毕业设计（论文）-单片机模拟交通灯控制系统设计

1、单片机模拟交通灯控制系统设计摘要本论文是以十字路口交通灯的控制系统为研究对象，以交通控制基本理论为基础，运用单片机技术原理和应用，对智能交通灯控制系统进行分析研究并做出模拟应用。文章论述了基于STC89C52单片机的交通灯控制系统，以STC89C52作为系统的控制元件，实现发光二极管点亮、数码管倒计时显示以及中断和监测车流量等功能。该系统设计了红绿灯转换、车辆通行倒计时显示，并设计了可监测车流量的控制模块。通过对现有各种方案的分析，采用了槽型光耦管来实现对车流量的监测，以单片机作为核心器件来控制电路各部分的工作。电路主要包括：单片机主控模块、车流量监测模块、红绿灯及倒计时显示模块等。本系统简单模拟现有的交通灯系统，并设置简单的监测的车流量模块，可以对路况进行简单的分析，从而调节交通灯的时间。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。关键词 ： 单片机；车流量；交通灯Abstract In this thesis, according to basic traffic engineering theory, combined with current technology and appli

2、cation of microcontroller, which does detai analysis and research on intelligent traffic lights control system. This article discusses traffic lights control systems based on STC89C52 microcontroller, which can display different time of traffic lights in accordance with the actual traffic flow, and achieve the purpose of intelligent control of traffic. Through to the analysis of the existing scheme, the infrared to the traffic to achieve the monitoring, with the single chip processor as the core

3、 device to control circuit each part of work. The Circuit mainly includes: the single-chip microcomputer control module, traffic monitoring module, traffic lights and the countdown display module, etc. This system simple simulation existing traffic light system, and set up a simple monitoring traffic module, and the simple analysis of traffic, which regulates the traffic lights of time. This system is practical, and has simple operation and strong function in expansion.Key words: microcontroller

4、；traffic flow；traffic lights 目录1 引言51.1 概述51.2 论文研究内容及要求62 系统设计与原理图62.1 方案的设计思路62.2 系统的硬件设计72.3 中央控制器 STC89C52及其外围电路的设计与分析82.3.1 芯片STC89C52芯片简介82.3.2 单片机时钟电路的设计102.3.3 单片机复位电路的设计102.3.4 单片机复位后的状态分析112.4 显示电路的设计122.4.1 锁存器74HC573芯片介绍122.4.2 七段数码管介绍132.4.3 显示电路的系统原理图142.5 车流量监测电路的设计142.6 电源电路的设计153 系统软件设计163.2 系统程序设计流程图163.3 控制器的软件设计174 调试与分析184.1 元器件的安装与焊接184.2 系统调试与分析19总 结20参 考 文 献21附录22致 谢291 引言1.1 概述现在，红黄绿灯安装在各个道路口上，交通灯已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，蓝两色的信号灯，用以指

5、挥马车通行。这算是世界上最早的交通信号灯了。早在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，就安装了煤气红绿灯来指挥过往车辆。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，造成警察受伤，所以就被取消了。在美国出现了电气启动的红绿灯，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，1914年始安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯表示“停止”，绿灯表示“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喇叭，红灯就变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。信号灯的出现，使交通管制变得方便有效，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。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非设

6、定某一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁止通行信号，红灯亮时，通行的车辆必须在路口的停车线前停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分越过停车线而不能安全停车时可以通过。我们现在生活中常见的是，交通灯和倒计时时间显示，倒计时时间一般是设定后不变的。现在城市车辆拥堵，当遇到车辆拥堵和道路情况复杂的时候就显得力不能及了。有些主干道路采用了车流量检测器，对道路行驶的车辆进行统计，了解道路的通行状况。本文设计了可监测车流量的十字路口交通灯，可实现对东西车道的车流量进行监测，对现在交通控制系统做一个初步的模拟，并探讨更有效的缓解交通压力的解决方案。 1.2 论文研究内容及要求1.2.1 论文要求本系统运用单片机模拟交通灯控制系统设计，要求学生熟练掌握单片机如MCS-52系列单片机的构成及工作模式，学会使用其32个I/O端口以及中断、定时器设定等功能。通过了解现有的交通灯控制系统，运用单片机及其它一些电子元件建立一个微控制交通灯系统，实现以下基本功能：（1）初始东西绿灯亮，南北红灯亮，东西方向通车。（2）延

