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基于8051单片机的智能交通信号灯的设计与实现【摘要】本设计利用单片机8051为核心部件，外加定时器、复位电路、晶振电路、显示电路设计一个比较符合交通规则的智能交通控制系统。
设计中通过LED七段数码管作为计时显示用，用发光二极管指示车辆的通行，定时器工作方式一并定时50ms，配合软件计数器调用中断程序，中断程序设置20次，从而达到1S的定时，同时调用显示程序，显示倒计时的时间。
本交通灯系统简单、实用性强，成本低，使用维护方便，软件功能强，运行稳定、可靠的优点。
【关键词】交通灯;单片机;倒计时1.引言Multisim12是一种全功能电子电路仿真软件，它可以对模拟、数字、模拟/ 数字混合电路、射频电路以及部分微机接口电路进行仿真，能克服实验室条件下对传统电子设计工作的限制。
该软件为用户提供了一个集成化的虚拟设计实验环境，建立电路、仿真分析和结果输出在集成界面中可以全部完成，电路元器件、测量仪器和仿真结果与实际情况非常接近，满足使用者从参数到产品的设计要求。
2.系统设计方案2.1 系统框图本设计采用单片机8051作为控制器，通行时间或者等待时间通过数码管以倒计时方式显示，同时单片机控制交通信号灯（红灯、黄灯、绿灯）的正常替换工作。
系统设计框图如图1所示。
图1 系统设计框图图3 主程序流程图2.2 计时控制方案利用8051内部的定时器/计数器进行定时，配合软件延时实现到计时。
该方案节省硬件成本，切能够使读者在定时器/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高。
2.3 显示控制方案东西南北各三盏灯，每三盏分别为红、黄、绿三种颜色，总共十二盏灯，而实际情况下，东西方向灯亮灭一致，南北方向灯亮灭一致，故只需要按东西为一组，南北为一组，两组交错亮灭来设计控制系统，即可达到交通灯系统的控制目的。
根据以上分析那么只需要控制东南或者西北六盏灯亮灭规律就能实现控制，另外两组对应一致就行了。
根据设计要求，要求东西或者南北通行25秒，红绿灯切换中间黄灯闪烁5秒。
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学位论文作者（签名）：年月关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。
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安徽机电职业技术学院毕业论文基于8051单片机设计的智能交通灯系统系别电气工程系专业电气自动化班级电自3112姓名杨荣景学号1303113163指导老师杨浩2013～ 2014学年第 1 学期题目锅炉汽泡液位控制系统学生姓名杨荣景学号1303113166 指导教师杨浩系部电气工程系班级电自3112 顺序号第 1 次学生完成毕业论文（设计）内容情况1.根据杨老师在论文指导会上的指导内容，在利用校图书馆查阅很多贴近我们本专业的知识基础上，认真斟酌，最终确定了论文项目题目：锅炉汽泡液位控制系统。
2.该项目题目的选定依附于现代化工业发展的需要，因此基本上完成了论文的选题背景和研究意义。
3.经过查阅资料和听取杨老师的意见，构思了论文项目的大体框架，为接下来的研究论文做好了铺垫。
学生签名：时间：年月日教师指导内容记录教师签名：时间：年月日题目锅炉汽泡液位控制系统学生姓名杨荣景学号1303113166 指导教师杨浩系部电气工程系班级电自3112 顺序号第 2 次学生完成毕业论文（设计）内容情况1. 根据上周所查资料和老师会上的指导，我在整理上基本上完成了开题报告。
开题报告大体包括论文封面设计，论文的内容摘要和选题的背景。
并以邮件的方式发给杨老师批阅了。
2. 在做开题报告时，我尽量贴近我们专业所学的知识，以使能够温习所学知识和进一步提升！学生签名：时间：年月日教师指导内容记录教师签名：时间：年月日题目锅炉汽泡液位控制系统学生姓名杨荣景学号1303113166 指导教师杨浩系部电气工程系班级电自3112 顺序号第 3 次学生完成毕业论文（设计）内容情况1.针对杨老师指导会议上提出的问题，我修改了我的开题报告。
还进一步完成了论文的大纲和论文的目录，并按照目录和查找资料，整理完成了论文正文第一章，第二章和第三章的分析与选择。
并以电子邮件的方式发给了张老师指导与批阅。
2.概述的完成主要包括课题研究的目的与意义，以及目前该技术发展的趋势。
单片机控制交通灯的设计摘要交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。
要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。
本文在对目前交通控制进行深入分析的基础上，运用检测传感、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。
8051单片机的交通灯控制系统由8051单片机、交通灯显示、LED倒计时、车流量检测及调整、违规检测、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。
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。
关键词：交通灯单片机MSC-51 计时ABSTRACTTraffic control system is a modern society with logistics, travel etc of traffic development a unique set of public management system. To ensure the effective safety traffic, except for a series of traffic rules, still must through certain technological means to achieve. Based on analysis of traffic control, based on real-time detection sensor, adjust the implementation technology of intelligent control, real-time monitoring, sensor