交通灯单片机课程设计报告

单片机原理及应用

课程设计报告

题 目：交通灯控制系统的设计

专 业：电子信息工程

年 级：2010级

学 号：

学生姓名：

联系电话：

指导老师：***

完成日期： 2013 年 5 月 17 日

I 交通灯控制系统的设计

摘 要

利用STC89C51，晶振，数码管，按键等元件，制作一个简易的程序控制的交通灯，实现对南北东西路口的倒计时控制，同时用ST188与比较器LM393构成电路，可以实现对车流量的检测，本系统实现了通过P2口设置红、绿灯点亮时间的功能。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P1口输出，显示时间通过P0口输出至两位数码管）。经测试，系统达到课程设计的基本要求的要求，具有计周期短、可靠性高、实用性强、操作简单、维护方便、扩展功能强等优点。

关键词：STC89C51，LM393，ST188，定时器，中断。

ABSTRACT

Using STC8951crystals,digital tube,elements such as buttons, make a simple program

II control of traffic lights, countdown of north-south thing intersection control,at the same time

with ST188and comparator LM393 circuit, can realize the traffic detection, this system real-

ized through P2 port setting the function of red and green light burning time; Lit cycle traffic

lights, countdown with 5 seconds left yellow lights flashing warning (The traffic light signal

through P1 port output, display time by P0 mouth output to two digitals tube) . After testing ,

the system to achieve the requirement of the basic requirements of the curriculum excogitat-

ion, with meter shorter in high reliability strong practical operation simple maintenance and

convenient extension function, etc.

Key Words: STC8951, ST188,LM393,reset circuit, timer, interrupt.

摘 要 ................................................................. I

ABSTRACT .......................................................... I

III 1设计要求及方案选择.................................................. 1

1.1设计要求 ......................................................... 1

1.2方案选择 ......................................................... 1

2理论分析与设计 ...................................................... 1

2.1交通灯控制系统的总电路的分析及设计 ............................... 1

2.2单片机交通控制系统的基本构成及原理设计 ........................... 4

3电路设计 ............................................................. 5

3.1总原理图电路设计 ................................................. 5

3.2最小系统电路设计 ................................................. 8

3.3按键电路设计 ..................................................... 9

3.4车流量控制电路设计 ............................................... 9

3.5数码管显示电路设计 .............................................. 11

3.6红绿灯显示电路设计 .............................................. 12

3.7软件的设计 ...................................................... 12

4系统测试 ............................................................ 14

4.1调试所用的基本仪器清单 .......................................... 14

4.2仿真调试 ........................................................ 14

4.3硬件电路调试 .................................................... 14

4.4测试结果分析 .................................................... 15

5总结 .................................................. 错误!未定义书签。

参考文献 .............................................................. 16

附录 .................................................... 错误!未定义书签。 贺州学院课程设计报告

1 1 设计要求及方案选择

1.1设计要求

基本要求：

(1）完成交通灯的基本功能。

（2）实现对车流的检测。

（3）所用到的电路板必须有作者的名字和学号。

（4）设计在2013年5月30日前完成。

扩展部分：

（1）交通灯的时间可以设定（及绿灯、红灯时间的长短）。

（2）具有应急情况。

（3）对车流量进行清零。

1.2方案选择

方案一：PLC控制交通灯

PLC主要应用于强电方面的工业控制，或者整条流水线的控制。虽然比较稳定,但是功耗要大，成本也比较高。

方案二：单片机控制交通灯

单片机具有结构简单、编程方便、经济、易于连接等优点，特别是其内部定时器计数器、中断系统资源丰富可对交通灯进行精确的控制，有应用价值，可扩展功能多，灵活性比较强，线路也非常简单，成本也是比较低的。

由于此次课程设计是单片机设计，还有结合从各方面优缺点来看，以及简便方面，成本方面，和结构、控制方面来看。为了同时满足课程设计要求，综上所述，选择了方案二，做为本设计的方案选择。

2 理论分析与设计

2.1交通灯控制系统的总电路的分析及设计

交通灯系统由5个部分构成，分别是最小系统电路，按键电路，流量控制电路，数码管显示电路，红绿灯显示电路。这几个部分电路结合起来就是一个完整的交通灯系贺州学院课程设计报告

2 统电路。

设在十字路口，分为东西向和南北向，在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2-1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，即如表2-1所示：

图2-1 交通状态图

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：

东西方向红灯灭，同时绿灯亮，南北方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时20秒。此状态下，东西向禁止通行，南北向允许通行。

东西方向绿灯灭，同时黄灯亮，南北方向红灯亮，倒计时5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。

南北方向红灯灭，同时绿灯亮，东西方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时20秒。此状态下，东西向允许通行，南北向禁止通行。 贺州学院课程设计报告

3 南北方向绿灯灭，同时黄灯亮，东西方向红灯亮，倒计时5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。

下面我们可以用图表表示灯状态和行止状态的关系如下表2-1所示：

表2-1交通状态及红绿灯状态表

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

东西南北四个路口均有红绿黄3灯和数码显示管2个，在任一个路口，遇红灯禁止通行，转绿灯允许通行，之后黄灯亮警告行止状态将变换。状态及红绿灯状态如表1所示。说明：0表示灭，1表示亮。

本设计能模拟基本的交通控制系统，用红绿黄灯表示禁行，通行和等待的信号发生，还能进行倒计时显示，通行时间调整和紧急处理，对车流量进行监控，并显示出来，以及清除流量数据等功能。

（1）倒计时显示

倒计时显示可以提醒驾驶员在信号灯灯色发生改变的时间、在“停止”和“通过”两者间作出合适的选择。驾驶员和行人普遍都愿意选择有倒计时显示的信号控制方式，并且认为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