武汉职业技术学院机电工程学院
交通灯控制系统的设计
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2013年3月
智能交通灯控制系统的设计
摘要：本文介绍了一种基于单片机的交通灯控制系统。系统采用单片机和七段LED数码管作为交通灯的控制和显示核心，并通过控制按键对时间进行设置，最终实现对交通灯各状态持续时间的控制。系统采用上电自动复位，利用八个数码管显示交通灯各状态的剩余时间，时间显示采用倒计时方式，四组红、黄、绿三色灯用发光二极管作为模拟交通信号灯，呈四种状态交替出现。系统通过一个直流稳压电路为系统提供+5V 的直流电源。该交通系统控制方便，禁行通行时间可调，有一定实用价值。
关键词：时钟频率；LED数码显示；可调；单片机
目录
序言 (1)
第1章单片机概述 (1)
1.1单片机简介 (2)
1.2 AT89C51单片机 (3)
1.2.1 AT89C51单片机简介 (3)
1.2.2 AT89C51单片机引脚说明 (3)
1.2.3 AT89C51主要特性 (6)
1.2.4AT89C51芯片内部资源 (7)
1.2.5片内闪电存储器的编程 (8)
第2章系统的总体设计 (9)
2.1设计任务的分析 (9)
2.2系统的总体设计规划 (10)
2.2.1硬件部分 (10)
2.2.2软件部分 (10)
第3章系统的硬件设计 (12)
3.1直流稳压电源的设计 (12)
3.1.1直流稳压电源概述 (12)
3.1.2W78XX三端集成稳压器简介 (13)
3.2数码管显示电路设计 (13)
3.2.1数码管简介 (13)
3.2.2数码管显示电路的连接 (14)
3.3红绿灯电路设计 (15)
3.3.1发光二极管简介 (15)
3.3.2红绿灯电路的连接 (16)
3.4键盘电路设计 (16)
3.4.1键盘工作原理及消抖 (16)
3.4.2键盘电路的连接 (17)
第4章系统的软件设计 (19)
4.1C语言简介 (19)
4.1.1 C语言的特点 (19)
4.1.2 C语言的优越性 (19)
4.2 LCA软件简介 (20)
4.2系统各模块软件设计 (20)
第5章系统调试 (34)
5.1硬件调试 (34)
5.2联机在线调试 (36)
5.3芯片固化 (36)
5.4故障分析及解决 (37)
结束语 (38)
参考文献 (39)
智能交通灯控制系统的设计
序言
随着经济的发展，交通运输中出现了一些传统方法难以解决的问题。道路拥挤现象日趋严重，造成的经济损失越来越大，并一直保持大比例的增长。现在交通系统已不能满足经济发展的需求。由于生活水平的提高，人们对交通运输的安全性及服务水平提出了更高的要求。在交通中管理引入单片机交通灯控制代替交管人员在交叉路口服务，有助于提高交通运输的安全性、提高交通管理的服务质量。并在一定程度上尽可能的降低由道路拥挤造成的经济损失，同时也减小了工作人员的劳动强度。
中国车辆数量不断增加，交通控制在未来的交通管理中起着越来越重要的作用。智能交通灯的管理比重修一条马路无论在经济、交通运行速率上都有很好的效益、更加节约资源。使交管人员有更多的精力投入到管理整个城市交通控制，带来更大的经济和社会效益,为创造美好的城市交通形象发挥更多的作用。
本次毕业设计需要做的工作是在指导老师的指导下完成元器件的安装，软件编程，调试。本设计分为硬件和软件两个部分，硬件部分由89C51单片机、晶振电路、发光二极管部分、数码管显示电路等几个部分构成。软件部分通过单片机C语言进行编程，实现交通灯四种状态和对应的显示过程以及能够循环往复的功能。在设计过程中，软硬件的功能总是不断的调整，以便相适应。硬件设计和软件设计是不能截然分开的，硬件设计时应考虑软件设计的方法，而软件设计时应了解硬件的工作原理，在整个设计过程中应互相协调，以利于提高工作效率。
本文共分为5章，其中第1章介绍了单片机与AT89C51单片机，第2章总体上规划了设计内容以及对设计任务的分析，第3、4、5章则系统的阐述了硬件设计、软件设计和软硬件的调试。本设计采用AT89C51单片机作为核心控制器件，实现了点亮红、黄、绿灯，显示运行时间以及设置等待时间的功能。
第1章单片机概述
1.1 单片机简介
电子计算机的发展经历了从电子管、晶体管、集成电路到大（超大）规模集成电路共四个阶段，即通常所说的第一代、第二代、第三代和第四代计算机。现在广泛使用的微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，因此它属于第四代计算机，而单片机则是微型计算机的一个分支。从1971年微型计算机问世以来，由于实际应用的需要，一个是向高速度、大容量、高性能的高档微机发展方向；而另一个则是向稳定可靠、体积小和价格廉的单片机方向发展。
单片机是一种集成电路芯片。它采用超大规模技术将具有数据处理能力的微处理器(CPU)、存储器（含程序存储器ROM和数据存储器RAM）、输入、输出接口电路(I/O接口)集成在同一块芯片上，构成一个即小巧又很完善的计算机硬件系统，在单片机程序的控制下能准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。所以说，一片单片机芯片就具有了组成计算机的全部功能。
由此来看，单片机有着一般微处理器（CPU）芯片所不具备的功能，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。
然而单片机又不同于单板机（一种将微处理器芯片、存储器芯片、输入输出接口芯片安装在同一块印制电路板上的微型计算机），单片机芯片在没有开发前，它只是具备功能极强的超大规模集成电路，如果对它进行应用开发，它便是一个小型的微型计算机控制系统，但它与单板机或个人电脑(PC机)有着本质的区别。
单片机的应用属于芯片级应用，需要用户（单片机学习者与使用者）了解单片机芯片的结构和指令系统以及其它集成电路应用技术和系统设计所需要的理论和技术，用这样特定的芯片设计应用程序，从而使该芯片具备特定的功能。
不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征，即它们的技术特征均不尽相同，硬件特征取决于单片机芯片的内部结构，用户要使用某种单片机，必须了解该型产品是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。这里的技术特征包括功能特性、控制特性和电气特性等等，这些信息需要从生产厂商的技术手册中得到。软件特征是指指令系统特性和开发支持环境，指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方式，数据处理和逻
辑处理方式，输入输出特性及对电源的要求等等。开发支持的环境包括指令的兼容及可移植性，支持软件(包含可支持开发应用程序的软件资源)及硬件资源。要利用某型号单片机开发自己的应用系统，掌握其结构特征和技术特征是必须的。
