毕业设计（论文）基于单片机的交通灯控制系统.doc

基于单片机的交通灯控制系统设计目 录摘 要 1关 键 词 1第一章 前言 21.1 交通灯控制系统的研究现状 21.2基于单片机的交通灯控制系统设计的意义 2第二章 交通灯控制系统的总体设计 32.1交通灯控制系统的规划 32.2 交通灯控制系统设计原理 32.3交通灯控制系统设计实现的功能 5第三章 交通灯控制系统的硬件设计 63.1 AT89S51单片机简介 63.1.1 AT89S51单片机的主要性能参数 63.1.2 AT89S51芯片内部结构简介 63.1.3 主要引脚功能 83.2 控制器的原理框图 103.3 各控制模块 123.3.1、车检测模块 123.3.2 信号灯模块 163.3.3 时间显示模块 173.3.4 紧急转换模块 18第四章 智能交通灯控制系统的软件设计 204.1交通灯的软件设计流程图 204.1.1每秒钟的设定 204.1.2 1秒钟的方法 20参考文献 29致 谢 29王微：基于单片机的交通灯控制系统基于单片机的交通灯控制系统摘 要：本设计是基于单片机的交通灯控制系统设计主要内容有交通灯控制系统的总体设计方案，设计意义，设计原理和主要功能，各个功能模块的介绍，部分电路设计，软件系统的设计以及所选单片机的详细介绍。

设计中用发光二极管模拟信号灯，紧急车的优先通过由外部中断技术来模拟，要求使用ATM89S51定时计数器0作为定时器，对通过时间进行倒计时，在LED上显示并进行递减，采用视频采集图样的方法来检测车流量，最后利用汇编语言设计完成交通灯控制系统关键词：ATM89S51单片机 交通灯控制系统 视频采集图样 车流量第一章 前言1.1 交通灯控制系统的研究现状在今天，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 从采用计算机控制到现代化的电子定时监控，交通信号灯在科学化、自动化上不断地更新、发展和完善但是，随着社会的不断进步，传统的交通灯的缺陷也日益出现，其中设计过于死板，达不到道路的最大通行效率是最明显的问题，红绿灯交替变换时间过于程式化随着我国经济的高速发展，人们对各种交通车辆的需求量不断增大，城市的交通拥护问题日益严重，目前，大部分城市的十字路口的交通控制灯，通常的做法是：事先经过车辆流量的调查，利用传统的方法设计好红绿灯的延时，然而，实际上的车流量是不断变化的，有的路口在不同的时间段车流量的大小甚至有很大的差异，所以说，统计的方法己不能适应迅速发展的交通现状。

1.2基于单片机的交通灯控制系统设计的意义 国内的交通灯一般设在十字路门，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯加上一个倒计时的显示计时器来控制行车对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用，但根据实际行车过程中出现的情况，还存在以下缺点：1．两车道的车辆轮流放行时间相同且固定， 在十字路口，经常一个车道为主干道，车辆较多，放行时间应该长些；另一车道为副干道，车辆较少，放行时间应该短些2．没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施，臂如，消防车执行紧急任务通过时，两车道的车都应停止，让紧急车通过基于传统交通灯控制系统设计过于死板，红绿灯交替是间过于程式化的缺点，智能交通灯控制系统的设计就更显示出了它的研究意义，它能根据道路交通拥护，交叉路口经常出现拥堵的情况利用单片机控制技术．提出了软件和硬件设计方案，能够实现道路的最大通行效率 第二章 交通灯控制系统的总体设计2.1交通灯控制系统的规划我们将系统设计成可分离单独工作的主控制机与客户端的形式，但是和传统的C/S模式不一样的是，每个终端机可以脱离主控制机而独立工作即使主控制机停止工作，或者由于某种原因不能正常工作，各终端机也可以照常稳定的工作。

