十字路口智能交通灯的设计说明

题目十字路口智能交通灯

系别电气工程系

专业电气自动化技术

班级电气0802

学号 08040224

指导教师

日期 2010年12月

设计任务书

设计题目：

十字路口智能交通灯

设计要求：

1.在十字路口的两个方向上各设一组红绿黄灯,显示顺序为：其中一个方向是绿灯、黄灯、红灯,另一个方向是红灯、绿灯、黄灯。

2.设置一组数码管,以倒计时的方式显示允许通过或禁止通行的时间,其中左转灯、绿灯、黄灯、红灯的持续时间分别是15S、30S、3S、48S。

3.当各条路上常意一条出现特殊情况,例如消防车、救护车或其他需要优先放行的车辆时,各方向上均是红灯亮,倒计时停止,且显示数字在闪烁,当特殊运行状态结束后,控制器恢复原来状态,继续正常运行。

设计进度要求：

第一周: 选定设计题目，查找、搜集相关资料。

第二周：分析设计原理。

第三周：项目硬件设计。

第四周: 项目软件设计。

第五周: 利用实验台进行模拟仿真。

第六周：整理资料。

第七周：撰写毕业论文。

第八周：毕业答辩。

指导教师（签名）：

摘要

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入。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。

交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过PA口输出，显示时间直接通过8255的PC口输出至双位数码管）；车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。

本设计是在熟练掌握单片机及其仿真系统使用方法基础上，综合应用单片机原理、微机原理等课程方面的知识，设计一个采用89S51单片机控制的交通灯控制电路。该设计结合实际情况给出了一种简单低成本城市交通灯控制系统的硬件及软件设计方案、各个路口交通灯的状态循环显示，并对程序流程图进行详细讲解分析。

硬件的设计采用89S51单片机为核心器件。并辅助复位电路，驱动电路，数码管及晶体管显示部分。通过中断扩展实现交通灯系统特殊情况的转换。利用74LS244作为断码驱动器，74LS07作为位码驱动，LED七断数码管作为计时显示用，用发光二极管指示交通的通行，用按键进行紧急事件的发生，使两个方向都亮红灯，绿灯亮通行，红灯亮停止通行。

本设计利用定时器进行定时，使定时器工作于方式一定时50ms，配合软件计数器，调用中断程序使定时器定时20次，达到定时1S的目的，同时调用显示程序，显示倒计时的时间，用单片机Intel89S51作为核心部件,8路74ls244总线驱动器作为字形驱动芯片和6路驱动74ls07位选码作为中心器件来设计交通灯控制器，实现了交通灯的控制，显示时间直接通过89S51的P0、P1口输出；交通灯信号通过P3口输出；按件通过p3口输入，本交通灯系统简单，实用性强，成本低，使用维护方便，软件功能强，运行稳定可靠等优点。

关键词：单片机，交通灯，位码，段码，显示

目录

摘要 .............................................................................................................................. II 1 单片机的发展及应用 . (1)

1.1 单片机的发展 (1)

1.2 单片机的应用 (1)

2 芯片简介 (3)

2.1 MSC-51芯片简介 (3)

2.2 8255芯片简介 (6)

2.3 74LS373简介 (7)

3 系统硬件设计 (8)

3.1交通管理的方案论证 (8)

3.2系统硬件设计 (8)

3.3 系统总框图 (9)

3.4交通灯硬件线路图 (9)

3.5 系统工作原理 (10)

4 控制器的软件设计 (12)

4.1 每秒钟的设定 (12)

4.2 计数器初值计算 (12)

4.3 计算公式 (12)

4.4 １秒的方法 (12)

4.5相应程序代码 (13)

4.6 软件延时 (13)

4.7 8051并行口的扩展 (14)

4.8显示原理 (15)

4.9 8255输出信号与数码管的连接 (15)

4.10 8255与8051的连接 (16)

5 程序设计 (17)

5.1流程图如图5.1所示 (17)

5.2 程序源代码 (18)

6 系统调试 (25)

结论 (26)

致 (27)

参考文献 (28)

1 单片机的发展及应用

1.1 单片机的发展

单片微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是一种非常活跃和颇具有生命力的机种。单片微型计算机简称单片机，特别适用于工业控制领域，因此又称为微控器。

1971年微处理器研制成功不久，就出现了单片微型计算机即单片机，但最早的单片机是1位的，处理能力有限。

单片机的发展分为4个阶段：

第一阶段（1974—76年）：单片机初级阶段。因为受工艺限制，单片机采用单片的形式而且功能比较简单。例如美国仙童公司生产的F8单片机，实际上只包括了8位CPU，64个字节的RAM和2个并行接口

第二阶段（1976—78年）：低性能单片机阶段。以Intel公司生产的MCS——48系列单片机为代表，该系列单片机片集成有8位CPU，8位定时器/计数器，并行I/O接口，RAM和ROM等，但是最大的缺点就是无串行接口，中断处理比较简单而且片RAM和ROM容量较小，且寻址围不大于4KB。

第三阶段（1978—83）高性能单片阶段这个阶段推出的单片机普遍带有串行接口。多级中断系统，16位定时器/计数器，片ROM，RAM容量加大，且寻址围可达64KB，有的片还带有A/D转换器。

第四阶段（1983年至今）8位单片机巩固发展以及16位单片机，32 位单片机推出阶段。此阶段的主要特征是：一方面发展16位单片机，32位单片机及专用型单片机；另一方面不断完善高档8位单片机，改善其结构，增加片器件，以满足不同的客户要求。

1.2 单片机的应用

单片机的应用很广，分别在以下领域中得到了广泛的应用。

工业自动化：在自动化技术中，无论是过程控制技术、数据采集技术还是测控技术，都离不开单片机。在工业自动化的领域中，机电一体化技术将发挥愈来愈重