adjust vehicles time algorithm and single-chip microcomputer control function is proposed, which combines the traffic control system based on single chip design scheme.This design mainly do the following aspects: one is the work of the traffic control system design, including the crossroads, specific design and system should be restricted with each function, two is that the sensor, the hardware circuit design of the circuit and the basic function and requirement.Keywords: traffic light SCM MSC-51 timing目录摘要 (1)ABSTRACT (2)绪论 (5)第一章交通灯的背景 (6)1.1交通灯的背景 (6)1.1.1交通灯的历史 (6)1.1.3交通控制存在的问题 (7)1.1.4交通灯的功能与作用 (7)1.1.5用单片机控制交通灯的优点 (8)1.2单片机简介 (8)1.2.1单片机的概述 (8)1.2.2单片机的发展历程 (8)1.2.3单片机的内部结构图 (9)第二章单片机控制交通系统总体设计....................... 错误！未定义书签。
本科毕业论文（设计）题 目 基于单片机的交通灯的设计与制作学 院 电子信息工程 专 业 电子信息工程 班 级 09统本电信01班学号学生姓名杨科指导教师李坡完成日期2012.11 西安思源学院教务处制二〇一年月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，还应根据具体硬件与软硬件结合，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AT80C51和可编程并行IO接口芯片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3秒时黄灯闪烁警示，本设计还设有紧急状态。
实用性强、操作简单、扩展功能强。
关键词：单片机交通灯控制器设计实现AbstractThis system adopts MSC-51 series only that machine Intel8031 with but programming parallel interface chip 8255A of IO is central device the design controller of traffic lights, measure according to actual wagon flow the PI installation bonus and green light that passes through 8031 chips burn to light the function of time ;For system stabilize reliable because of ,Realize目录第一部分基础部分 (3)一、项目概述 (3)（一）单片机发展概述 (3)（二）项目介绍 (5)二、系统设计 (9)（一）框图设计 (9)（二）知识点 (9)（三）硬件设计 (10)（四）元件清单 (10)（五）程序流程图 (12)（六）程序清单 (13)三、仿真实验步骤 (16)（一）仿真过程介绍 (16)（二）系统仿真及调试 (17)（三）实物图效果 (22)四、补充：AT89C51介绍 (24)（一）AT89C51简介 (24)（二）主要特性 (24)（三）管脚说明 (24)第二部分拓展部分 (27)一、简介 (27)二、元件清单 (27)三、硬件及系统设计 (28)（一）硬件设计 (28)（二）仿真效果图 (29)（三）软件程序 (31)第三部分创新部分 (35)一、概述 (35)（一）电源提供方案： (35)（二）显示界面方案 (35)（三）输入方案 (35)二、系统硬件电路设计 (35)（一）通行灯输出控制 (35)（二）时间显示模块 (35)（三）特种车辆自动控制模块 (36)（四）电路仿真图 (36)（五）实物图 (37)三、系统主要程序设计 (39)（一）主要程序简介 (39)（二）扩展交通灯系统完整程序 (40)总结 (53)致谢 (53)参考文献 (54)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。
摘 要：随着世界范围内科技的发展，随着世界范围内科技的发展，社会的进步，社会的进步，但也导致城市化进程的加快，但也导致城市化进程的加快，越来越多的人越来越多的人也买得起车了，也买得起车了，从而导致交通拥挤的现象时有发生。
从而导致交通拥挤的现象时有发生。
从而导致交通拥挤的现象时有发生。
由此可以看出，由此可以看出，简单的十字路口交通信号灯已经不能适应现代化发展的潮流，因此需要一个更加合理、有效的智能交通灯控制系统来缓解城市交通的压力。
在现代，在现代，利用单片机来实现交通信号灯的控制成为了我们调控交通的主流。
利用单片机来实现交通信号灯的控制成为了我们调控交通的主流。
运用单片机运用单片机控制交通信号灯比较方便，而且性能高，控制交通信号灯比较方便，而且性能高，易于控制。
易于控制。
易于控制。
所以，所以，所以，我们有必要对这一课题进行一次我们有必要对这一课题进行一次系统的研究学习。
在本次毕业设计中，我的主要设计任务是在一个十字路口设计一个交通信号灯控制系统，号灯控制系统，并且利用单片机来对该系统进行合理的控制。
并且利用单片机来对该系统进行合理的控制。
并且利用单片机来对该系统进行合理的控制。
本系统由本系统由AT89C51单片机、交通信号灯状态控制电路、通信号灯状态控制电路、LED LED 数码管显示电路、按键电路组成。
系统除了拥有基本交通信号灯状态控制功能外，还具有倒计时、时间设置等功能。
