基于单片机的智能交通红绿灯控制系统设计

1选题背景

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。

信号灯的出现，使交通得以有效管制，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。在交通中管理引入单片机交通灯控制代替交管人员在交叉路口服务，有助于提高交通运输的安全性、提高交通管理的服务质量。并在一定程度上尽可能的降低由道路拥挤造成的经济损失，同时也减小了工作人员的劳动强度。

关键词：AT89C51;7448，LED

2方案论证

2.1设计任务

设计基于单片机的智能交通红绿灯控制系统，要求能通过按键或遥控器设置系统参数，系统运行时，“倒计时等信息”能通过数码管或点阵发光管显示，设计时应考虑交通红绿灯控制的易操作性及智能性。以单片机的最小系统为基础设计硬件，用汇编语言、或C语言设计软件。通过本设计可以培养学生分析问题和解决问题的能力，掌握Mcs51单片机的硬件与软件设计方法，从而将学到的理论知识应用于实践中，为将来走向社会奠定良好的基础。

东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示灯，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，黄灯亮时车辆及行人小心通过。红灯的设计时间为45秒，绿灯为40秒，黄灯为5秒。

2.2 方案介绍

方案1设计思想：

采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器，选择一个单片机，其内部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状

态的转换，由于每一个模块的计数多不是相同，这里的各模块是以预置数和计数器计

数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输

入要产生相应状态的下一个状态的预置数，如图中A道和B道,分别为次干道的置数选

择和主干道的置数选择。

方案2 设计思想：

由两个传感器监视南北方向即A道与东西方向即B道的车辆来往情况，设开关K=1

为有车通过，K=0为没有车通过。则有以下四种情况：

Ka=1时：Kb=0，表示A有车B没有车，则仅通行B道：

Kb=1,表示A有车B有车，则优先通行A道；

Ka=0时：Kb=0表示A没有车B也没有车，同样优先通行A道；

Kb=1表示A没有车B有车，则仅通行B道。

方案比较：

方案1用了模块设计，而方案2采用逻辑设计，相比之下1有较强的可读性和较强

的可修改性，而2则在设计上显得较简单，设计纯朴，便于测试，它的优势则在于提供

了一条较为便捷的解决方案。2首先将许多逻辑关系简化到极点，而后将其一起集成用

较少的芯片去完成所需功能。

我们最终的设计应该尽量使用模块化设计。对工程设计人员来说，将来的产品无论

从修改还是升级考虑对有好处，但另外我们又需将设计简单化，因此我觉得在设计初期

尽可能的简单化设计，而一旦设计的各项测试通过了，在有可能的条件下将设计模块化，

所以本设计以第一方案为主进行。

我们最终的设计应该尽量使用模块化设计。对工程设计人员来说，将来的产品无论

从修改还是升级考虑对有好处，但另外我们又需将设计简单化，因此我觉得在设计初期

尽可能的简单化设计，而一旦设计的各项测试通过了，在有可能的条件下将设计模块化，

所以本设计以第一方案为主进行。

3 交通灯系统硬件设计

3.1 单片机概述

单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。单片机是把包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。

通常，单片机由单个集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

3.2 系统构成

电路板一块，AT89S51单片机一片，7448芯片2片，七段数码管八个。发光二极管20个（8个绿的，8个红的，4个黄的用于交通控制），100欧姆电阻20个，2个按键，2个开关，51K欧姆电阻2个，5V 稳定电源1个，3个电容2个单刀单掷开关等。

系统结构框图:

图3-1 系统结构框图

系统工作流程：

（1）程序初始，通过两个传感器来判断南北与东西方向车辆通行情况。

(2) 情况判定后由AT89S51单片机p1口及部分p2口输出二进制信号控制红绿黄灯亮的情况。

(3) 确定那些灯亮后，由对应的七段数码管来进行到计时显示。由p0口输出来控制七段数码管的显示，而p2口的高四位则用来控制数码管显示时的个位和十位（4）系统是否需要紧急工作状态，而此任务由外部中断来实现。

（5）LED采用5V的直流电来驱动，低电平。

3.3芯片选择与介绍

3.3.1 AT89S51芯片

选用的AT89S51与同系列的AT89C51在功能上有明显的提高，最突出是的可以实现在线的编程。用于实现系统的总的控制。其主要功能列举如下：

1) 为一般控制应用的 8 位单片机

2) 晶片内部具有时钟振荡器（传统最高工作频率可至 33MHz）

3) 内部程式存储器（ROM）为 4KB

4) 内部数据存储器（RAM）为 128B

5) 外部程序存储器可扩充至 64KB

6) 外部数据存储器可扩充至 64KB

7) 32条双向输入输出线，且每条均可以单独做 I/O 的控制

8) 6 个中断向量源

9) 2 组独立的 16 位定时器

10) 1 个全双工串行通信端口

11) 8751 及 8752 单芯片具有数据保密的功能

12) 单芯片提供位逻辑运算指令