单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以以软件控制来实现，并能够实现智能化，现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品、家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛。
诚然，单片机的应用意义远不限于它的应用范畴或由此带来的经济效益，更重要的是它已从根本上改变了传统的控制方法和设计思想。是控制技术的一次革命，是一座重要的里程碑。
1.2 AT89C51单片机
1.2.1 AT89C51单片机简介
89系列单片机是ATMEL公司的8位FLASH单片机系列。89系列单片机是以8031为核心构成的，它和8051系列单片机外部端子是一样的、兼容的，其最大特点是片内含有FLASH存储器。
由于内部含有FLASH存储器，因此在系统的开发过程中可以十分容易地进行程序的修改，大大缩短了系统的开发周期。同时，在系统的工作过程中，能有效的保存一些数据信息，即使外界电源损坏也不影响信息的保存。89系列随着用户的需要和发展，可以进行修改，使系统能够追随用户的最新要求。
AT89C51单片机是一种低功耗、高性能、内含4KB的闪速存储器（Flash Memory）的8位CMOS微控制器。这种器件系以ATMEL高密度不挥发的存储技术制造，与工业标准MCS—51指令系统和引脚完全兼容。片内闪速存储器的程序代码或数据可在线写入，也可通过常规的编程器编程。
1.2.2 AT89C51单片机引脚说明
在89系列中，在器件引脚的封装上，MCS-51系列机通常有两种封装：一种是双列直插式，常为HMOS型器件所用；另一种是方形封装，大多数在CHMOS型器件中使用。
89C51单片机DIP40封装如1-１所示
图1-1直插式封装
89C51有40条引脚，分为端口线、电源线和控制线三类。
1．端口线（4*8=32条）
89C51有四个并行I/O端口，每个端口都有8条端口线，用于传送数据或地址。由于每个端口的结构各不相同，因此它们在功能和用途上的差别颇大。先对它们的综述如下：
错误！未找到引用源。 P0.0-P0.7:这组引脚共有8条，为P0口所专用，其中P0.7为最高位，P0.0为最低位。这8条引脚有两种不同的功能，分别使用于两种不同的情况。第一种情况是89C51不带片外存储器，P0口可以作为I/O通用口，P0.0-P0.7用于传送CPU的输入/输出数据。这时输出数据可以得到锁存，不需要外接专用锁存器，输入数据可以得到缓冲，增加了数据输入的可靠性；第二种情况89C51带片外存储器，P0.0-P0.7在CPU访问外部片外存储器的时用于传送外存储器的低8位地址，然后传送CPU对片外存储器的读写数据。
错误！未找到引用源。P1.0-P1.7:这8条引脚和P0口的8条引脚类似，P1.7为最高位，p1.0为最低位。当P1口作为通用I/O口使用时，P1。0-P1。7的功能和P0口的第一功能相同，也用于传送用户的输入/输出数据。
错误！未找到引用源。p2.0-p2.7：这组引脚的第一功能和上述两组引脚的第一功能相同，即它可以作为通用I/O口使用。它的第二功能和P0口的引脚的第二功能配合使用，用于输出片外存储器的的高8位地址，共同选中片外存储器单元，但并不象P0
口那样还可以传送存储器的读写数据。
错误！未找到引用源。P3.0-P3.7：这组引脚的第一功能与其余三个端口的第一功能相同。第二功能作为控制用，每个引脚并不完全相同，如表1-1所列。
表1-1 P3口各位的第二功能
P3口的位第二功能注释
P3.0 RXD 串行口数据接受口
P3.1 TXD 串行口数据发送口
P3.2 INTO 外中断0输入
P3.3 INT1 外中断1输入
P3.4 T0 计数器0计数输入
P3.5 T1 计数器1计数输入
P3.6 WR 外部RAM写选通信号
P3.7 RD 外部RAM读选通信号2．电源线（2条）
VCC为+5V电源线，VSS为接地线。
3.控制线（6条）
错误！未找到引用源。 ALE/PROG：地址锁存允许/编程线，配合P0口的第二功能使用。在访问片外存储器时，89C51CPU在P0.0-P0.7引脚上输出片外存储器的低8位地址的同时还在ALE/PROG线上输出一个高电位脉冲，用于把这个片外存储器低8位地址锁存到外部专用地址锁存器中，以便空出p0.0—p0.7引脚线去传送随后面来的片外存储器读写数据。在不访问片外存储器的时候，89C51自动在ALE/PROG线上输出频率为fosc/6的脉冲序列。该脉冲序列可用于外部时钟或作为定时脉冲源使用。
错误！未找到引用源。EA/VPP：允许访问片外存储器/编程电源线，可以控制89C51使用片内ROM还是使用片外ROM。若EA=1时，则允许使用片内ROM；若EA=0，则允许使用片外ROM。
错误！未找到引用源。PSEN:片外ROM选通线，正在执行访问片外ROM的指令MOVC 时，自动在PSEN线上产生一个负脉冲用于为片外ROM芯片的选通。其它情况下，PSEN
线均为高电平封锁状态。
错误！未找到引用源。RST/VPD：复位/备用电源线，可以使89C51处于复位（即初始化的）状态。通常，89C51的复位有自动上电复位和人工按钮复位，电路如图1-2所示:
上电自动复位手工自动复位
图1-2 89C51复位电路图
RST/V
PD 的第二人功能是作为备用电源输入端。当主电源V
CC
发生故障而降低到规
定低电平时，RST/V
PD
线上的备用电源自动投入，以保证片内RAM中的信息不丢失。
错误！未找到引用源。XTAL
1和XTAL
2
：片内振荡电路输入线，这两个端子用来外
接石英晶体和微调电容，即用来连接89C51片内OSC的定时反馈回路，相应的电路如图1-3所示。
石英晶体起振后要能在XTAL
2
线上输出一个3V左右
的正弦波，使单片机片内的OSC电路按石英晶振相同频率自激振荡。通常，OSC的
输出时钟频率为0.5MHZ-16MHZ,典型值为12MHZ或11.0592MHZ。电容C
01和C
02
可以帮
助起振，典型值为30PF，调节它们可以达到微调时钟频率的目的。
图1-3 晶振连接图
89C51所需的时钟有时也可以由外部震荡器提供，在此略讲。
1.2.3 AT89C51主要特性：
(1)与MCS-51 兼容
(2)4K字节可编程闪烁存储器
(3)寿命：1000写/擦循环
(4)数据保留时间：10年
(5)全静态工作：0Hz-24Hz
(6)128*8位内部RAM
(7)32可编程I/O线
(8)两个16位定时器/计数器
(9)5个中断源
(10)可编程串行通道
(11)低功耗的闲置和掉电模式
(12)片内振荡器和时钟电路
1.2.4 AT89C51芯片内部资源
1. 中央处理器CPU
CPU是单片机的核心。它由运算器和控制器组成。运算器以ALU为核心，用以完成二进制数饿算术和逻辑运算。控制器是单片机CPU的大脑中枢。它在时钟信号的同步作用下对指令进行译码，使单片机系统的各部件按时序协调工作。
2. 片内RAM
