单片机课程设计报告 - 十字路口交通灯控制

宁夏大学新华学院课程考核

绪论

主要内容：

随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，他怀着“科学救国”的抱负到美国深造，在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯而正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一身冷汗。回到宿舍，他反复琢磨，终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族，遍及全世界陆、海、空交通领域了。

交通灯控制器设计主要功能是用单片机控制LED灯模拟指示。模拟东西南北方向的十字路口交通灯信号控制情况。以89C51单片机为核心芯片，采用中断方式实现控制。本模拟系统由单片机硬/软件系统，两位8段数码管和LED灯显示系统。和复位电路控制电路等组成，较好的模拟了交通路面的控制。

基本要求：

利用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红、绿、黄灯交替点亮和熄灭，并且用4只LED数码管显示十字路口两个方向的剩余时间。要求能用按键设置两个方向的通行时间（绿、红等点亮的时间）和暂缓通行时间（黄灯点亮的时间）。

系统的工作应符合一般交通灯控制的要求。

参考文献：

[1] 张毅刚，彭喜元编著.《单片机原理与应用设计》

[2] 郭天祥编著.《新概念51单片机C语言教程：入门、提高、开发、拓展全攻略》

[3]编写本课程设计内容的软件设计（包含程序流程图和对程序注释）。

[4]硬件实验部分可选用实验箱测试或Proteus仿真软件实现。

目录

1 绪论 (2)

1.1主要内容 (2)

1.2 基本要求 (3)

1.3 参考文献 (3)

2 设计方案简介 (5)

3 系统需求分析 (6)

4 单片机概述 (6)

5 本设计的简要概述 (7)

6 本设计主要包括几个主要的元件 (8)

7 模块设计 (9)

7.1硬件原理图 (9)

7.2软件系统结构图 (10)

7.3软件流程图 (10)

8 源程序 (12)

9 主要函数说明 (33)

对本设计的简单评述 (34)

附录A (35)

附录B (35)

设计方案简介：

交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，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。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。本设计系统由单片机I/O口系统、交通灯状态显示系统、复位电路等几大部分组成。系统具有基本的交通灯功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。本设计系统利用单片机的工作原理设计一个十字路口交通信号灯，要求东、西、南、北四个方向各有红黄绿色三个灯，当东西方向亮绿灯时，南北方向红灯亮起；反之，如果南北方向亮绿灯，同时东西方向亮绿灯；绿灯亮时车辆行驶，红灯亮时车辆停止。即在同一时间内保证只有两个对应方向的车辆可以行驶。本设计系统软件上采用Keil uVision3、Proteus。使用C51编程，主要编写了主程序、中断子程序、延时子程序、数码管显示子程序、交通控制子程序、矩阵键盘子程序。本设计系统经过整机调试，实现了对十字路口交通灯运作与设置的模拟。

系统需求分析：

本设计系统单片机89C51为中心器件来设计交通灯控制器，系统实用性强、操作简单、扩展性强、成本较低。本设计就是采用单片机模拟十字路口交通灯的各种状态显示。利用单片机完成交通信号灯控制器的设计，该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，数码管显示剩余时间。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯，8 管共阴极数码管显示剩余时间，矩阵键盘用来设置交通灯的显示时间和状态。

单片机概述：

单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。

本设计的简要概述：

本设计系统利用单片机的工作原理设计一个十字路口交通信号灯，要求东、西、南、北四个方向各有红黄绿色三个灯，当东西方向亮绿灯时，南北方向红灯亮起；反之，如果南北方向亮绿灯，同时东西方向亮绿灯；绿灯亮时车辆行驶，红灯亮时车辆停止。

说明：南北方向红绿灯时间：红灯 15s 绿灯 15s 黄灯5s 东西方向红绿灯时间：红灯 20s 绿灯 10s 黄灯5s

按键1：暂停

按键2：设置时间按钮

按键3：设置完成重启

按键4:测试交通灯各个设备的好坏

按键5:设置南北绿灯时间 +

按键6:设置南北黄灯时间 +

按键7:设置南北绿灯时间 - 保证交通合理，绿灯最小值计时3s，绿灯不再减少

按键8:设置南北黄灯时间 -

按键9:设置东西绿灯时间 +

按键10:设置东西黄灯时间 +

按键11:设置东西绿灯时间 -

按键12:设置东西黄灯时间 -

按键13:南北紧急情况:南北绿灯常亮东西红灯常亮

按键14:东西紧急情况:东西绿灯常亮南北红灯常亮

本设计主要包括几个主要的元件：

1.AT89C51：