管关闭时，三极管的基极为低电平，基极与发射基之间的电压为零，三极管关断，检测口的电压为高电平。同理，当光敏二极管导通时，三极管的基极电压为高，基极与发射极之间的电平为高，三极管导通，检测口的电压为低电平。由此就可以检测是否有违规车辆了。
（1）八段LED数码管简介
LED（Light Emitting Diode）发光二极管，是一种固态的半导体器件，可把电转化为光。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，有共阳和共阴之分。以八段共阴管为例，它有8个发光二极管(比七段多一个发光二极管，用来显示sP，即点)，每个发光二极管的阴极连在一起。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控制。
图5-10 共阴八段LED数码管
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。
（2）蜂鸣器
用一般蜂鸣器，蜂鸣器用PNP三极管进行驱动控制，当连接单片机上引脚输出为低电平，PNP 导通，蜂鸣器蜂鸣；当连接单片机上引脚输出高电平时，PNP截止，蜂鸣器停止蜂鸣。
LS1 SPEAKER
R9
1k
89C51
Vcc
图5-11 蜂鸣器连接
紧停按键和违规信号传感器连接到外部中断引脚INT1，P3.6捕获到一个低电平，则进入该中断，中断程序中先把蜂鸣器P3.7端口置0，启动蜂鸣。且等待恢复键F键按下，关闭蜂鸣返回。
（3）按键控制
本设计设置了有3个键：S键，J键，F键。每个按键一端接地，另一端接上拉电阻。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。程序不断扫描模式设置键，分别记为：S键，J键，F键,低电平有效，按键顺序是指定的，若直接按F键，则为自动调整模式，然后进入下一程序；若先按S键，再按J键，F键则为设置时间模式，进入下一程序。程序的开始要判断是否有键按下，可以不断将S键值和F键值相与，与值为1则表示没有键按下，为0则表示有键按下。接下来要判断具体是那个键，若为F键，将自动标志位置1，进入下一程序，否则为S键，表示设置南北绿灯时间，用R0存值，按1下加1，还需判断此时J键是否按下，若按下，则表示南北绿灯时间设置完毕，开始设置东西绿灯时间，用R1存值，同样按1下加1 ，同时判断此时F键是否按下，若按下，则表示时间设置完毕，进入下一程序。
在这个过程中，S，J 键的计数是循环的，从初值20开始，加到40则循环回到20。
R1 1k R2
1k
R3
1k
Vcc
图5-12 按键示意图
（4） 电源电路设计
单片机工作时需要+5V 电压,在设计电源电路时,需要一个电子元件能提供+5V 电压,由于7805能够提供5V 电压的三端稳压电源,在实际的电路控制中应用其作为电源电路较为广泛,在普通的电子元器件商场都有销售易于购买,并且技术相对成熟.7805一脚为电源输入端,二脚为公共接地端,三脚即为所需要的+5V 电压输出端.本文采用最典型的7805提供电压的电路,即在7805的1脚和公共接地端(即2脚)之间接入0.3μF 的电容,在公共接地端和三脚+5V 电压输出端之间接入0.1μF 的电容.
D1
2W01G
C2C5C4VI
3
VO
1
G N D
2
LM7805
C1
Vcc 0.1uf
+5v 0.22uf
+21.6v +
U1
U2
220V 交流
图5-13 +5V 电源电路 （5）7448七段显示译码器
7448七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能,可将单片机输出的四位二进制数转换成10进制数与七段数码管显示对应，用于显示0—9的数字。
A 7QA 13
B 1QB 12
C 2QC 11D
6QD 10BI/RBO 4QE 9RBI 5QF 15LT 3
QG
14
U1
7448
图5-14 7448芯片
结论
交通灯控制在交通运输领域有着非常重要的作用。本文完成了基于单片机的交通灯控制系统的设计与模拟。包括通行方案的设计，系统的硬件开发、软件编程与仿真调试等。在论文完成过程中，主要做的工作有：
（1）确定交通系统具体的通行方案，规定东西向和南北向车辆的行止状态和时间分配，以及要求其他多功能的实现。
（2）以ATMEL公司的AT89S51单片机为核心进行系统硬件设计，输入量包括：车流量，按键状态和违规检测传感信号；输出控制交通信号灯亮灭状态及时间，以及LED数码管倒计时显示，盲人语音提示。
（3）在车流量检测系统中采用模糊控制方法，这需要知道被控对象的数学模型，进行清晰化，具体化。因此，必须实施调查确定车流量少，中，多所要求的具体数量，然后经过单片机控制器的相关算法及处理确定红绿灯亮灭时间。
致谢
值此论文完成之际，在此特向所有热忱关心和帮助我的领导和老师、向始终给予我支持与关怀的家人和朋友们致以我最真挚的感谢!