AT89C51芯片内部共有256个字节的RAM单元，但高128单元只有一部分被特殊功能寄存器占用，其余的单元用户不能使用。这些特殊功能寄存器，其功能已有专门饿规定，用户不能随意赋值。只有低128个单元可以作为随机存储单元供用户使用，这些单元主要用于存放随机的数据及运算的中间结果。通常说的RAM就是指这低128个单元。AT89C51单片机内部有4KB的闪存，主要用于存放程序，原始数据和表格内容，后被称之为程序存储器。
3.定时器/计数器
AT89C51型单片机内部有2个16位的定时器/计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时或计数的结果对系统进行控制。
4. 并行I/O口
AT89C51型单片机由4个8位并行I/O口，即P0、P1、P2和P3口。这些端口可以
用作一般输入或输出口。但通常P0口作为8位数据总线和低8位地址总线的复用口。P2口常用作高8位的地址总线。而P3口的各个管脚多以第二功能输出形式出现。因此，一般情况下只有P1口的8个管脚作为通用I/O口。
5. 串行口
AT89C51型单片机有一个全双工的串行口，用以实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强，既可以作为全双工异步通信收发器使用，也可以作为同步移位寄存器使用。
6. 中断控制系统
AT89C51型单片机共有5个中断源，即2个外部中断、2个定时/计数器中断缘和1个串行中断源。全部中断源可设定为高低2个中断优先级，用来满足控制应用的需要。
1.2.5 片内闪电存储器的编程
AT89C51片内存储器售后通常处于擦除状态，即每地址单元内容均为FFH，人们随时可对其编程。编程电压Vpp有高压12V的，也有低压5V的（如表2-2）。低压编程方式为在用户系统内对AT89C51进行编程提供了方便；而高压编程方式则与常规的闪电存储器或EPROM编程器相兼容。在这两种方式下，AT89C51代码程序阵列均是逐个字节进行编程的。为对片内闪电存储器任意非空白字节进行编程，必须用芯片内擦除方式将整个存储器擦掉。
在各种控制信号适合组合的情况下，对ALE/PROG引脚施加一长度为10ms的低电平信号，整个闪电存储器阵列即为全部擦除。擦除后代码阵列各地址单元的内容均为FFH。只有在芯片被擦除后，代码存储器才能重新编程。
表1-2片内闪电存储器的编程
．编程电压Vpp=12V Vpp=5V
顶面标记AT89C51 AT89C51
XXX XXXX—5
YYWW YYWW
片内暗含标记(030H)=1EH (030H)=1EH
(031H)=51H (031H)=51H
(032H)=FFH (032H)=05H
第2章设计任务的分析与系统的总体设计
2.1 设计任务的分析
本设计的交通灯系统主要有如下功能：
1．东、西、南、北方位均有三色灯指示；
2．交通路口的通行、等待及禁行时间要用共阴（或共阳）数码管显示；
3．绿灯通行时间、黄灯闪烁时间及红灯禁行时间需可调；
4．绿灯通行时间和红灯禁行时间最长可调至90秒；
本设计把它绘制成一个四个路口示意图，如图2-1。分别用ROAD1、2、3、4表明北、东、南、西四个流向的主车道，用R，G，Y分别表示红色，绿色，黄色的交通信号灯。
图2-1 四个路口交通示意图
那么交通灯闪亮的过程为：
东西绿灯亮，南北红灯亮，东西黄灯闪烁，南北黄灯闪烁，
东西红灯亮，南北绿灯亮，南北黄灯闪烁，东西黄灯闪烁。
AT89C51具有高速度、低电压、低功耗、且可靠性和成本都比较低的特点。因此本次毕业设计采用AT89C51单片机作为整个电路核心控制器件。对于本交通控制系统使用一片AT89C51系列的单片机，不需要外扩展存储器，就能实现显示、预制状态、动态调
节的功能，因而整体结构简单。AT89C51的运用能够使设计的交通灯电路系统满足于实用。
设计电路时运用89C51系列单片机的接口来控制数码管的显示和交通灯的状态。用P0口和P2口来控制数码管的显示。数码管的显示由单片机的P0口控制，P0.0-P0.3口显示个位，P0.4-P0.7显示十位。用P1口来控制交通灯的状态即发光二极管的状态。用P3口控制等待时间的调试。用9013PNP型三极管实现对共阴极数码管的驱动。同时设计了一个5V直流稳压电路增加了电路的适用性，使整个系统更加紧凑，工作十分稳定。
2.2 系统的总体设计规划
2.2.1 硬件部分
本设计采用AT89C51单片机作为面板控制部件，AT89C51用上电自动复位，12MHZ 的晶振和两个微调电容形成晶振电路。面板上有8个数码管，用于显示各个状态的剩余时间，BCD码转化成数码管七段显示信号。四组红、黄、绿共十二只发光二极管作为模拟交通信号灯，成四种状态循环出现。一个直流稳压电路为系统提供一个+5V的稳定的直流电压。
系统总框图如2-2所示：
图2-2系统总框图
2.2.2 软件部分
智能交通灯控制系统的软件部分主要是有主程序、初始化程序、定时器0中断服务子程序、定时器1中断服务子程序、设置显示数子程序、按键子程序、通用加减键最大最小值处理子程序、显示和延时子程序等几部分组成。软件部分采用单片机C语言编写
程序， 用LCA51软件进行程序的编译和联接。（这部分内容将在第4章中作详细介绍）
单片机C 语言程序设计步骤： 第一步: 分析问题。
第二步: 画出程序的基本轮廓。 第三步: 实现该程序。
图2-3 程序流程图
是否显示当前运行时间
显示运行时间
调显示子程序
Y
N
初始化
是否显示黄
灯闪烁时间
显示黄灯默认闪烁时间
Y
显示设置红绿灯时间
开始
N
第3章系统的硬件设计
本系统硬件电路包括直流稳压电源电路，数码管显示电路，红绿灯电路，键盘电路等4部分电路的设计，下面分别介绍各部分电路的设计。
3.1直流稳压电源设计
3.1.1直流稳压电源概述
我们知道电子设备中需要直流电源，它们可以采用干电池供电或其他直流能源供电。但是相对地说，这些电源每“瓦时”所需的费用较高。在有交流电网的地方，一般采用将交流电变为直流点的直流稳压电源。
直流稳压电源是先把交流电变为脉动的直流电，再通过滤波电路，稳压电路，使输出直流电压维持稳定。直流稳压电源一般包括以下4个部分：
（1）电源变压器将电网供给的交流电压变换为符合整流电路需要的交流电压；
（2）整流电路将变压器次级交流电压变换为单向脉动的直流电压；
（3）滤波电路将脉动的直流电压变换为平滑的直流电压；
（4）稳压电路使直流输出电压稳定。
电源电路设计的要求是将220V交流电转化为5V的直流电，如图4-1所示变压器将220V交流电变换为12V交流电，经过整流桥堆又变换为12V的直流电，三端集成稳压器W7805的作用是将12V的直流电转化为5V的直流电，下面的4个电容是用来滤波的。
1
2
3
4
+
3300
+
100
+
100
+
103
Vin
1
G
N
D
2
Vout
3
7805
GND
图3-1 电源电路图
3.1.2 W78XX三端集成稳压器简介
从外形上看，集成串联型稳压电路有三个脚，分别为输入端、输出端和公共端，因此称为三端稳压器。按功能分为固定式和可调节式稳压电路；前者输出的电压不能进行调节，为固定值；后者可通过外接外接元件使输出电压得到很宽的调节范围[11]。
三端稳压器具有体积小、重量轻、性能好、成本低、靠性高和使用方便等优点。
本设计中用的W78?