关键词：单片机单片机 交通信号灯交通信号灯AbstractWith the worldwide development of science and technology, the progress of the society, but also led the city to speed up, more and morepeople can afford to buy a car, causing traffic congestion phenomenon, can be seen, traffic lights at the crossroads of simple already can not adapt to the modern development trend, so we need a smart traffic the lamp is more reasonable, effective control system to alleviate the city traffic pressure.In modern times, to achieve control of traffic lights using SCM into the mainstream of our traffic regulation. The use of single-chipmicrocomputer to control the traffic signal lamp is convenient, high performance, easy to control. Therefore, we are necessary to study a system on this subject. In this graduation design, the main design taskis to design a control system of traffic lights at a crossroads, and the use of single-chip microcomputer to the reasonable control of the system. This system consists of AT89C51 microcontroller, a key circuit, the state of the traffic lights control circuit, LED digital tube display circuit.In addition to the basic state of the traffic lights control function, but also has a countdown, time setting and other functions.Keywords Keywords：： SCM, traffic signal lamp目 录1 绪论 . (1)1.1交通控制系统的设计背景 . ................................................................................................ 1 1.2交通控制系统设计的现实意义 . ....................................................................................... 1 1.3 国内外交通信号灯系统的发展情况 . .. (1)1.4 主要研究内容 . (2)2 单片机交通控制系统方案设计 (3)2.1单片机交通控制系统的通行方案 (3)2.2 单片机交通控制系统基本原理及所要实现的功能 (3)2.2.1 基本原理 (3)2.2.2 所要实现的要求 . (3)2.3单片机交通控制系统框图 . (4)3 系统硬件电路的设计 . (5)3.1 控制芯片AT89C51单片机 . ............................................................................................... 5 3.1.1 AT89C51单片机简介 . .. (5)3.1.2 AT89C51单片机的主要性能 . (5)3.1.3 单片机组成及结构 . ........................................................................................................ 5 3.1.4 单片机各引脚功能 . ........................................................................................................ 6 3.1.5 AT89C51的中断源 (8)3.2 LED 数码管 ........................................................................................................................... 8 3.3 发光二极管 .. (9)3.4 各电路模块设计 (10)3.4.1 单片机最小系统 . ........................................................................................................... 10 3.4.2 交通信号灯显示电路 ................................................................................................. 10 3.4.3 倒计时显示电路 . .. (10)3.4.4 按键操作电路 (11)4 系统程序设计 (13)4.1主程序框图 (13)4.2 交通灯闪烁子程序 . (13)4.3 LED 数码管显示子程序 . ................................................................................................... 