本论文是在我的导师刘新英老师指导和关怀下完成的。从论文选题到课题难点的解决，都给予了我悉心地指导。刘老师的治学态度、专业造诣和敬业精神都使我收益非浅。在此，我首先向刘老师致以衷心的感谢！于此同时，还要感谢三年以来一直教导我们的老师，让我们在大学的生涯了收获了更多的知识，让我们对未来充满希望！我还要感谢我的学校，在这美丽的校园里我度过了人生美好的三年，她给了我安定、舒适的读书环境。同时也陪伴在身边的同学们是他们让我懂得了感恩，点点滴滴汇成一句谢谢你们！
最后，衷心感谢在百忙之中抽出时间审阅本论文的老师。
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[11]韩克,柳秀山等.电子技能与EDA技术[M].广州:暨南大学出版社,2004.
基于单片机的交通灯控制 目录 摘要 ..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 第1 章概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 1.1课题背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 1.1.1课题来源 .．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 1.1.2市场需求 ....．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 1.2单片机技术的发展.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． (3) 1.2.1单片机简介 . . . . . .．．．..．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..3 1.2.2单片机发展概述.........．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.2.3单片机的发展趋势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6第2章交通灯的硬件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.1MSC-51芯片简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.2移位寄存器74LS164．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 2.3 LED显示器....．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 2.3.1显示器的结构和原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 2.3.2 LED静态显示方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 2.3.3 LED动态显示方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 第3章交通灯的设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 3.1设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 3.2 基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 3.3交通灯控制线路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 3.4印制电路板图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 3.4.1印制电路板图的设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 3.4.2交通灯印制板图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 第4章交通灯的软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.1延时设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.1.1 硬件延时．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.1.2 软件延时......................... ．．．........ ．．．．．． (17) 4.2 时间及信号灯的显示．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 4.2.1 74LS164 8位并行输出串行输入移位寄存．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 4.2.2显示原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 4.2.3数码管显示器显示．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 4.3程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 4.3.1流程图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 4.3.2 程序源代码．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
摘要 本系统由单片机系统、键盘、LED显示、交通灯演示系统组成。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能。系统除基本交通灯功能外，还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。 本设计是单片机控制的交通灯控制系统。单片机即单片微型计算机。由RAM，ROM，CPU构成，其集定时、计数和多种接口与一体的微控制器。它体积小、成本低、功能强，广泛的应用于只能产业和工业自动化上。而51系列单片机是各类单片机中最为典型和富有代表性的一种。 关键字：单片机;交通灯;AT89S52;Proteus仿真
