单片机模拟交通灯系统带多功能加蜂鸣器含源代码仿真图

单片机课程设计论文

摘要

本系统由单片机系统、键盘、LED 显示、蜂鸣器、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。

本设计是单片机控制的交通灯控制系统。单片机即单片微型计算机。由RAM，ROM，CPU构成，其集定时、计数和多种接口与一体的微控制器。它体积小、成本低、功能强，广泛的应用于只能产业和工业自动化上。而51系列单片机是各类单片机中最为典型和富有代表性的一种。

本设计的意义在于通过具体控制系统的设计，掌握微机控制系统设计的一般方法和处理问题的思路，特别是一些常用的技术手段。使大家能在实践教学环节中，积累设计经验，开拓思维空间，全面提高个人的综合能力。

红绿灯控制是智能交通系统的一个重要部分，本文给出了一个用单片机控制的简易交通红绿灯自动控制系统。该系统适用于十字路口，并对放行和禁行时间进行倒计时显示（秒）。

在车辆通行繁忙的十字交叉路口设置的交通灯控制系统，其特点是：道路较窄而车流量较大，主干道，支干道的车辆通行时间不等，，同时设有道路应急控制。具体的情况是：在正常的情况下，东西支干道通行时间为20秒，南北主干道通行时间为30秒，每个方向在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道。并且能够在人工监控状态下，如果一道有车而另一道无车，交通灯控制系统能立即让有车道放行。而且有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行。

关键字：单片机红绿灯 AT89C51 Proteus仿真

目录

1 概述

1.1课题名称 (3)

1.2设计要求 (3)

1.3设计意义 (3)

2 系统总体方案及硬件设计

2.1芯片的选择与简单介绍 (4)

2.2工作原理 (6)

2.3电路原理图 (7)

2.4单片机最小系统 (7)

2.5时间显示电路 (8)

2.6交通灯电路 (9)

3 软件设计

3.1整体系统分析 (9)

3.2相关参数计算 (10)

3.3程序流程图 (10)

4 Proteus软件仿真

4.1系统仿真电路图 (11)

4.2仿真结果分析 (12)

5课程设计体会 (12)

6参考文献 (14)

附1：元器件清单 (15)

附2：系统原理图 (15)

附3：程序清单 (16)

1 概述

1.1课题名称

单片机控制的交通灯控制系统设计

1.2设计要求

1）南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30秒、支干道每次通行间为20秒，时间可设置修改；

2）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；

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显示器进行显示（采用计时的方法）；

4）一道有车而另一道无车（实验时用开关 K0 和 K1 控制），交通灯控制系统能立即让有车道放行；

5）有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，A、B道均为红灯，紧急车由K2 开关模拟；

6)有盲人禁行模式，东西南北红灯亮时蜂鸣器响。

1.3设计意义

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。

3.没有考虑盲人过马路问题，可以加上蜂鸣器使盲人听到“红灯”。

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。

2 系统总体方案及硬件设计

2.1芯片的选择与简单介绍

主控芯片采用AT89C51单片机（其管脚图如图1所

示）。单片机，亦称单片微型计算机。它是把中央处理

器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）、

输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在

一块集成电路芯片上的微型计算机。计算机的产生加快

了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。于是，微

型计算机（即单片机）在这种情况下诞生了。纵观生活

的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的

控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化

过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用

图1

的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。

单片机以体积小、功能全、性价比等诸多优点而独具特色，在工业控制、尖端武器、通信设备、家用电器等嵌入式应用领域中独占鳌头。如果说C语言程序设计课程设计的基础课，那么单片机以其系统硬件构架完整、价格低廉、学生能动手等特点，成为工科学生硬件设计基础课。

MCS-51单片机是指由美国INTEL公司（大名鼎鼎的INTEL）生产的一系列单片机的总称，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS-51系列单片机。

8051单片机包含中央处理器（CPU）、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线,现在我们分别加以说明：

1.中央处理器（CPU）

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（RAM）

8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能