?系列的三端稳压器为固定式稳压电路。下面就对W78?
?做一下介绍。
W78?
?系列输出正电压，有七个等级
W7805、W7806、W7809、W7812、W7815、W7818、W7824
W79?
?系列输出负电压、有七个等级
W7905、W7906、W7909、W7912、W7915、W7918、W7924
型号最后两位数为输出电压值，如本次设计中采用的W7805其输出的电压为5V。
当输出电压U
O
因某种原因（如电网电压的波动和负载的变化）而增大时，内部比
较放大电路的反相输入端电位随之生高，使得放大电路输出端电位下降，U
O
势必随之减小；当输出电压因某种原因而减小时，各部分的变化与上述过程相反；因而输出电压稳定。
3.2数码管显示电路设计
3.2.1数码管简介（八段LED显示器）
引入：还记得小时候玩的“火柴棒游戏”吗，几根火柴棒组合起来，可以拼成各种各样的图形，LED显示器实际上也是这么一个东西(如图4-1所)。
图3-2 八段LED显示器
八段LED显示器由8个发光二极管组成。基中7个长条形的发光管排列成“日”字形，另一个贺点形的发光管在显示器的右下角作为显示小数点用，它能显示各种数字及部份英文字母。LED显示器有两种不同的形式：一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极LED显示器；另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED显示器。如上图所示。`共阴和共阳结构的LED显示器各笔划段名和安排位置是相同的。当二极管导通时，相应的笔划段发亮，由发亮的笔划段组合而显示的各种字符。8个笔划段hgfedcba对应于一个字节（8位）的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用8位二进制码就可以表示欲显示字符的字形代码。例如，对于共阴LED显示器，当公共阴极接地（为零电平），而阳极hgfedcba各段为01110011时，显示器显示"P"字符，即对于共阴极LED显示器，“P”字符的字形码是73H。如果是共阳LED显示器，公共阳极接高电平，显示“P”字符的字形代码应为10001100（8CH）。
发光二极管组成的显示器是单片机应用产品中最常用的廉价的输出设备.它由若干个发光二极管按一定的规律排列而成,当某一个发光二极管导通时,响应的一个点或一笔画被点亮,控制不同组合的二极管导通，就能显示出各种字符。
点亮显示器有静态和动态两种方法。为了节省I/O口线,本设计采用了动态显示,所谓动态显示就是一位一位地轮流点亮显示器各个位(扫描),对于显示器的每一位来说,每个一段时间点亮一次.利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示,但必须保证扫描速
度足够快,字符才不会闪烁。
3.2.2数码管显示电路的连接
如图3-3所示的是数码管显示电路，三极管接的是数码管的片选信号，数码管的显示部分通过一个排阻连接到单片机的P0口，8个数码管的片选信号端都连接到单片机的P2口。单片机运行的时候通过P0口给出所显示的数字，P2口控制数码管是否工作。
EA/VP 31X119X218RESET 9RD 17WR 16
INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P27
28
PSEN
29
ALE/P 30TXD 11RXD 1089c51TRANS1
a b f c g
d
e DPY 1234567a b c d e
f
g 8
dp
dp
DS
DPY_7-SEG_DP 123456789
181716151413121110
4.7K
SW DIP-9R 4.7K
R 150
Q 9013
+5V
图3-3 数码管显示电路
3.3红绿灯电路设计
3.3.1发光二极管简介
发光二极管包刮可见光、不可见光、激光等不同类型，这里只对可见光发光二极管做一简单介绍。发光二极管的颜色决定与所用材料，目前有红、绿、黄、橙等色，可以制成各种形状，如长方形，圆形等。
发光二极管也具有单向导电性。只有当外加的正向电压使得正向电流足够大时才发光，它的开启电压比普通二极管的大，红色的在1.6-1.8V 之间，绿色的在2V 左右。正向电流越大，发光越强。使用时，应特别注意不要超过最大功耗、最大正向电流和方向击穿电压等极限参数。
发光二极管因驱动电压低、功耗小、可靠性高等优点广泛用于显示电路之中。
3.3.2红绿灯电路的连接
如图3-4所示是红绿灯电路，1K 电阻接到+5V 电源上，发光二级管接到单片机的P1口，这个电路是用来控制发光二极管发光的。单片机运行的时候通过P1口来控制哪个二极管亮，1K 的电阻是用来防止电路中的电流过大导致烧坏发光二极管
EA/VP 31
X119X218RESET 9RD 17WR 16
INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178
P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P27
28
PSEN
29
ALE/P 30TXD 11RXD 10U?