ABSTRACT This system by single chip microcomputer system, keyboard, LED display, traffic lights of the demo system. System including sidewalks, turn left, turn right, and the basic function of traffic lights. System in addition to the basic function of traffic lights, also has a countdown, time setting, emergency treatment, light time of period of time to adjust light and manual control based on the specific situation, and other functions. This design is a single-chip microcomputer control of traffic lights control system. SCM the single chip microcomputer. Formed by RAM, ROM and CPU, timing, count and various interface and the integration of the micro controller. It has small volume, low cost, strong function, widely used in industry and industrial automation. And 51 series microcontroller is the most typical and representative in all kinds of single chip microcomputer. Key words: Single chip microcomputer;Traffic lights;AT89S52;Proteus simulation
关键词：AT89C51;7448，LED 2方案论证 2.1设计任务 设计基于单片机的智能交通红绿灯控制系统，要求能通过按键或遥控器设置系统参数，系统运行时，“倒计时等信息”能通过数码管或点阵发光管显示，设计时应考虑交通红绿灯控制的易操作性及智能性。以单片机的最小系统为基础设计硬件，用汇编语言、或C语言设计软件。通过本设计可以培养学生分析问题和解决问题的能力，掌握Mcs51单片机的硬件与软件设计方法，从而将学到的理论知识应用于实践中，为将来走向社会奠定良好的基础。 东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示灯，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，黄灯亮时车辆及行人小心通过。红灯的设计时间为45秒，绿灯为40秒，黄灯为5秒。 2.2 方案介绍 方案1设计思想： 采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器，选择一个单片机，其内部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状 态的转换，由于每一个模块的计数多不是相同，这里的各模块是以预置数和计数器计 数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输 入要产生相应状态的下一个状态的预置数，如图中A道和B道,分别为次干道的置数选 择和主干道的置数选择。 方案2 设计思想： 由两个传感器监视南北方向即A道与东西方向即B道的车辆来往情况，设开关K=1 为有车通过，K=0为没有车通过。则有以下四种情况： Ka=1时：Kb=0，表示A有车B没有车，则仅通行B道： Kb=1,表示A有车B有车，则优先通行A道； Ka=0时：Kb=0表示A没有车B也没有车，同样优先通行A道； Kb=1表示A没有车B有车，则仅通行B道。 方案比较： 方案1用了模块设计，而方案2采用逻辑设计，相比之下1有较强的可读性和较强 的可修改性，而2则在设计上显得较简单，设计纯朴，便于测试，它的优势则在于提供
长沙航空职业技术学院毕业设计（论文） 题目：基于单片机的十字路口 交通灯控制系统设计 学生姓名 系别航空电子电气工程系 专业应用电子技术专业 学号 指导教师 职称
目录 摘要 (2) 前言 (4) 第一章绪论 (5) 1.1背景 (5) 1.2 设计的目的及意义 (5) 1.3 交通灯控制系统设计的任务与要求 (5) 1.4 设计实现的主要功能 (6) 第二章交通灯的总体方案设计与论证 (7) 2.1 显示界面方案 (7) 2.2 输入方案 (7) 第三章交通灯原理分析 (8) 3.1 交通灯显示时序的理论分析 (8) 3.2 交通灯显示的理论分析 (9) 3.2.1倒计时显示的理论分析 (9) 3.2.2状态灯显示的理论分析 (10) 第四章交通灯系统硬件设计 (11) 4.1 交通灯系统设计芯片选择 (11) 4.2.1系统构成： (12) 4.2.2七段数码管介绍： (12) 第五章交通灯系统软件设计 (14) 5.1程序设计流程图 (14) 5.2 交通灯系统编程信息 (16) 第六章交通灯的仿真及调试 (17) 6.1 Proteus软件仿真 (17) 6.2功能调试 (18) 6.3 交通灯实物调试 (19) 结论 (21) 致谢 (22) 参考文献 (23) 附录 A（源程序） (24) 附录 B（电路原理图） (27) 附录 C（PCB图） (28)
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MCS-51系列单片机AT89C51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、黄灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩3秒时黄灯警示，显示时间通过P2口输出至双位数码管。本系统设计周期短、可靠性高、实用性强、操作简单、维护方便、扩展功能强。 关键词：单片机；交通灯；AT89C51
本科课程设计报告 单片机课程设计报告交通灯控制系统设计
摘要 本设计是针对交通灯系统的设计，由单片机AT89C51（实物用AT89S52）、键盘、LED显示、交通灯演示系统组成。单片机是把微型计算机的各功能部件集成在一块芯片中，构成的一个完整的微型计算机。AT89C51单片机是MC-51中的子系列，是一组高性能兼容型单片机，AT89C51是一个低功耗高性能的CMOS 8位单片机，40个引脚，片内含4KB Flash ROM和128B RAM，它是一个全双工的串行通行口，既可以用常规编程，又可以在线编程。 本设计中的数码管的选通采用的方法是动态显示，对每一位数码分时轮流通电显示，复位电路采用上电+按钮电平复位，时钟电路采用内部时钟产生方式。对特殊情况的处理采用中断处理方式，在中断处理程序中采用对管脚的状态查询扫描，已采取相应情况的处理。 对设计方案进行电路硬件设计，并将已编程的程序载入调试，可以得到理想的实验效果。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能.具体功能是假如 A 道和B道上均有车辆要求通过时，A、B道轮流放行。A道放行 25秒，B道放行20秒。一道有车而另一道无车，交通灯控制系统能立即让有车道放行。有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，A、B道均为红灯，紧急车由K2 开关模拟。绿灯转换为红灯时黄灯亮 1秒钟。系统除基本交通灯功能外,还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。
