目录
第一章 绪论 ......................................................................................................................... 2
第二章 总体设计思路、基本原理和框图 ......................................................................... 3
第一节 设计思路 .......................................................................................................... 3
第二节 基本原理 .......................................................................................................... 3
第三节 总体设计框图 .................................................................................................. 3
第三章 交通灯自动控制电路硬件设计 ............................................................................. 5
第一节 单片机的结构 .................................................................................................. 5
第二节 主要元器件选择 .............................................................................................. 5
第三节 设计显示部分 .................................................................................................. 5
第四节 交通路口模型 .................................................................................................. 6
第五节 总电路图 .......................................................................................................... 6
第六节 显示原理 .......................................................................................................... 7
第四章 交通灯自动控制电路软件设计 ............................................................................. 9
第一节 单片机中断系统基本结构 .............................................................................. 9
第二节 设计指标 ........................................................................................................ 12
第三节 系统结构框图 ................................................................................................ 12
第四节 系统各功能模块 ............................................................................................ 13
第五节 交通信号灯顺序工作流程图 ........................................................................ 15
第六节 状态译码器 .................................................................................................... 17
第七节 状态译码电路组成如图 ................................................................................ 18
第五章 系统仿真 ............................................................................................................... 19
结论 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。
致谢 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。
参考文献 ................................................................................................ 错误!未定义书签。
第一章 绪论
随着我国经济的飞速发展，城市人口越来越多，居民出行次数和机动车拥有
量不断增加，城市道路拥挤、车流量不均衡等问题日趋严重。人们经常会为道路
拥挤、交通秩序混乱、出行时间过长等城市交通问题倍感苦恼，例如：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。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， 如何才能保持城市交通的安全便捷、 高效畅通和绿色环保，已成为政府政策规划的一个重点问题。作为一种交通规则的指示,交通灯它起着及其重要的作用。从最初的单车道到现在的四车道八车道等,交通指示的自动控制也越来越完善。它不再仅仅拥有交通指示的作用,还有其它特殊情况的处理,比如对闯红灯的肇事者进行的监督,紧急救护车的通过时保持道路畅通,等等都需要非常的处理,这也是对交通灯功能的新要求。而且,也从最初的只有红,黄,绿三种灯的指示到现在的倒计时电子显示,让人们从单一的信号判别到时间的准确明了有了进一步认知。这都表明交通灯的研究还具有它实际的意义。
通过对十字路口交通灯控制系统的设计与制作， 使我们进一步巩固和加深了对所学的基础理论、基本技能和专业知识的认识掌握。同时也培养自身综合运用所学过的基础理论、基础知识和基本技能进行分析和解决实际问题的能力，更使 我们受到了 PLC 系统开发的综合训练，从而能够使我们进行 PLC 系统设计和实施，并且掌握典型自动控制系统的工作原理和设计思路。更重要的是：通过对十 字路口交通灯系统的每个环节的实际制作，锻炼了自身的刻苦钻研、勇于探索、实事求是、善于与他人合作的工作作风，这为我们将来的上岗实习做好了充分的准备。
第二章 总体设计思路、基本原理和框图
第一节 设计思路
交通灯的自动控制系统的主要功能包括:普通交通灯的显示,LED倒计时显示,突发事件的外部处理和交通路口的模拟。本设计的控制系统由以下电路模块组成: 振荡器和时钟电路:这部分电路主要由 80C51 单片机和一些电容,晶振组成。
设计控制部分:主要由 80C51 单片机的外部中断电路组成。
设计显示部分:LED 数码显示部分。LED 数码显示部分由七段数码显示管组成。
第二节 基本原理
主体电路:交通灯自动控制模块。这部分电路主要由 80C51 单片机的 I/O
端口，定时计数器，外部中断扩展等组成。
本设计先是从普通三色灯的指示开始进行设计，用P1口作为输出。程序的初始化是东西南北方向的红灯全亮。然后南北方向红灯亮,东西方向绿灯亮60
秒后东西方向黄灯闪亮5秒后南北方向绿灯亮,东西方向红灯亮。重复执行，倒计时用到定时器T0, 用P2口作为LED的显示。二位一体的LED重复执行60秒的倒计时。作为突发事件的处理,本设计主要用到外部中断 EX0。用一模拟开关作为中断信号。实际中可以接其它可以产生中断信号的信号源。
第三节 总体设计框图
图 2-1 交通灯总体设计框图
图 2-2 交通灯自动控制流程图 第三章 交通灯自动控制电路硬件设计
第一节 单片机的结构
单片微机(Single-Chip Microcomputer)简称为单片机。它在一块芯片上集中成了中央处理单元 CPU,随机存储器 RAM,只读存储器 ROM,定时/计数和多功能输入/输出 I/O 口,如并行口 I/O,串行口 I/O 和转换 A/D 等就其组成而言,一块单片机就是一台计算机。其典型结构如图所示。由于它具有体积小,功能强和价格便宜等优点,因而被广泛地应用于产品智能化和工业控制自动化上。
第二节 主要元器件选择
一、开关管的选择:BUTTON 按钮
二、LED 发光二极管 LED-RED LED-YELLOW LDE-GREEN
发光二极管的主要技术参数有额定电压和额定工作电流。LED显示电路如图
3-1所示,图中限流电阻 Ri是限制线路电流的,阻值的大小由 I=U/R 计算得到。
例如发光二极管的额定电压2V, 额定工作电流为20mA ,计算Ri =
(5-2)/0.02=150Ω。
三、二位一体数码管 7SEG-MPX2-CAT-RED（共阳数码管(红色)
四、PN4249:驱动三极管
五、AT89S51 系列单片机
第三节 设计显示部分
LED 数码显示部分.LED 数码显示部分由七段数码显示管组成。
一．发光二极管显示原理：
发光二极管是采用砷化镓,镓铝砷和磷化镓等材料制成,其内部结构为一个PN结,具有单向导电性。发光二极管在制作时,使用的材料不同,那么就可以发出不同颜色的光。
