模拟交通灯毕业设计

毕业设计

题目模拟交通灯

系别电气工程系

专业应用电子技术

班级电技0801 姓名

学号

指导教师

日期 2010年12月

设计任务书

设计题目：

模拟交通灯

设计要求：

1.用单片机设计一个模拟交通灯，在十字路口的两个方向上各设一组红绿黄橙灯（橙色灯代表左转信号）,显示顺序为：其中一个方向是绿灯、黄灯、红灯、橙灯,另一个方向是橙灯、红灯、黄灯、绿灯。

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.当各条路上任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：确定题目；查找和题目有关的资料；

第二周：查找资料，阅读资料；

第三周：结合实物写总体设计方案；

第四周：硬件选片和硬件设计；

第五周：软件设计；

第六周：上机调试；

第七周：写毕业设计；

第八周：毕业答辩。

指导教师（签名）：

摘要

随着社会经济的快速发展，人们的生活水平提高，拥有车辆的家庭越来越多，但随之而来的交通问题也成为政府关注的问题。

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。本人选择制作交通灯作为课题加以研究。分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合城乡交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，利用单片机89S51为核心部件，外加定时器、复位电路、晶振电路、显示电路等，设计一个比较符合交通规则的模拟交通灯，包括人行道，车行道、南北东西左转、应急车道，以及基本的交通灯的功能，同时给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的硬件电路设计方案。

关键词：交通灯，单片机，定时器

目录

1 方案选择 (1)

1.1交通灯的总体设计思路 (1)

1.2设计框图 (1)

1.3计时方案 (2)

1.4显示方案 (2)

1.5按键设计方案 (3)

2 硬件设计 (4)

2.1整体硬件原理 (4)

2.2单片机89S51的简介 (5)

2.3单片机附属电路 (7)

2.474LS373的功能 (8)

2.574LS07的功能 (9)

2.6数码显示——七段LED数码管 (10)

2.7键盘接口工作原理 (11)

3 十字交通灯的软件设计 (14)

3.1软件的设计 (14)

3.2程序流程图及程序介绍 (16)

4 测试、调试及结果分析 (23)

4.1状态灯显示测试 (23)

4.2整体电路调试 (23)

4.3结果分析 (24)

总结 (25)

致谢 (26)

参考文献 (27)

附录 (28)

1 方案选择

1.1 交通灯的总体设计思路

交通灯的控制主要是利用单片机，是单片机的一个典型应用，首先用发光二极管的亮与灭来模拟交通灯的各种运行状态。考虑交通灯的功能，东西南北各两组，一个十字路口至少需4组交通灯（每组是四个发光二极管）。指挥转弯和直行的关键，是设计控制交通灯的亮与灭。考虑南北、东西方向灯的亮灭规律相同，故可以考虑用四个两组交通灯来模拟实际北东运行的交通灯；东一组四个发光二极管，北一组四个发光二极管，分别用红、绿、黄、橙来指示直行和转弯。先南北直行红灯亮48秒，而后黄灯亮3秒，再直行绿灯亮30秒，黄灯亮3秒；然后南北转弯绿灯亮15秒，黄灯亮3秒，南北交通灯都亮红灯；东西交通灯以同样规律变化。可用中断计数器控制，来显示不同的二极管来模拟交通灯不同的状态。同时使用数码管来显示时间，提醒行人停止行走或准备行走。

(1)每次绿灯变红灯时，要求黄灯先亮3秒，黄灯亮时，绿灯灭。

(2)要求在绿灯亮（通行时间内）和红灯亮（禁止通行时间内）均有倒计时显示时间。所以基本符合现实功能，能够指挥车辆在十字路口完成左转和不同路口的直行。

1.2 设计框图

根据设计思路和设计要求,可得出总体框图如将单片机P0.0…P0.7口作为LED数码管的段码输入口，将P1.0…P1.5口作为LED数码管的位码输入口，做为倒计时显示时间；P2.0…P2.7口作为发光二极管的输出端，模拟红绿灯的运行状态；P1.6和P1.7接紧急按键，做为特殊情况用。

图1.1 总设计框图

1.3 计时方案

利用89S51内部的定时器/计数器进行中断定时，配合软件延时实现时的倒计时。该方案节省硬件成本，且能够使我们在定时器/计时器、中断及程序设计方面得到锻炼与提高。

1.4 显示方案

单片机技术中通常有两种显示方式：动态显示和静态显示

方案一：串行扩展，LED静态显示。

由于占用较多的接口，在单片机设计中常用串行扩展来完成。由于是串行接口，该方案占用接口资源少，并且显示亮度有保证，但硬件开销大，电路复杂，信息刷新速度慢，比较适用于并行接口资源较少以及对显示没有实时要求的场合。

方案二：LED动态显示。

动态显示的方案硬件连接简单，但动态扫描的显示方式需占用cpu较多的时间。在该系统中由于单片机除了显示红、绿灯的倒计时间没有太多的实时测控任务，故选用动态扫描方式。这种方案既满足系统功能要求，又减少了系统实现的复杂度。

权衡利弊，我决定采用方案二实现系统的显示功能。这种方案既满足系统功能要求，又减少了系统实现的复杂度。