目录 1引言.......................................................................................................................................... - 1 - 1.1交通灯的重要作用........................................................................................................... - 1 -1.2该交通灯系统的特点....................................................................................................... - 1 -2系统总体方案及硬件设计 ......................................................................................................... - 2 - 2.1原理框图........................................................................................................................... - 2 -2.2设计功能........................................................................................................................... - 2 - 2.3交通灯控制系统各部分硬件组成................................................................................... - 2 - 2.3.1复位部分.................................................................................................................... - 2 - 2.3.2时钟电路部分............................................................................................................ - 3 - 2.3.3路口指示灯部分........................................................................................................ - 3 - 2.3.4显示部分.................................................................................................................... - 3 -2.4元器件清单....................................................................................................................... - 4 -3软件设计..................................................................................................................................... - 5 - 3.1交通灯控制系统软件流程图及程序分析....................................................................... - 5 - 3.1.1主程序流程图及程序模设计.................................................................................... - 5 - 3.1.2INT0中断服务程序流程图及程序模设计.............................................................. - 6 -3.2路口指示灯部分............................................................................................................... - 7 - 3.3显示部分........................................................................................................................... - 7 - 4. Proteus软件仿真 ..................................................................................................................... - 8 - 5 课程设计体会......................................................................................................................... - 10 -参考文献....................................................................................................................................... - 10 -附1：源程序代码 (13) 附2：系统原理图 (20)
课程设计任务书 专业计算机科学与技术 班级09计（嵌入式系统方向）姓名江海洋 学号0905101072 指导教师刘钰 金陵科技学院教务处制
摘要 本文介绍了一个基于MCS-51及PROTEUS的十字路口交通灯控制系统的设计与仿真，通过对现实路况交通灯的分析研究，理解交通控制系统的实现方法。 十字路口交通灯控制系统通常要实现自动控制和在紧急情况下禁止普通车辆，而让紧急车辆优先通行。本文还对MCS-51单片机的结构特点和重要引脚功能进行了介绍，同时对智能交通灯控制系统的设计进行了详细的分析。最后介绍了PROTEUS嵌入式系统仿真与开发平台的使用方法，利用Proteus 软件对交通灯控制系统进行了仿真，仿真结果表明系统工作性能良好。 关键字：单片机，proteus仿真，中断，十字路口交通灯控制系统
