基于51系列单片机的交通信号灯控制系统设计

文献检索作业

题目（中文）：基于51系列单片机的交通信号灯控制系统设计（英文）：Design of traffic signal lamp control system based on

51Series MCU

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完成日期2015年11月指导教师评分

上海师范大学天华学院2017届

毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）题目基于51系列单片机的交通信号灯控制系统设计

学生姓名学号

学院指导教师姓名

建议从以下方面填写：1.简述课题的作用和意义2.国内外的现状和发展趋势等情况(文献综述)，尚待解决的问题；3.重点介绍完成任务的可能思路、方案和计划；4.(工科类专业需填写)所需的主要仪器和设备等。

一、选题背景

当今，红绿灯安装在个个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这个技术在19世纪就已经出现了。

信号灯的出现，使得交通得以有效的管理，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。绿灯时通行信号灯，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非两一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆必需让合法的正在路口内行驶的车辆和过人行横线的行人优先通行。红灯是禁行信号灯，面对红灯的车辆必需在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已经十分接近停车线而不能安全停车的可以进入交叉路口！

意义：1、减少交通事故，增加交通安全。

2、缓和交通拥挤、堵塞，提高运行效率。

3、节约能耗，降低车辆对环境的污染。

二、历史背景、现状及发展趋势

1、历史背景：

1.1、1868年12月10日，历史上第一盏交通信号灯出现在英国威斯敏斯特议会大楼前，这个交通信号灯高约7米，在它的顶端悬挂着红、绿两色可旋转的煤气提灯，为了将红、绿两色的提灯进行切换，在这盏灯下必须要站立一名手持长杆的警察，通过皮带拉拽提灯进行颜色的转换，后来还在这盏信号灯的中间加装了红、绿两色的灯罩，前面有红、绿两块玻璃交替进行遮挡，白天不点亮煤气灯，仅以红、绿灯罩的切换引导人们前进或停止，夜晚则将煤气灯点燃，照亮红、绿两色灯罩。

1.2、1917年，美国盐湖城街道上首次出现了相互关联的交通信号系统，美国人在6条街道的路口设立了电动交通信号灯，并将它们互相连接，由一个岗亭内的警员统一控制颜色的转换。

1.3、1920年，美国密歇根州底特律一位名叫William Potts的警官在当时交通信号灯的基础上再次进行了改进，研制出了一种四面三灯的多功能交通信号灯，这种信号灯共分为四面，每面均竖立排列三盏灯，当时它的排列形式与功能已经与我们现在所熟知的信号灯大同小异，红灯与绿灯表示停止与通过，黄灯则表示“谨慎”。

1.4、此后几十年时间内，由于技术方面的限制，交通信号灯的切换一直沿用人工控制的方式，但随着1947年第一只晶体管诞生，1958年

第一块集成电路板诞生，人类在信息技术方面取得的突破与进步也为实现交通信号灯的完全自动化提供了条件。

2、现状：

城市交通状况我国城市交通面临的总体形势：城市化势头迅猛、机动车拥有量增长迅速、道路交通基础设施落后、交通结构和路网结构不尽合理、市民的交通法规意识和交通安全常识缺乏，交通管理措施不完善、管理效率低下、城市交通拥挤严重、社会消耗巨大、交通事故多发、汽车废气对城市环境污染严重。因此，在对我国城市交通目前的状况进行全面把握和详细解剖的基础上，探索解决我国城市交通问题行之有效的办法，展望城市道路交通的发展趋势和特点，探讨适合我国城市道路交通特点的道路交通管理发展战略，具有重要意义。而交通控制实际上属于交通管理的范畴，交通控制是交通管理的某一表现方式。将城市道路互相连起来构成道路交通网的城市道路平面交叉口，是造成车流中断、事故增多、延误严重的问题所在，是城市交通运输的瓶颈。交叉口的通行能力又是决定道路通行能力的关键所在，对城市交通网络的交叉口信号控制系统进行协调优化控制，对提高道路通行能力和服务水平具有重要意义。

3、发展趋势。

先进的交通控制系统在解决当今复杂的交通问题中发挥着越来越重要的作用，特别是随着今年来ITS——智能交通系统的迅速发展，先进的交通控制系统作为ITS的一个重要组成部分得到极大的应用。ITS在解决现代交通问题作出了巨大贡献。建立智能交通系统的目的有：

3.1、实现交通系统的高度信息化，

3.2、建立高效率的交通运输体系，

3.3、提高交通安全，

3.4、减少堵塞和行车延误，

3.5、降低交通运输对环境的影响。

因此可见，建立智能交通系统是现在城市交通信号控制的发展趋势。

三、设计任务：

1、设计思路

1.1、正常情况下运行主程序，采用0.5秒延时子程序的反复调用来实现各种定时时间；

1.2一道有车而另一道无车时，采用外部中断1方式进入与其相适应的中断服务程序，并设置该中断为低优先级中断；

1.3有紧急车辆通过时，采用外部中断0方式进入与其相适应的中断服务程序，并设置该中断为高优先级中断，实现中断嵌套。

2、软件设计过程

主程序采用查询方式定时，由R2寄存器确定调用0.5S延时子程序的次数，从而获取交通灯的各种时间。子程序采用定时器1方式1，查询式定时，定时器定时50ms，R3寄存器确定循环10次，从而获取0.5S的延时时间。一道有车而另一道无车的中断服务程序首先要保护现场，因而需用到延时子程序和P1口，，故需保护的寄存器有R3、P1、TH1和TL1。保护现场时还需关中断，以防止高优先级中断（紧急车辆通过所产生的中断）出现时导致程序混乱。然后，关中断，恢复现场，再开中断，返回主程序。紧急车辆出现是的中断服务程序也需要保护现场，但无需关中断（因其为高优先级中断），然后执行相应的服务，待交通灯信号出现后延时20S，确保紧急车辆通过交叉路口。然后，恢复现场，返回主程序。交通信号灯模拟控制系统主程序及中断服务程序的流程图如下所示。

开始——初始化——P1.2绿P1.3红——延时75S——P1.1黄、P1.3红——延时5S ——P1.2红、P1.3绿——延时55S——P1.4黄、P1.3红——延时5S。

2.1、LED红绿灯显示