14 4.5 红绿灯时间调整程序 . (15)5 交通灯控制系统仿真与调试 . (18)5.1 开发软件—开发软件—KeilC51KeilC51········································································································ 18 5.2仿真软件—仿真软件—Proteus Proteus 简介............................................................................................... 18 5.3 系统仿真结果 . .. (18)总 结 .............................................................................................................. 20 致 谢 .. (21)参考文献 . (22)附 录 (23)第 1 页 共27页1 绪论1.1交通控制系统的设计背景随着世界范围内城市化进程的加快，并且汽车越来越普及化，城市的交通状况已经成为一个全球性的问题。
目录摘要--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 关键词------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Abstract--------------------------------------------------------------------------------------------------------- Keywords------------------------------------------------------------------------------------------------------- 引言：------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 1. 交通信号灯硬件电路的设计-------------------------------------------------- 错误!未定义书签。
1.1交通灯国内外发展概况--------------------------------------------------------- 错误!未定义书签。
1.2交通信号灯的作用及工作原理------------------------------------------------ 错误!未定义书签。
1.2.1道路交通控制的作用主要表现为以下几个方面--------------- 错误!未定义书签。
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。
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。
关键词单片机；交通灯；控制器目录第一章绪论 (3)第二章方案论证与设计 (5)第三章系统硬件设计 (5)3.1总体设计 (5)3.2 单片机的选择 (5)3.3 单片机的基本结构 (8)3.4 单片机最小系统 (11)2.时钟电路 (12)3. 复位电路 (12)4.输入输出引脚 (13)3.5 LED显示电路 (14)第四章系统软件设计 (17)4.1软件流程图设计 (17)4.2 软件主要子程序设计 (17)3.4 交通灯控制程序 (18)第四章系统仿真 (23)4.1 PROTUES软件介绍 (23)4.2 交通灯系统PROTUES仿真 (23)第五章调试与功能说明 (14)5.1 硬件调试 (14)5.2 软件调试问题及解决 (14)结论 (14)致谢 (14)第一章绪论随着我国社会经济的发展，城市化、城镇化进程的加快，道路交通堵塞问题日趋严重，如何对交通进行合理的管理和调度而尽可能减少堵车现象成为目前我国很多地方尤其是特大城市急需解决的问题，显然交通灯在其中起着不可缺少的作用。
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。
一、设计要求：交通信号灯模拟控制系统设计利用单片机的定时器定时，令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭，并且用LED数码管显示时间。
用8051做输出口，控制十二个发光二极管燃灭，模拟交通灯管理。
二、设计任务和内容：任务：设计一个能够控制交通十字路口十二盏交通信号灯的模拟系统。
要求交通信号灯必须按照交通规则的模试来运行。
内容：因为本课程设计是单片机交通灯的控制设计，所以要了解实际交通灯的变化情况和规律。
假设一个十字路口为东西南北走向。
初始状态O为东西红灯，南北红灯。
然后转状态1东西红灯，南北绿灯通车。
过一段时间转状态2南北绿灯灭，黄灯闪烁几次，东西仍然红灯。
再转状态3，东西绿灯通车，南北红灯。
过一段时间转状态4，东西绿灯灭，闪几次黄灯，南北仍然红灯。
最后循环至状态1。
注意：双色LED是由一个红色LED管芯和一个绿色LED管芯封装在一起，公用负端。
当红色正端加高电平，绿色正端加低电平时，红灯亮；红色『F端加低电平，绿色正端加高电平时，绿灯亮；两端都加高电平时，黄灯亮。
三、控制系统的总体要求：1．执行程序时，初始态为四个路口的红灯全亮之后；2．东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西路口方向通车；3．延时一段时间后，东西路口的绿灯熄灭，黄灯开始延时并且开始闪烁，闪烁5次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北路口方向开始通车；4．延时一段时间之后，南北路口的绿灯熄灭，黄灯开始延时并且丌始闪烁，闪烁3次之后，再切换到东西路口方向；之后重复2到4过程……四、设计思想原理：(1)交道口模型如图所示：(2)交通灯控制规则如下：1)每个街口有左拐、右拐、直行及行人四种指示灯。
每个灯有红、绿两种颜色。
自行车与汽车共用左拐、右拐和直行灯。
2)共有四种通行方式：①车辆南北直行、各路右拐，南北向行人通行。
南北向通行时间为1分钟，各路右拐比直行滞后10秒钟开放。
②南北向左拐、各路右拐，行人禁行。
通行时间为1分钟。
③东西向直行、各路右拐，东西向行人通行。