前言 1，十字路口的交通控制系统指挥着人和各种车辆的安全运行，对交叉口实行科学的管理与控制是交通控制工程的重要研究课题，是保障交叉口的交通安全和充分发挥交叉口的通行能力的重要措施，是解决城市交通问题的有效途径。交通灯信号灯的出现是人类历史上的一次重大改革，使人类的聚居生活，产生了深远的影响。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。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。随着电子技术的发展，利用单片机技术对交通灯进行智能化管理，已成为目前广泛采用的方法。 2，此十字路口交通灯控制系统，分东西道和南北道，设东西道为A道，南北道为B 道。规定：A道放行时间为2分钟，B道放行1.5分钟；绿灯放行，红灯停止；绿灯转红灯时，黄灯亮2秒钟；若有紧急车辆要求通过时，此系统应能禁止普通车辆，而让紧急车辆通过。 3，应用单片机实现对交通灯的控制，在十字路口用红，黄，绿的指示灯，加上四个以倒计时显示的数码管来控制交通。考虑到紧急车辆，设计紧急车辆开关。
基于单片机的交通灯控制系统 一、实验目的 1、了解交通灯的控制方法 2、掌握8051单片机基本操作 3、掌握keil和PrOteuS软件的使用 二、实验原理 通过对十字路口的观察，发现红绿灯的控制原理：首先南北方向右转加直行的绿灯亮起。此时，东西方向为红灯；当右转加直行绿灯倒计时进入最后5秒, 绿灯切换为黄灯并开始闪烁，东西方向红灯不变；接着南北方向切换为左转灯，东西方向依然是红灯；同样当倒计时进入最后5秒时，黄灯开始闪烁。东西方向为红灯。然后东西方向的右转加直行绿灯亮起，以此类推。 三、实验内容及程序 主程序: void main (VOid)
Busy_LED=O; SPeCiaLLED=O; ITO=1; //INTO 负跳变触发 TMOD=O X OI;//定时器工作于方式1 TH0=(65536-50000)∕256;// 定时器赋初值TL0=(65536- 50000)%256; EA=1; //CPU开中断总允许 ET0=1;//开定时中断 EX0=1;//开外部INTO中断 TR0=1;// 启动定时 while(1) { Flag_EW_Yellow=0; //EW关黄灯显示信号 Time_EW=EW; Time_SN=SN; WhiIe(Time_SN>=5) {P仁S[0]; /∕SN 通行，EW红灯 DiSPIay();} P仁0x00; WhiIe(Time_SN>=0 ) {Flag_SN_Yellow=1; EW_Red=1; /∕SN //SN开黄灯信号位 黄灯亮，等待左拐信号，EW红灯 DiSPIay(); } Flag_SN_Yellow=0; /∕SN关黄灯显示信号Time_SN=SNL; WhiIe(Time_SN>=5) {P仁S[2];//SN左拐绿灯亮，EW红灯 DiSPIay();} P仁0x00; WhiIe(Time_SN>=0 ) {Flag_SN_YeIIow=1; EW_Red=1; /∕SN //SN开黄灯信号位 黄灯亮,等待停止信号，EW红灯 DiSPIay(); }
目录 一引言 (2) 二概要设计 (2) 2.1 设计思路 (2) 2.2总体设计框图 (3) 三硬件设计 (3) 3.1LED循环电路设计 (3) 3.1.1 89cs51单片机概述 (3) 3.1.2 LED循环说明 (5) 3.2 倒计时显示电路 (6) 3.2.1 74LS164芯片 (6) 3.2.2 共阴极数码显示管 (7) 3.2.3 倒计时电路 (7) 3.2.4 急通车电路 (7) 四软件按设计 (8) 4.1 程序流程图： (8) 4.2 LED红绿灯显示 (9) 4.3倒计时显示 (10) 4.4 急通车控制 (10) 4.5程序代码 (10) 五总结 (10) 参考文献 (10) 附录一： (10) 附录二： (11)
基于51单片机的交通灯控制系统设计 摘要：在日常生活中，交通信号灯的使用，市交通得以有效管理，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。交通灯控制系统由80C51单片机、键盘、LED 显示、交通灯延时组成。系统除具有基本交通灯功能外，还具有时间设置、LED信息显示功 能，市交通实现有效控制。 关键词：交通灯，单片机，自动控制 一引言 当今，红绿灯安装在个个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这个技术在19世纪就已经出现了。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红、蓝两色的机械般手势信号灯，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会议大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转方式玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，是警察受伤，遂被取消！ 电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红黄绿三色圆形的投光器组成，1914年始装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 信号灯的出现，使得交通得以有效的管理，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。绿灯时通行信号灯，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非两一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆必需让合法的正在路口内行驶的车辆和过人行横线的行人优先通行。红灯是禁行信号灯，面对红灯的车辆必需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，但车辆已经十分接近停车线而不能安全停车的可以进入交叉路口！ 二概要设计 2.1 设计思路 利用单片机实现交通灯的控制，该任务分以下几个方面： a 实现红、绿、黄灯的循环控制。要实现此功能需要表示三种不同颜色的LED灯分别接在P1个管脚，用软件实现。 b 用数码管显示倒计时。可以利用动态显示或静态显示，串行并出或者并行并出实现。
单片机课程设计 基于单片机的交通灯显示系统 交通灯是日常生活中常见的自动控制产品，人们的日常出行及人身安全等都与交通灯有着密切的联系。本文提出一种基于单片机的交通灯设计，系统包含三个功能模块： (1)交通灯LED显示模块，实时显示东西、南北两个路口红、黄、绿三种灯的状态； (2)定时器模块，中断计算绿灯剩余时间； (3)独立按键模块，分为紧急制动按钮和夜间模式按钮两个按钮； (4)LCD液晶显示模块，显示绿灯亮的剩余时间 系统结构如下图所示： 关键词：定时器；液晶显示；独立按键
山东经济学院课程设计 目录 摘要...................................................................................................... 错误！未定义书签。引言. (1) 1.交通灯的概述 (2) 1.1交通灯的结构 (2) 1.2 工作原理 (3) 1.3功能应用 (3) 1.4工作流程 (4) 2 交通灯显示系统组成 (5) 2.1 定时器TR1模块的选择与设计 (5) 2.2 LCD液晶显示模块的选择与设计 (5) 2.3独立按键模块的选择与设计 (7) 2.4LED模块的选择与设计 (8) 3 实验结果演示 (9) 结论 (10) 参考文献.................................................................................................. 错误！未定义书签。附录.. (11) 1.原件明细表 (11) 2．源程序清单 (11) 致谢 (17)
