西安科技大学51单片机交通灯系统课程设计报告

电控学院

单片机课程设计报告

院（系）：电气与控制工程学院

专业班级：10级测控1班

课题名称：基于单片机的交通信号灯系统

姓名：

指导老师：王建刘晓荣

2013年7月18日

目录

摘要 (1)

1 绪论 (2)

1.1 交通信号灯的起源及发展 (2)

1.2 交通信号灯的概述 (2)

1.3 单片机概述 (3)

1.4 芯片介绍 (3)

2 课题分析 (6)

2.1 功能要求 (6)

2.2 设计思路 (7)

3 系统总体设计 (8)

3.1 硬件实现 (8)

3.2 软件实现 (8)

4 硬件设计 (9)

4.1 控制器选择 (9)

4.2 输入电路 (9)

4.3 输出电路 (9)

4.4 控制电路 (10)

4.5 报警电路 (10)

4.6 电源选择 (10)

5 软件设计 (11)

5.1 交通信号灯显示程序设计 (11)

5.2 LED倒计时显示程序设计 (11)

5.3 紧急事件中断子程序设计 (12)

5.4 夜间模式中断子程序设计 (13)

6 心得体会 (14)

参考文献 (16)

附录 (17)

附录一：电气原理图 (17)

附录二：实物图 (17)

附录三：程序 (18)

摘要

交通信号灯是交通信号中的重要组成部分，是道路交通的基本语言。交通信号灯由红灯（表示禁止通行），绿灯（表示允许通行），黄灯（表示警示）组成。本文根据现有交通信号灯的运行情况设计了一种智能交通信号灯控制系统。本设计系统采用了MCS-51单片机进行交通路口的交通信号灯的管理。它采用简单的硬件电路模拟交通信号灯的交替变换，配合MCS-51单片机完成了不同状况下对应的工作方式（正常模式，夜间模式），还设置了紧急事件报警和处理功能。本系统设计先制作了硬件电路，然后对系统软件进行了设计，其中包括以下几个部分：主程序，时间和交通信号灯的显示子程序以及中断子程序。系统软件和硬件联合调试成功，效果良好。

关键词：MCS-51单片机；交通信号灯；工作方式。

1 绪论

1.1 交通信号灯的起源及发展

红绿灯（交通信号灯）是以规定时间交互更迭的光色讯号，设置于交岔路口或其它特殊地点，用以将道路通行权指定给车辆驾驶人与行人，管制其行止及转向的交通管制设施。以红、黄、绿三色灯号或辅以音响，指示车辆及行人停止、注意与行进。

红绿灯的起源可追溯到19世纪初的英国。那时，在英国的约克城，着红装的女人表示“已婚”，而着绿装的女人则是“未婚”。当时，伦敦议会大厦前经常发生马车轧人的事故。受红绿装启发，英国机械师德·哈特于1868年设计了红、绿两色的煤气交通信号灯，由一名手持长杆的警察通过牵动皮带来转换灯的颜色。可惜的是，这盏灯的历史只有23天，中断的原因是煤气灯突然爆炸使一位警察殉职。

1914年，克里夫兰市率先在街道中恢复交通信号灯，随后纽约、芝加哥等城市也开始出现。这时的交通信号灯已从煤气进化为电气，这与现代的交通信号灯已经没有多少差距，除了信号灯本身，美国人还完善了信号控制系统。

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：绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以相应的直行、左转弯或右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆，过人行横道的行人更要优先通行；红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须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，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。此后，这一规定在全世界开始通用。

红绿灯作为城市道路交通资源的分配器，科学的设置才是确保有序交通秩序的应有之义。然而，红绿灯设置不合理，或维护不当现象时有发生，甚至造成严重的交通事故。

随着红绿灯的普及，各式各样的人性化的创意红绿灯也在各国层出不穷。自助红绿灯、触摸红绿灯、语音红绿灯等接连出现。

1.2 交通信号灯的概述

道路交通信号灯是交通安全产品中的一种类别，是为了加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具。适用于十字、

丁字等交叉路口，由道路交通信号控制机控制，指导车辆和行人安全有序地通行。

交通信号灯的种类主要有:机动车道信号灯,人行横道信号灯,非机动车道信号灯,方向指示信号灯,移动式交通信号灯,太阳能闪光警告信号灯,收费站天棚信号灯。

交通信号灯是交通信号指挥中的重要组成部分，是道路交通的基本语言。交通信号灯由红灯（表示禁止通行）、绿灯（表示允许通行）、黄灯（表示警示）组成。分为：机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯。广泛用于公路交叉路口，弯道、桥梁等存有安全隐患的危险路段，指挥司机或行人交通，促进交通畅通，避免交通事故和意外事故发生。

1.3 单片机概述

单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和并行I/O接口、中断系统、时钟电路等。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。

单片机经过1、2、3、三代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。

1.4 芯片介绍

8051单片机包含中央处理器、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：

•中央处理器：

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。