NPN
D
LED D
LED D
LED
D LED
D LED
D LED
R
1K
R 1K
R 1K
R 1K
R 1K
R 1K
+5V
图3-4 红绿灯电路
南通大学电子信息学院 微机原理课程设计 报告书 课题名交通灯控制系统 班级 _______ 学号 __________ 姓名 ____ 指导教师 ______ 日期 _________
目录 1 设计目的 (1) 2 设计内容 (1) 3 设计要求 (1) 4 设计原理与硬件电路 (2) 5 程序流程图 (4) 6 程序代码 (4) 7 程序及硬件系统调试情况 (8) 8 设计总结与体会 (9) 9 参考文献 (9)
1 设计目的 电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。交通灯能保证行人过马路的安全,控制交通状况等优点受到人们的欢迎，在很多场合得到了广泛的应用。 交通灯是采用计算机通过编写汇编语言程序控制的。红灯停，绿灯行的交通规则。广泛用于十字路口,车站, 码头等公共场所,成为人们出行生活中不可少的必需品,由于计算机技术的成熟与广泛应用,使得交通灯的功能多样化,远远超过老式交通灯, 交通灯的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了交通灯的功能。诸如闪烁警示、鸣笛警示，时间程序自动控制、倒计时显示，所有这些，都是以计算机为基础的。还可以根据主、次干道的交通状况的不同任意设置各自的不同的通行时间。或者给红绿色盲声音警示的人性化设计。现在的交通灯系统很多都增加了智能控制环节，比如对闯红灯的车辆进行拍照。当某方向红灯亮时，此时相应的传感器开始工作，当有车辆通过时，照相机就把车辆拍下。 要将交通灯系统产品化，应该根据客户不同的需求进行不同的设计，应该在程序中增加一些可以人为改变的参数，以便客户根据不同的需要随时调节交通灯。因此，研究交通灯及扩大其应用，有着非常现实的意义。 2 设计内容 交通灯控制系统 利用8253定时器、8255等接口，设计一电路，模拟十字路口交通灯控制。要求能实现自动控制和手动应急控制。 3 设计要求 在Proteus环境下，结合课程设计题目，设计硬件原理图，搭建硬件电路 软件设计
长安大学 电子技术课程设计 题目简易交通信号灯控制器 班级 姓名黄红涛指导教师温 凯歌 日期 前言 在现代城市中，人口和汽车日益增长，市区交通也日益拥挤，人们的安全问题也日益重要。因此，红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。有了交通灯之后人们的安全出行有了很大的保障。 自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进，设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。尤其是近几年来，随着电子与计算机技术的飞速发展，电子电路分析和设计方法有了很大的改进，电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段，这些为交通灯控制电路的设计提供了一定的技术基础。 因此，在本次课题为简易交通灯的课程设计中，通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计，提出使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换的方法，指挥各种车辆和行人安全通行，实现十字路口交通管理的自动化。
本设计分为两个部分：第一部分是由定时器、时钟脉冲驱动和控制器组成的秒脉冲信号发生装置；第二部分是有译码器、发光二极管和数码管组成的交通信号灯以及时间显示装置。各部分采用分模块设计，正文中详细介绍了各模块的功能和原理。 为了完成本次设计，参阅了大量的资料，包括所用到的芯片的详细中英文资料。搜集和查阅资料是一个漫长但是非常重要的过程，获取各模块电路原理，然后经过讨论比较，结合课题要求，确定出一套最合适的方案。小组人员花费几天时间，通过图书馆和上网查阅资料，分别查阅到相应资料。经过商讨，结合现有资料，制定基本框架，并基本定出电路图。在MULTISIM软件里进行电路仿真，来验证电路的正确性。通过仿真来验证实验原理和电路的正确性。在整个过程中，充分发挥主观能动性，将平时所学的理论知识和实际相结合，往往理论可行的东西，实际并不一定能出现结果，这就是我们需要解决的问题，通过问老师或者查资料来分析解决问题。最后确定仿真没有错误后，汇总电路图。 本设计分为两大部分，交通信号灯以及译码显示电路（时间显示）部分由黄红涛同学和韩白雨同学负责主导设计；秒脉冲信号发生以及控制部分由任永刚同学负责，最后进过整合后得到完整系统。 由于缺少实践经验，并且知识有限，所以本次课程设计中难免存在缺点和错误，敬请老师批评指正。 黄红涛 2010年12月29日 目录 前言 (2)
WORD格式微机原理课程设计 设计题目交通灯的设计 实验课程名称微机原理 姓名王培培 学号080309069 专业09自动化班级2 指导教师张朝龙 开课学期2011至2012学年上学期
一、实验设计方案 实验名称：交通灯的设计实验时间：2011/12/23 小组合作：是□否?小组成员：无 1、实验目的： 分析实际的十字路口交通灯的亮灭过程，用实验箱上的8255实现交通灯的控制。（红，黄，绿三色灯） 2、实验设备及材料： 微机原理和接口技术实验室的实验箱和电脑设备等。 3、理论依据： 此设计是通过并行接口芯片8255A和8086计算机的硬件连接，以及通过8253延时的方法，来实现十字路口交通灯的模拟控制。 如硬件连接图所示（在后），红灯（RLED），黄灯（YLEDD）和绿灯（GLED）分别接在8255 的A，B，C口的低四位端口，PA0，PA1，PA2，PA3分别接1，2，3，4（南东北西）路口的红灯，B，C口类推。8086工作在最小模式，低八位端口AD0~AD7接到8255和8253的D0~D7，AD8~AD15通过地址锁存器8282，接到三八译码器，译码后分别连到8255和8253的CS片选端。8253的 三个门控端接+5V，CLOCK0接由分频器产生的1MHZ的时钟脉冲，OUT0接到CLOCK1和CLOCK，2 OUT1接到8086的AD18，8086通过检测此端口是否有高电平来判断是否30s定时到。OUT2产生 1MHZ方波通过或门和8255的B口共同控制黄灯的闪烁。8255三个口全部工作在方式0既基本 输入输出方式，红绿灯的转换由软件编程实现。
4、实验方法步骤及注意事项： ○1设计思路 红，黄，绿灯可分别接在8255的A口，B口和C口上，灯的亮灭可直接由8086输出0，1 控制。 设8253各口地址分别为：设8253基地址即通道0地址为04A0H，通道1为04A2H，通道2 为04A4H，命令控制口为04A6H。 黄灯闪烁的频率为1HZ，所以想到由8253产生一个1HZ的方波，8255控制或门打开的时 间，在或门打开的时间内，8253将方波信号输入或门使黄灯闪烁。 由于计数值最大为65535,1MHZ/65536的值远大于2HZ,所以采用两个计数器级联的方 式,8253通道0的clock0输入由分频器产生的1MHZ时钟脉冲，工作在方式3即方波发生器方 式，理论设计输出周期为0.01s的方波。1MHZ的时钟脉冲其重复周期为T=1/1MHZ=1s，因此 通道0的计数初值为10000=2710H。由此方波分别作为clock1和clock2的输入时钟脉冲，所以 通道1和通道2的输入时钟频率为100HZ，通道1作计数器工作在方式1，计数初值3000=BB8H 既30s，计数到则输出一个高电平到8255的PA7口，8255将A口数据输入到8086，8086检测 到高电平既完成30s定时。通道2工作在方式3需输出一个1HZ的方波，通过一个或门和8086 共同控制黄灯的闪烁，因此也是工作在方波发生器方式，其计数初值为100=64H，将黄灯的状态 反馈到8055的端口PB7和PC7，同样输入到8086，8086通过两次检测端口状态可知黄灯的状态 变化，计9次状态变化可完成5次闪烁。 三个通道的门控信号都未用，均接＋5V即可。 ○ 2硬件原理及电路图 由于8255A与8086CPU是以低八位数据线相连接的，所以应该是8255A的A1、A 0 线分别与 8086CPU的A2、A线相连，而将8086的 1 A 0 线作为选通信号。如果是按8255A内部地址来看， 则在图中它的地址是PA口地址即(CS+000H)，PB口地址为(CS+001H)，PC口地址为(CS+002H)，
编号: 毕业论文(设计) 题目智能交通信号灯控制系统设计 指导教师xxx 学生姓名杨红宇 学号201321501077 专业交通运输 教学单位德州学院汽车工程系（盖章） 二O一五年五月十日
德州学院毕业论文（设计）中期检查表