兰州文理学院学生毕业论文 题目：基于单片机的交通灯控制系统 作者： 指导老师： 电子信息工程学院电子系电子信息工程技术专业2011 级三年年制一班 2013年11月15 日
基于单片机的交通灯控制系统 摘要：介绍一种基于单片机的交通灯控制系统设计。本文在对目前交通控制进 行深入分析的基础上，运用程序时间控制、传感器检测、实时调整智能化控制的实现技术，将传感器监测、实时调整车辆通行时间的算法与单片机控制作用相结合，提出了基于单片机的交通控制系统设计方案。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 硬件方面该方案主要是基于单片机的交通灯控制系统由单片机、交通灯显示、LED倒计时、车流量检测及调整、违规检测、智能报警、紧急处理、时间模式手动设置等模块组成。系统除基本交通灯功能外，还具有通行时间手动设置、可倒计时显示、急车强行通过、车流量检测及调整、交通异常状况判别及处理等相关功能。理论证明该系统能够简单、经济、有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 程序方面，编写适应某一地方的程序，输入到相应的单片机当中以调整时间、智能检测、以及智能报警等应用使之成为某一地方的一套独特的交通灯控制系统。这样可以保证高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的科技手段加以实现。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 本设计主要做了如下几方面的工作：一是确定系统交通控制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，二是进行传感器的硬件电路、显示电路等的设计和基本功能要求。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 关键字：交通控制；传感检测；单片机；智能时间控制
Abstract This paper introduces a design of control system of traffic lights based on single chip microcomputer. Based on the current traffic control based on the thorough analysis, application time to achieve control, sensor detection, real-time adjustment of intelligent control, sensor monitoring, real-time adjustments to traffic control algorithm and the role of single-chip combination, put forward the design scheme of traffic control system based on single chip microcomputer.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 The hardware aspect of the project is mainly composed of a traffic light control system based on single chip microcomputer, the traffic light display, LED countdown, traffic detection and adjustment, violation detection, intelligent alarm, emergency treatment, time mode manual settings module based on. In addition to the basic traffic lights function, but also with the passage of time manually, but the countdown display, urgent vehicle passing, distinguishing traffic detection and adjustment, and handling of traffic anomalies and other related functions. Theory shows that the system can simple, economic and effective relieves traffic, improving the traffic intersection traffic capacity.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 The program, written to a local procedure, the input to the corresponding microcontroller to adjust the time, intelligent detection, and smart alarm application to become a place of a set of traffic lights unique control system. This can ensure safe and efficient traffic order, except for a series of traffic rules, it must be achieved through certain means of science and technology.厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 This design mainly do the following aspects of work: one is to determine the overall design, traffic control system includes a crossroads, specific traffic ban the function design and the system should have, the two is the hardware circuit for the sensor, display circuit design and the basic functional requirements.茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 Key Words:Traffic control；sensor；SCM；intelligent control鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