各个终端机负责管理路口的多个信号灯为了方便我们称主控制机为主系统，各个终端机称为子系统控制系统的总框图如图2-1示远程主系统计算机 路口子系统 路口子系统 路口子系统 ……… ……B干道交通信号灯B干道交通信号灯A干道交通信号灯 A干道交通信号灯图2-1 控制系统的总框图2.2 交通灯控制系统设计原理 首先了解实际交通灯的变化情况和规律假设一个十字路口如下图2-2，所以，为东南西北走向初始状态0为东西南北都红灯亮然后转状态1东西绿灯通车，南人行道人行道人行道 人行道图2-2 十字路口图北红灯亮过一段时间后，转状态2，东西绿灯灭，黄灯闪几下，南北还是红灯再转状态3，南北绿灯通车，东西红灯亮过一段时间后转状态4，南北绿灯灭，闪几个黄灯，东西还是为红灯亮，一段时间后，又循环至状态1交通信号灯的状态表如下表，其中，1代表灯亮，0代表灯灭表2-1 交通信号灯的状态表状态北西南东绿黄红绿黄红绿黄红绿黄红000100100100110011000011002001010001010310000110000140100010100012、对于交通信号灯来说，应该有东西南北共四组灯，但由于同一道上的两组的信号灯的显示情况是相同的，所以只要用两组就行了，因此，采用单片机内部的I/O口上的P1口中的6个引脚即可来控制6个信号灯。

3、通过编写程序，实现对发光二极管的控制，来模拟交通信号灯的管理每延时一段时间，灯的显示情况都会按交通灯的显示规律进行状态转换4、通过延时时间送显，可以在原有的交通信号灯系统的基础上，增添其倒计时间的显示功能，实现其功能的扩展2.3交通灯控制系统设计实现的功能 交通信号灯指挥着人和各种车辆的安全运行,实现红、黄、绿灯的自动指挥是城乡交通管理现代化的重要课题.在城乡街道的十字交叉路口,为了保证交通秩序和行人安全,一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯,其中红灯亮,表示该条道路禁止通行; 黄灯亮,表示该条道路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; 绿灯亮,表示该条道路允许通行.交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口城乡交通管理自动化在传统交通灯控制系统的基础上，智能交通灯控制系统实现以下功能：1) 设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向和东西方向两个交叉路口的车辆交替运行，两个方向能根据车流量大小自动调节通行时间，车流量大，通行时间长，车流量小，通行时间短 2) 每次绿灯变红灯时,要求黄灯先亮5S,才能变换运行车辆. 3) 东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用数码管显示器进行显示（采用倒计时的方法）。

4) 同步设置人行横道红、绿灯指示5) 考虑到特殊车辆情况，设置紧急转换开头第三章 交通灯控制系统的硬件设计3.1 AT89S51单片机简介AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采用高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚它集Flash程序存储器 既可编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中,ATMEL公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域3.1.1 AT89S51单片机的主要性能参数 与单片机产品兼容8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作：0Hz～33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线 、三个16位定时器/计数器 八个中断源 、全双工UART串行通道低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符3.1.2 AT89S51芯片内部结构简介 1、中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。

2、数据存储器(内部RAM)：数据存储器用于存放变化的数据AT89S51中数据存储器的地址空间为256个RAM单元，但其中能作为数据存储器供用户使用的仅有前面128个，后128个被专用寄存器占用3、程序存储器(内部ROM)：程序存储器用于存放程序和固定不变的常数等通常采用只读存储器，且其又多种类型，在89系列单片机中全部采用闪存AT89S51内部配置了4KB闪存4、定时/计数器(ROM)： 定时/计数器用于实现定时和计数功能AT89S51共有2个16位定时/计数器 5、并行输入输出(I/O)口： 8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输每个口都由1个锁存器和一个驱动器组成它们主要用于实现与外部设备中数据的并行输入与输出，有些I/O口还有其他功能 6、全双工串行口：A89S51内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用 7、时钟电路：时钟电路的作用是产生单片机工作所需要的时钟脉冲序列 8、中断系统：中断系统的作用主要是对外部或内部的终端请求进行管理与处理。

AT89S51共有5个中断源，其中又2个外部中断源和3个内部中断源图3-1 AT89S51系列单片机的内部结构示意图3.1.3 主要引脚功能 图3-2 AT89S51引脚图·VCC：电源电压·GND：地·P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I／0口，也即地址／数据总线复用口作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“l”可作为高阻抗输入端用在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻·P1口：Pl 是一个带内部上拉电阻的8位双向I／O口，Pl的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路对端口写“l”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）Flash编程和程序校验期间，Pl接收低8位地址表3-1 具有第二功能的P1口引脚端口引脚第二功能：P1.5MOSI（用于ISP编程）P1.6MOSI（用于ISP编程）P1.7MOSI（用于ISP编程）·P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I／O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL逻辑门电路。

对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@Ri 指令）时，P2 口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中P2寄存器的内容），在整个访问期间不改变Flash编程或校验。