目 录 1 绪论............................................................................................................................ 1 1.1交通信号灯简介...................................................................................................... 1 1.1.1 交通信号灯概述.................................................................................................. 1 1.1. 2 交通信号灯的发展现状...................................................................................... 1 1.2 本课题研究的背景、目的和意义 ......................................................................... 1 1. 3 国内外的研究现状 ................................................................................................. 1 2 智能交通信号灯系统总设计.................................................................................... 2 2.1 单片机智能交通信号灯通行方案设计 ................................................................. 2 2.2 功能要求 ............................................................................... 错误！未定义书签。 3 系统硬件组成............................................................................................................ 4 4 系统软件程序设计.................................................................................................... 5 5 结论和展望................................................................................................................ 6 参考文献...................................................................................... 错误！未定义书签。 杨红宇 要： 但是传统的交通信号灯不已经不能满足于现代日益增长的交通压力，这些缺点体现在：红绿 以及车流量检测装置来实现交通信号灯的自控制，随着车流量来改变红绿灯1 绪论 1.1 1.1.1 为现代生活中必不可少的一部分。
交通灯控制器 ——数字系统设计报告 姓名： 学号：
一．实验目的 1.基本掌握自顶向下的电子系统设计方法 2.学会使用PLD和硬件描述语言设计数字电路,掌握 Quartus II等开发工具的使用方法 3.培养学生自主学习、正确分析和解决问题的能力 二．设计要求 我所选择的课题是用Verilog HDL实现交通灯控制器。该课题的具体内容及要求如下： 主干道与乡村公路十字交叉路口在现代化的农村星罗棋布，为确保车辆安全、迅速地通过，在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。红灯禁止通行；绿灯允许通行；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间行驶到禁行线之外。主干道和乡村公路都安装了传感器，检测车辆通行情况，用于主干道的优先权控制。 （1）当乡村公路无车时，始终保持乡村公路红灯亮，主干道绿灯亮。 （2）当乡村公路有车时，而主干道通车时间已经超过它的最短通车时间时，禁止主干道通行，让乡村公路通行。主干道最短通车时间为25s 。 （3）当乡村公路和主干道都有车时，按主干道通车25s，乡村公路通车16s交替进行。 （4）不论主干道情况如何，乡村公路通车最长时间为16s。 （5）在每次由绿灯亮变成红灯亮的转换过程中间，要亮5s时
间的黄灯作为过渡。 （6）用开关代替传感器作为检测车辆是否到来的信号。用红、绿、黄三种颜色的发光二极管作交通灯。 （7）要求显示时间，倒计时。 （C表示乡村道路是否有车到来，1表示有，0表示无；SET用来控制系统的开始及停止；RST是复位信号，高电平有效，当RST=1时，恢复到初始设置；CLK是外加时钟信号；MR、MY、MG分别表示主干道的红灯、黄灯和绿灯；CR、CY、CG分别表示乡村道路的红灯、黄灯和绿灯，1表示亮，0表示灭） 系统流程图如下：（MGCR:主干道绿灯，乡村道路红灯；MYCR:主干道黄灯，乡村道路红灯；MRCG:主干道红灯，乡村道路绿灯；MRCY:主干道红灯，乡村道路黄灯；T0=1表示主干道最短通车时间到，T1=1表示5秒黄灯时间到，T2=1表示乡村道路最长通车时间到。）
设计要求 （1）在十字路口的两个方向上各设一组红灯、绿灯、黄灯，显示顺序为：其中一个方向是绿灯、黄灯、红灯，另一个方向是红灯、黄灯、绿灯。 （2）设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行的时间，其中绿灯、黄灯、红灯的持续时间分别为20s、5s、25s。 （3）当各条路中任意一条上出现特殊情况，例如有消防车、救护车或其他需要优先放行的车辆时，各方向上均是红灯亮，倒计时停止，且显示数字在闪烁。当特殊运行状态结束后，控制器恢复原来状态，继续正常运行。 设计原理及框图 交通灯控制系统的原理框图如图1所示，它主要由秒脉冲发生器，时间显示器，倒计时计数器，计数控制器，交通灯控制器，交通显示灯，紧急开关构成。秒脉冲发生器是该系统中定时器的标准时钟信号源，同时控制着正常工作时黄灯与特殊情况下数码管数字的闪烁，倒计时计数器控制器控制倒计时计数器，倒计时计数器输出的数字经过时间显示器显示在数码管上。交通控制器控制交通显示灯的亮灭，交通控制灯的输入信号由紧急开关和倒计时计数器共同提供。 图一：交通灯控制系统的原理框图
状态1 甲车道黄灯亮 乙车道红灯亮 OO O 两方向车道的交通灯的运行状态共有 4种，如图2所 示，它们转换到数子状 态如下图。 TF:表示甲车道或乙车道红灯亮的时间间隔为 25秒，当TF=0时，甲车道为 红灯，25秒倒计时；当TF=1时，乙车道为红灯，25秒倒计时。 TS:表示倒计时到5秒和20秒。TY=0倒计时20秒，否则，TY=1倒计时5秒 一般十字路口的交通灯控制系统的工作过程如下： （1）甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车 道禁止 通行。此时TF=O,TS=0绿灯亮足规定的时间隔20s ，倒计时计数器发出状态转 换信号使TS=1,使计数控制器使TS=1转到下一工作状态。 （2） 甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上未过停车线的车辆停止 通 行，已过停车线的车辆继续通行，乙车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔 5s 时，倒计时计数器发出状态转换信号使 TF=1, TS=O,使控制器控制译码器 转到下一工作状态。 （3） 甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上的车 辆允许通行，绿灯亮足规定的时间间隔 20s 时，倒计时计数器发出状态转换信 号使TS=1,使控制器控制译码器转到下一工作状态。 （4）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上位过县停 车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通 行。黄灯亮足规定的时间间隔5s 时，倒计时计数器发出状态转换信号使 TF=0,TS=0,使计数控制器转到下一工作状态，即系统又转换到第（1）种工作 状态。 因为在上述转换过程中灯的转换只在计数器为零的时候发生且不存在竞争 冒险的问题，所以可设计为当计数器为 00时即发生信号灯的转换，当信号灯 甲车道绿灯亮 乙车道红灯亮 000 以态2 甲车道红灯亮 乙车道碌灯亮 2- 图 ? 00 r 状态3 甲车直红*1亮 乙车道就侯 TS=O TS=1 TF=0 T 状态0 状态1 状态2 状态3
南京师范大学中北学院
毕业设计（论文）开题报告
（ 10 届）
题 目： 基于 PLC 智能交通灯控制系统设计
专 业： 电气工程及其自动化
姓 名： xxx 学 号： xxx
指导教师： xxx 职 称：
填写日期：
2014 年 2 月 20 日
南京师范大学中北学院教务处 制
开题报告填写要求
1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格
审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业 设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及院、系审查 后生效；
