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编号

四川交通职业技术学院毕业设计交通信号灯的设计

系别：机电工程系

专业：电气自动化技术

班号：电气13-2班

学生姓名：蒋少武

学生学号：20132463

指导教师：方建华

四川交通职业技术学院

2015年 12月16日

目录

摘要2引言3 1单片机硬件系统4

1.1什么是单片机4

1.2MCS-51单片机的内部组成4

1.3单片机时钟电路6

1.4单片机复位电路7 2编程软件及仿真软件的使用8

2.1Keil C51软件的使用8

2.1.1启用8

2.1.2建立工程文件9

2.1.3建立并添加源文件10

2.1.4配置工程属性13

2.2ISIS Professional仿真软件的使用14

2.2.1简介14

2.2.2界面介绍14

2.2.3设计过程16

2.2.4添加程序18 3交通信号灯的设计思路19

3.1设计要求19

3.2电路及电气元件19 3程序的设计与调试21

4.1交通灯控制程序流程图21

4.2程序设计22

4.3调试24 4总结24参考文献25附录25

摘要

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。

本系统采用单片机AT89C51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。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以及倒计时时间。

本设计系统由单片机I/O口扩展系统、交通灯状态显示系统、LED数码显示系统、复位电路等几大部分组成。系统除基本的交通灯功能外，还具有倒计时等功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。

软件上采用C51编程，主要编写了主程序，LED数码管显示程序等。经过整机调试，实现了对十字路口交通灯的模拟。

关键字：单片机 AT89C51 LED 交通灯

引言

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。但这一技术在19世纪就已出现了。

1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两块以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。

1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。

1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，当车辆接近时,红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下喇叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。

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。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直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。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。

随着经济的发展，交通运输中出现了一些传统方法难以解决的问题。道路拥挤现象日趋严重，造成的经济损失越来越大，并一直保持大比例的增长。现在交通系统已不能满足经济发展的需求。由于生活水平的提高，人们对交通运输的安全性及服务水平提出了更高的要求。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。

中国车辆数量不断增加，交通控制在未来的交通管理中起着越来越重要的作用。智能交通灯的管理比重修一条马路无论在经济、交通运行速率上都有很好的效益、更加节约资源。使交管人员有更多的精力投入到管理整个城市交通，,为创造美好的城市交通形象发挥更多的作用。控制带来更大的经济和社会效益

1单片机硬件系统

单片机的工作就是执行用户程序、指挥各部分硬件完成既定的任务。如过一个单片机芯片没有烧录用户程序，那么它就不能工作，可是，一个烧录了用户程序的单片机芯片，给它上电后就能工作吗？也不能，原因是除单片机外，单片机能够工作的最小电路还包括时钟和复位电路，通常称为单片机最小系统电路。

1.1什么是单片机

单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)简称单片机,是指集成在一个芯片上的微型计算机,它的各部分功能部件,包括CPU、存储器、基本输入/输出接口电路、定时/计数器和中断系统等，都制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机，单片机内部基本结构如图1-1所示。

图1-1单片机内部基本结构

单片机应用系统由硬件和软件两部分组成，二者相互依赖，缺一不可。硬

，，，件是应用系统的基础软件是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用控制其按照一定的顺序完成各种时序、运算动作，从而实现应用系统所要求的任务。单片机应用系统设计人员必须从硬件结构和软件设计两个角度来深入了解单片机，将二者有机的结合起来，才能开发出具有特定功能的单片机应用系统。

1.2MCS-51单片机的内部组成

本次设计使用目前最为广泛的MCS-51系列8位单片机，介绍单片机的硬件结构、工作原理及应用的设计。

89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。