7、时27s，东西路口绿灯熄灭，黄灯亮5秒。（3）黄灯熄灭后，东西路口红灯亮同时南北路口绿灯亮，南北方向开始通车。（4）延时27s，南北方向绿灯灭，黄灯亮5秒，然后又切换成东西方向通车，如此重复。（5）当发生交通意外(中断产生)时，全部亮红灯，进行交通事故的处理。当事故处理完毕（再次按中断键），重新按上述方式工作。（6）设置检测车流量模块，当交通灯为绿灯时，可初步检测道路车量通行状况，并记录下来。1.2.2 研究内容本课题研究的内容有如下几个方面：（1）基于STC89C52单片机模拟交通灯控制系统的工作原理。（2）基于STC89C52单片机模拟交通灯控制系统的硬件设计。（3）基于STC89C52单片机模拟交通灯控制系统各组成模块原理及其硬件电路设计。（4）基于STC89C52单片机模拟交通灯控制系统的程序设计。2 系统设计与原理图在本章中，我们将对可监测车流量的十字路口交通灯的设计进行分析，并给出它的特点，实现的功能以及系统的操作。2.1 方案的设计思路东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，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。黄灯亮提示人

8、们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯点亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间，表1为指示灯点亮的方案，设东西道比南北道的车流量大。 表1 指示灯点亮的方案时间45S5S35S5S东西道红灯亮黄灯亮绿灯亮黄灯亮南北道绿灯亮黄灯亮红灯亮黄灯亮表1说明：（1）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行；南北道为绿灯，此道车辆通过。时间为45秒。（2）当南北方向倒计时进入最后五秒时，绿灯转为黄灯，持续5秒，警示车辆红灯的状态即将切换。 （3）当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过。时间为35秒。 东西方向车流大 通行时间长。（4）当东西方向倒计时进入最后五秒时，绿灯转为黄灯，持续5秒，警示车辆红灯的状态即将切换。 （5）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。（6）此表可根据车流量动态设定红绿灯初始值。（7）南北道为绿灯时，监测车流量电路开始工作，南北道为红灯，监测车流量电路不工作。该系统主要由以下功能模块组成：电源电路、复位电路、车流量监测电路、交通灯初始值设置电路、显示电路等。2.2 系统的硬件设计为使自动调整的交通灯能够具有更好

9、的实用性，并且具有更高的性能，我们对该系统的硬件进行精心的设计。该系统的硬件电路按实现的功能来分，可分为以下几个部分。其中，STC89C52单片机是整个电路的核心，它控制其他模块来完成各种复杂的操作。外围电路包括复位电路，电源电路、显示电路、监测电路等。2.2.1 交通灯的工作方式（1）开关键盘输入交通灯初始时间，通过89C52单片机P1输入到系统。（2）由89C52单片机的定时器每秒钟通过P0口向74HC573的数据口送信息，由74HC573传递红、绿、黄灯的点亮信息；由红黄绿发光二极管模拟交通灯点亮情况，有2位7段数码管显示倒计时时间。（3）通过89C52设置各个信号灯的点亮时间，绿、红时间分别为45秒、35秒循环由89C52的 P0口向锁存器74HC573的数据口输出。（4）通过89C52单片机的P3.2位来控制两方向禁停，模拟特殊情况下需对道路禁停。（5）增加每次南北道绿灯车流量监测的功能，双位数码管显示车流量，直到下一次绿灯时间重新记入。（6）绿灯时间倒计时完毕，重新循环。2.2.2 交通灯的系统总框图通过了对一些系统的设计,接下来把所有的设计思路用总框图2.2.2-1来概括及其描述。红绿灯显示模块数码管显示模块红外对管检测模块 STC89C52单片机电源模块

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