课程设计报告 题目：基于单片机的（数显）交通灯控制系统设计 目录 摘要 (3) 一、设计背景 (4) 二、方案分析与对比 (4) 2.1方案分析 (4) 2.2方案对比 (4) 三、智能交通灯控制系统的硬件设计 (4)
3.1 STC89S5单片介 (4) 3.2 控制器的原理框图 (8) 3.3 紧急转换电 (8) 四、智能交通灯控制系统的软件设计 (10) 4.1交通灯的软件设计流程图 (10) 4.2 控制器的软件设计 (10) 五、系统分析及改进措施 (12) 六、心得体会 (13) 参考文献 (14) 附录 (14) 摘要： 自从1858年英国人，发明了原始的机械扳手交通灯之后，随后的一百多年里，交通灯改变了改变了交通路况，也在人们日常生活中占据了重要地位，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STC89C52作为核心元件，实现了通过信号灯根据区域车流现实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。和复位电路控制电路等组成，较好模拟了，交通路面的控制。 关键词：交通灯单片机数码管 Abstract： In 1858, since the invention of primitive mechanical a wrench to the traffic lights, the more than a hundred years, the traffic lights changed to change the traffic and transport in their everyday lives as an important position, increasing
基于单片机的交通灯设计 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，
基于51单片机的交通灯控制系统设计 摘要：在日常生活中，交通信号灯的使用，市交通得以有效管理，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。交通灯控制系统由80C51单片机、键盘、LED 显示、交通灯延时组成。系统除具有基本交通灯功能外，还具有时间设置、LED信息显示功能，市交通实现有效控制。 关键词：交通灯，单片机，自动控制 一引言 当今，红绿灯安装在个个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这个技术在19世纪就已经出现了。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红、蓝两色的机械般手势信号灯，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会议大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转方式玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，是警察受伤，遂被取消！ 电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红黄绿三色圆形的投光器组成，1914年始装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 信号灯的出现，使得交通得以有效的管理，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。绿灯时通行信号灯，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非两一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆必需让合法的正在路口内行驶的车辆和过人行横线的行人优先通行。红灯是禁行信号灯，面对红灯的车辆必需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，但车辆已经十分接近停车线而不能安全停车的可以进入交叉路口！ 二概要设计 2.1 设计思路 利用单片机实现交通灯的控制，该任务分以下几个方面： a 实现红、绿、黄灯的循环控制。要实现此功能需要表示三种不同颜色的LED灯分别接在P1个管脚，用软件实现。 b 用数码管显示倒计时。可以利用动态显示或静态显示，串行并出或者并行并出实现。 C 实现急通车。这需要人工实现，编程时利用到中断才能带到目的，只要有按钮按下，那么四个方向全部显示红灯，禁止以诶车辆通行。当情况解除，让时间回到只能隔断处继续进行。 2.2总体设计框图 见图一：
摘要 随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。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，数码管，LED灯
目录 引言 (1) 1.设计背景 (2) 1.1课题背景 (2) 1.2设计内容 (2) 2.交通灯控制系统系统简介 (3) 2.1方案选择 (3) 2.2系统设计原理 (4) 3.系统硬件设计 (5) 3.1主控制器选择 (5) 3.2 时钟及复位电路 (7) 3.3 指示灯及倒计时模块 (8) 3.4系统总体电路图 (9) 4. 系统软件设计简介 (10) 4.1 系统主程序流程 (10) 5. Proteus软件仿真 (10) 5.1 Proteus软件介绍 (10) 5.2 交通控制系统Proteus仿真 (12) 6. 总结 (14) 参考文献 (15) 附录：源程序代码 (15)
引言 当今，红绿灯安装在个个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这个技术在19世纪就已经出现了。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红、蓝两色的机械般手势信号灯，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会议大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转方式玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，是警察受伤，遂被取消。 电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红黄绿三色圆形的投光器组成，1914年始装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 信号灯的出现，使得交通得以有效的管理，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。绿灯时通行信号灯，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非两一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆必需让合法的正在路口内行驶的车辆和过人行横线的行人优先通行。红灯是禁行信号灯，面对红灯的车辆必需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，但车辆已经十分接近停车线而不能安全停车的可以进入交叉路口。 1