2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计 的电子文档标准格式（可从教务处网址上下载）打印，禁止打印在 其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；
3．有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 7408—94《数 据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一 律用阿拉伯数字书写。如“2011 年 4 月 26 日”或“2011-04-26”。
4．院系审查意见栏签章：自办专业盖中北学院教学院长签名章、 中北学院公章，非自办专业盖联办二级学院教学院长签名章、联办 二级学院公章。
毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
1．本课题的目的及研究意义：
随着我国交通事业的迅速发展，各种公交、运输汽车、私家车等车的急速增加，使 得城市道路交通日益堵塞，交通在许多城市已经成为“瓶颈”问题。因此，提高城市路 网的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫。
虽然各城市已在十字路口设置了交通灯，对交通进行了有效的疏通，但是随着社会、 经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何 改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。
传统的十字路口交通控制灯，通常的做法是：事先进行车流量的调查，运用统计的 方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而，实际上车辆流量的变化往往是不确定 的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、较适用的 方案，仍然会发生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等 候通过。可见，统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状，更为现实的需要是：能有 一种能够根据车流量变化适时调节的交通灯控制系统。
我所要研究的就是基于 PLC 的智能交通灯控制系统。智能交通系统（ITS—— Intelligent Transport Systems）ITS 是一个跨学科、信息化、系统化的综合研究体系， 其主要内容是：将先进的人工智能技术、自动控制技术、计算机技术、信息与通讯技术 及电子传感技术等有效的集成，并应用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围 内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。由于交通系统具 有较强的非线性、模糊性和不确定性，是一个典型的分布式非线性系统，而且具有多种 信息来源、多传感器的特点，用传统的理论与方法很难对其进行有效的控制。把先进的 智能控制技术、信息融合技术、智能信息处理技术与交通管理技术结合起来，代表着城 市交通信号控制系统发展的方向。
智能交通的发展是现代社会经济发展的客观要求，交通运输是国民经济和现代社会 发展的基础。由于现代社会城市化速度越来越快、国民经济的高速增长、全球经济的一 体化进程加快、个人旅行与休闲时间的不断增加以及人们对交通需求越来越高，智能交 通便成为现代社会经济发展的客观要求。
数字电路课程设计交通灯控制器
数字电路课程设计报告书 题目：交通灯控制器 一实验目的 1.综合应用数字电路知识设计一个交通灯控制器。了解各种元器件 的原理及其应用。 2.深入了解交通灯的工作原理。 3.锻炼自己的动手能力和实际解决问题的能力。 二实验要求 1）在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一个方向是绿灯，黄灯，红灯，另一方面是红灯，绿灯，黄灯。2）设置一组数码管，以计时的方式显示允许通行或禁止通行时间，其中一个方向上绿灯亮的时间为20秒，另一个方向上绿灯亮的时间是30秒，黄灯亮的时间都是5秒。 3）当任何一个方向出现特殊情况，按下手动开关，其中一个方向常通行，倒计时停止，当特殊情况结束后，按下自动控制开关，恢复正常状态。 4）选作：用两组数码管实现双向到计时显示。 三使用元件
四总体方案的设计 1．分析系统的逻辑功能，画出其框图 交通灯控制系统的原理框图如图所示。它主要由控制器、定时器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器，数码管和二极管的工作。
2．分析系统的状态变化，列出状态转换表：（1）主干道绿灯亮，支干道红灯亮。表示主干道上的车辆允许通行， 支干道禁止通行。（2）主干道黄灯亮，支干道红灯亮。表示主干道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，支干道禁止通行。 （3）主干道红灯亮，支干道绿灯亮。表示主干道禁止通行，支干道上的车辆允许通行。（4）主干道红灯亮，支干道黄灯亮。表示主干道禁止通行，支干道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。 交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用S0、S1、S3、S2表示，则控制器的工作状态及功能如下表所示： 五单元电路的设计 1）秒脉冲产生电路 经过555芯片按一定的线路接上不同的电阻和电容就可产生周期不
百度文库 长沙学院 电子技术 课程设计说明书 题目交通灯控制电路设计 系( 部) 电子信息与电气工程系 专业 ( 班级 ) 电气工程及其自动化 姓名龙欣 学号B214 指导教师张海涛 起止日期 电子技术课程设计任务书(27) 系（部）：电子信息与电气工程系专业：电气工程及其自动化指导教师：张海涛课题名称 交通灯控制电路设计
百度文库 由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全、迅速地通行，在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。红灯亮禁止通行； 绿灯亮允许通行；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠在禁行线外。实现红、绿灯的 自动指挥对城市交通管理现代化有着重要的意义。 设设计要求： 1.掌握交通灯控制电路的设计、组装与调试方法。 计 2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法，能够运用所学知识设计一定规模的电路。 内 设计任务： 容 1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。 及 2.当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红 要 灯。 求 3.主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s。设计 30s 和20s 计时 显示电路。 4.在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮 5s 的黄灯作为过渡，以使行驶中 的车辆有时间停到禁止线以外，设置5s 计时显示电路。 1、系统整体设计； 设 2、系统设计及仿真； 计 3、在 Multisim 或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示； 工 作 4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、仿真分析、调试过程，量参考文献、设计总结等。 起止日期（或时间量）设计内容（或预期目标）备注 进 第一天课题介绍，答疑，收集材料 第二天设计方案论证 度 安第三天进行具体设计 排 第四天进行具体设计 第五天编写设计说明书 指导老师 月教研室 年日 意见意见 年月日 长沙学院课程设计鉴定表 姓名龙欣学号B214专业电气班级 2
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)
交通灯控制器课程设计 该交通信号控制器控制十字路甲、乙两条道路的红、黄和绿三色灯，指挥车辆和行人 安全通行。 功能要求如下： 1.只有在小路上发现汽车时，高速公路上的交通灯才可能变成红灯。 2.当汽车行驶在小路上时，小路的交通灯保持为绿灯，但不能超过给定的时间。（20s） 3.高速公路灯转为绿色后，即使小路上有汽车出现，而高速公路上并无汽车，也将在给定的时间内 保持绿灯。（60s）。 设计如下： ——1hz分频器 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; use ieee.std_logic_arith.all; entity fen_pin1 is port(clk100hz:in std_logic; clk1hz:out std_logic);
