交通灯课程设计讲解

设计题目：基于单片机的模拟交通灯控制院系：电气工程系

专业：城轨电子1班

年级： 2012级

姓名：凌洁

指导教师：黎松奇

西南交通大学峨眉校区

年月日

课程设计任务书

专业城轨电子本姓名凌洁学号 20128085 开题日期：2014年 11 月 17 日完成日期： 2014年12月17日题目基于单片机的模拟交通灯控制

一、设计的目的

本次设计的智能交通灯系统采用Proteus设计与仿真，程序的编译与调试采用Keil C51来实现。单片机原理、模拟和数字电路等方面的知识，基于Protues软件设计出一台交通信号灯，模拟路口交通信号。

二、设计的内容及要求

要求用51单片机设计一个智能交通灯控制系统，使其能模仿城市十字路口交通灯的功能，并对满足特殊的控制要求。该系统的具体功能要求如下：

该控制系统能控制东西南北四个路口的红黄绿灯正常工作。东西和南北方向分时准行和禁行。

1）交通信号灯能够控制东西、南北两个方向的交通，红绿黄灯用对应颜色的发光二极管代替；

2）用四个2位数码管分别显示东、南、西、北方向的通行时间，东西或南北通行时间为25秒，红绿灯切换中间黄灯亮5秒。

三、指导教师评语

四、成绩

指导教师 (签章)

年月日

目录

一、引言 (4)

二、设计方案与思路简述 (4)

1、内容简述： (4)

2、设计思路 (5)

三、单元电路设计 (7)

1.数码显示管与LED灯模块 (7)

2、 C51引脚图 (7)

3、时钟电路 (8)

4 、复位电路 (8)

四、总体设计 (9)

1. AT89C51芯片简介 (9)

2、原理框图： (12)

3、详细设计 (13)

4、软件框图 (20)

四、程序及注释 (21)

1、解释状态 (21)

2、附录清单 (22)

附录1：程序清单 (22)

五、调试运行 (27)

六、涉及资料及参考文献 (28)

七、心得体会 (28)

一、引言

在城市生活中，交通灯作为管理交通、调协车辆的一个便捷的手段，起着很大的作用。各种交通工具、行人都要根据交通灯的变化来决定是否前行，通行的时间的规定协调了它们的步伐，极大的减少了由于交通混乱引起的各种事故的发生。交通灯是现代交通非常重要的一个组成部分，一套好的交通灯系统往往对提升城市交通运输效率，降低事故发生率有至关重要的影响。

本系统由单片机系统、交通灯演示系统、按键系统、中断系统以及时钟电路、复位电路组成。本文设计的智能交通灯系统采用Proteus设计与仿真，程序的编译与调试采用Keil C51来实现。

本文所设计的智能交通灯采用了单片机AT89C51,选用了LED灯和多位数码管来模拟显示的交通灯切换状态。本系统除了实现最基本的交通灯功能以外，还有用来应对紧急情况的功能，这就是中断系统所实现的在有特定需要的情况下实现对交通灯状态的控制。对于提高城市交通效率有非常重要的作用。

因此，一个完善的交通系统中，交通灯是必不可少的设备，一个完善的交通灯程序会更有效的管理当前道路中出现的实际情况，使车辆、行人的行进变得更顺畅、更和谐。

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，如何利用当今计算机和自动控制技术，有效地疏导交通，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课题。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加上一个倒计时的显示器来控制行车。

二、设计方案与思路简述

1、内容简述：

此课程设计运用所学单片机原理、模拟和数字电路等方面的知识，基于Protues软件设计出一台交通信号灯，模拟路口交通信号。流程如下：

25S 5S 25S 5S ……

东西道红灯亮红灯亮绿灯亮黄灯亮……

南北道绿灯亮黄灯亮红灯亮红灯亮……

1）交通信号灯能够控制东西、南北两个方向的交通，红绿黄灯用对应颜色的发光二极管代替；

2）用四个2位数码管分别显示东、南、西、北方向的通行时间，南北通行时间为25秒，东西通行时间为15秒红绿灯切换中间黄灯亮5秒。然后，交替循环。

在此部分LED灯将配合红黄绿灯的发光时间显示数据，对于每个数据将使用定时器来实现定时1秒，当1秒时间到达，LED上显示的时间自动减1，当时间减至为0，交通灯变换红黄绿灯。

设定东西南北走向的十字路口，如下图：

由生活常识可知，十字路口中，东西南北各三盏灯，每三盏分别为红、黄、绿三种颜色。

而实际情况下，东西方向灯亮灭一致，南北方向灯亮灭一致，故只需要按东西为一组，南北为一组，两组交错亮灭来设计控制系统，即可达到交通灯系统的控制目的。根据以上分析那么只需要控制东南或者西北六盏灯亮灭规律就能实现控制，另外两组对应一致就行了。

根据设计要求，要求东西或者南北通行25秒，红绿灯切换中间黄灯亮5秒。那么要求绿灯亮放行，放行线，绿灯持续亮（通行时间）15秒，黄灯亮（警告提醒时间）5秒，红灯亮禁止通行，禁止线，为15秒。

2、设计思路

基于完成以上任务分析，由本学期所学关于单片机的中断系统和定时/计数器的相关知识及应用，我们知道对于红、绿、黄两组各三盏灯的控制，可以通过

把这六盏灯分别接到单片机的六个输出引脚，若用P1口进行输出，则分配如下：

A T89C51

1 2 3 5 6 7

P1.0P1.1P1.2P1.4P1.5P1.6

L1 L2 L3 L4 L5 L6

(东西红灯) （东西黄灯）（东西绿灯）(南北红灯) （南北黄灯）（南北绿灯）

LED显示分布

具体如下：

图2.2.1

通过对P1口P0~P5编程从而实现控制。而时间的各盏灯的熄灭时间的延时

情况，则用定时/计数和中断结合应用实现控制。

而输出的时间显示则每个方向分别用两个发光二极管显示，十位接在P0

口，个位接在P2口，对P0口P2口编程即可实现控制。