非常重要

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。

相关说明

近年来，随着我国国民经济的快速发展，我国机动车辆发展迅速，而城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后，交通拥挤和堵塞现象时常出现。如何让利用当今计算机和自动控制技术，有效地疏通交通，提高城镇交通路口的通行能力，减少交通事故是很值得研究的一个话题。目前，国内的交通灯一般设在十字路口，在醒目位置用红绿黄三种颜色的指示灯再加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。我国交通法规也对交通指挥信号灯做出规定：

（1）绿灯亮时，准行车辆，行人通行，但转弯的车辆不准妨碍执行的车辆和被放行的行人通行。

（2）黄灯亮时，不准车辆行人通行，但已越过停止线的车辆和已进入人行横道的行人，可以继续通行。

（3）红灯亮时，不准车辆，行人通行。

（4）绿色箭头灯亮时，准行车辆按箭头所示方向通行。

（5）黄灯闪烁时，车辆行人在确保安全的原则下可以通行。

信号灯的出现，使交通得到有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力和减少交通事故有明显效果。

交通灯显示时序的理论分析

下图所示为一种红绿灯规则的状态图。

图4.1 状态S1南北

直行通行图4.2 状态S2南北

左拐通行

共四种状态，分别设定为S1、S2

、S3、S4，交通灯以这四种状态为一个周期，循环执行如下图所示：

依据上述车辆行驶的状态图，可以列出各个路口灯的逻辑表如下表所示(其中逻辑值“1”代表直行通行，逻辑值“0”代表禁止通行，逻辑值“L ”代表左拐通行)：

S1的状态 E S W N 逻辑值 0 1 0 1 显示时间 正常模式下为40S

图4.3 状态S3东

西直行通行 图4.4 状态S4东

西左拐通行

图4.5 交通灯状态循环图

S2的状态 E S W N

逻辑值0 L 0 L

显示时间正常模式下为20S

S3的状态 E S W N

逻辑值 1 0 1 0

显示时间正常模式下为40S

S4的状态 E S W N

逻辑值L 0 L 0

显示时间正常模式下为20S

程序就是在上述四种状态下循环转化的。一个周期四个状态，在正常模式下共花

4.1交通管理的方案论证

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。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。设东西道比南北道的车流量大，指示灯燃亮的方案如表2。

60S 5S 80S 5S ……

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2

表2说明：

（1）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为60秒。

（2）黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。

（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，行人通行。时间为80秒。东西方向车流大通行时间长。

（4）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。

（5）此表可根据车流量动态设定红绿灯初始值。

目录

摘要 (2)

相关说明 (4)

第一章方案论证与设计 (5)

第二章系统硬件设计 (7)

第三章系统软件流程图设计 (12)

第四章系统软件程序设计 (16)

第五章系统仿真 (21)

第六章调试与功能说明 (22)

整机电路图 (23)

结束语 (24)

心得体会 (25)

参考文献 (26)

第一章 方案论证与设计

本设计以单片机为核心，以LED 数码管作为倒计时指示，根据设计的要求我们考虑了各功能模块的几种设计方案，以求最佳方案，实现实时显示系统各种状态，系统还增设了根据交通拥挤情况可分别设置主干道和次干道的通行时间，以提高效率，缓减交通拥挤。系统总体设计框图如图1-1所示。

交通灯控制的框图如下图所示，主要有控制电路、按键电路、晶振电路、复位电路、显示电路、电源电路等电路组成。

图1-1系统总体设计框图

时钟电路 复位电路

单片机 AT89C51

红绿灯装置

驱动装置

倒计时显示装置

一．电源提供方案

为使模块稳定工作，须有可靠电源。本次设计考虑了两种电源方案：

方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。

方案二：采用单片机控制模块提供电源。该方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。

综上所述，选择第二种方案。

二．显示界面方案

该系统要求完成倒计时功能。基于上述原因，本次设计考虑了两种方案：方案一：完全采用点阵式LED显示。这种方案功能强大，可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等，但实现复杂，且须完成大量的软件工作。

方案二：完全采用数码管显示。这种方案优点是实现简单，可以完成倒计时功能。缺点是功能较少，只能显示有限的符号和数码字符。根据本设计的要求，方案二已经满足了要求，所以本次设计采用方案二以实现系统的显示.

三．输入方案

这里同样讨论了两种方案：

方案一：采用8155扩展I/O口、键盘及显示等。该方案的优点是使用灵活可编程，并且有RAM及计数器。若用该方案，可提供较多I/O口,但操作起来稍显复杂。

方案二：直接在I/O口线上接上按键开关。因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的端口资源还比较多。

由于该系统是对交通灯及数码管的控制，只需用单片机本身的I/O口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用，故选择方案二。