end fen_pin1; architecture bhv of fen_pin1 is signal qan:std_logic_vector(3 downto 0); signal qbn:std_logic_vector(3 downto 0); signal cin:std_logic; begin process(clk100hz) begin if(clk100hz'event and clk100hz='1')then if qan="1001"then qan<="0000";cin<='1'; else qan<=qan+1;cin<='0'; end if; end if; end process; process(clk100hz,cin) begin if(clk100hz'event and clk100hz='1')then if cin='1' then if qbn="1001" then qbn<="0000"; else qbn<=qbn+1; end if ; end if ; end if ; end process; process(qan,qbn) begin if (qan="1001"and qbn="1001")then clk1hz<='1'; else clk1hz<='0'; end if; end process; end bhv; ——2hz分频器 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity fen_pin2 is port (clk100hz:in std_logic; clk2hz:out std_logic); end fen_pin2; architecture bhv of fen_pin2 is begin process(clk100hz) variable cnt:integer range 0 to 24; variable tmp:std_logic; begin
第三章数字电路课程设计 课程设计1：交通灯逻辑控制电路设计 一、简述： 为了确保十字路口的车辆顺利、畅通地通过，往往都采用自动控制信号灯来进行指挥。其中红灯（R）亮，表示该条道路禁止通行；黄灯（Y）亮表示停车；绿灯（G）亮表示允许通行。交通灯控制电路的系统框图如图3.1.1所示： 图3.1.1 交通灯控制器系统框图 二、设计任务和要求 设计一个十字路口交通信号灯控制器。基本要求如下： 1．满足图3.1.2顺序工作流程。图中设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR、NSY、NSG，东西方向的红、黄、绿灯分别为EWR、EWY、EWG。它们的工作方式有些必须是并行进行的，即南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄红灯亮。 2．应满足两个方向的工作时序：即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和，南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。时序工作流程图3.1.3所示。图3.1.3中，假设每个单位时间为3秒，则南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别15秒、3秒、18秒，一次循环为36秒。其中红灯亮
的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和。 图3.1.3 交通灯时序工作流程图 3．十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为0，然后以每秒加1计数方式方式工作，直至加到绿灯灭为止；当黄灯亮时，置显示器为0，然后以每秒加1计数方式方式工作，直至加到黄灯灭为止；当红灯亮时，置显示器为0，然后以每秒加1计数方式方式工作，直至加到红灯灭为止。例如：假设每个单位时间为3 秒，当南北方向从红灯转换成绿灯时，置南北方向数字显示为0，并使数显计数器开始加“1”计数，当加到绿灯灭而黄灯亮时，数显的值应从14跳回到0，同时黄灯亮，黄灯计数，当数显值从2跳到0时，此时黄灯灭，而南北方向的红灯亮；红灯计数加“1”计数，当加到红灯灭时，数显的值应从17跳回到0。同时，使得东西方向的绿灯亮，并置东西方向开始计数。 4．扩展功能： （1）用LED 发光二极管模拟汽车行驶电路。当某一方向绿灯亮时，这一方向的1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 NSG t
宁夏大学新华学院课程考核
绪论 主要内容： 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。 交通灯控制器设计主要功能是用单片机控制LED灯模拟指示。模拟东西南北方向的十字路口交通灯信号控制情况。以89C51单片机为核心芯片，采用中断方式实现控制。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，较好的模拟了交通路面的控制。
基本要求： 利用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红、绿、黄灯交替点亮和熄灭，并且用4只LED数码管显示十字路口两个方向的剩余时间。要求能用按键设置两个方向的通行时间（绿、红等点亮的时间）和暂缓通行时间（黄灯点亮的时间）。 系统的工作应符合一般交通灯控制的要求。 参考文献： [1] 张毅刚，彭喜元编著.《单片机原理与应用设计》 [2] 郭天祥编著.《新概念51单片机C语言教程：入门、提高、开发、拓展全攻略》 [3]编写本课程设计内容的软件设计（包含程序流程图和对程序注释）。 [4]硬件实验部分可选用实验箱测试或Proteus仿真软件实现。
2011年至2012年第1学期《单片机原理与应用》课程设计 班级1006402 指导教师涂立旎 学生人数___ _3__ ___ 设计份数 1 2011年12月23日
城市交通灯控制系统设计报告 1006402-42 流溪 1006402-24钱升 1006402-06毛运鹏 一．设计时间 2012年12月19日——2011年12月23日 二．设计地点 一实验楼401机房 三．设计小组及成员分工 1006402-42 流溪（组长，编写及调试程序） 1006402-24 钱升（负责设计报告的书写及资料整理） 1006402-06 毛运鹏（原理图、流程图设计） 四．指导老师 涂立老师，旎老师 五．设计题目 基于51型单片机的城市交通灯控制系统 六．设计容及目标 1.该交通灯系统的设计容 本设计是基于AT89S51单片机的十字路口交通灯控制系统，利用6个发光二极管模拟交通灯。按照时间控制原则，利用并行接口和定时器，采用时间中断方式设计一套十字路口的交通灯管理系统，通行时间（或禁止时间）30秒，准备时间3秒，在准备时间里黄灯闪烁3次，闪烁频率为0.5秒，周而复始。 2.该交通灯系统的设计目标 本系统结构简单，操作方便；可实现自动控制，具有一定的智能性；对优化城市交通具有一定的意义。本设计将各任务进行细分包装，使各任务保持相对独立；能有效改善程序结构，便于模块化处理，使程序的可读性、可维护性和可移植性都得到进一步的提高。
七．流程图与原理图及部分说明 1.程序流程图如图1所示： 图1. 程序流程图 2.主程序流程图步骤说明： （1）东西方向车道红灯亮，南北方向车道绿灯亮。表示东西方向车道上的车辆禁止通行，南北方向车道允许通行。绿灯亮足规定的时间隔时，控制器发出状态信号，转到下一工作状态。
电子技术课程设计报告——交通灯控制电路设计 上海大学机自学院自动化系
电气工程专业 : 学号: 指导老师:徐美华 目录 目录2 一、主要用途：3 二、设计任务及要求：3 三、设计思路步骤及仿真调试4 1.设计分析4 2.交通灯模块：5 3.脉冲信号模块5 4.减法计数器及数码显示管模块6
5.控制模块7 6.对所使用芯片进行介绍：8 7.交通灯工作图12 四、实习小结15 一、主要用途： 有效管制交通、疏导交通流量、提高道路通行能力、有利于减少交通事故。 二、设计任务及要求： 设计一个主干道和支干道十字路口的交通灯控制电路，其要求如下： 1.一般情况下，保持主干道畅通，主干道路灯亮、支干道红
灯亮，并且主干灯亮的时间不少于60 S； 2.当主干道绿灯亮超过60 S，且支干道有车时，主干道红灯 亮，支干道绿灯亮，但支干道绿灯亮的时间不得超过30S； 3.每次主干道或支干道绿灯亮变红灯时，黄灯先亮5S。 三、设计思路步骤及仿真调试 1.设计分析 计数器能进行60进制、30进制以及5进制的减数计数，在计数器与译码器及与非门的工作下实现交通灯信号灯的切换。有以下四个状态： a.主干道绿灯亮，支干道红灯亮，此时主干道允许车辆通行，支干道禁止车辆通行。当主干道绿灯亮够60秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。 b.主干道黄灯亮，支干道红灯亮，此时主干道允许超过停车线的车辆继续通行，而未超过停车线的车辆禁止通行，支干道禁止车辆通行。当主干道黄灯亮够5秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。 c.主干道红灯亮，支干道绿灯亮。此时主干道禁止车辆通行，支干道允许车辆通行，当支干道绿灯亮够30秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。