电工电子课程设计_自动红绿灯控制系统设计

理工学院

课程设计说明书

课程名称电工学

设计题目自动红绿灯控制系统

专业

班级

姓名

2010年12 月 26 日

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，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。

十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动控制

系统。交通信号灯控制方式很多。本系统以MSC-51系列单片机

AT89C52为中心器件来设计交通灯控制器，通过编写相应的程序，供单片机执行，基本上实现了红绿灯定时红、黄、绿三灯之间的自动、定时转换，并通过七段数码管将时间显示出来，模拟现实中的十字路口红绿灯工作实况的功能。系统实用性强、操作简单、扩展功能强。

关键字：单片机交通信号灯自动控制

目录

1. 引言 (4)

2. 单片机概述 (5)

3. MCS-51系列单片机 (6)

3.1 MCS-51系列单片机的特点 (6)

3.2 关于AT89C52 (7)

3.2.1 AT89C52的部结构 (7)

3.2.2 AT89C52特殊端口说明 (9)

4．红绿灯控制系统组建 (12)

4.1电路需求分析 (12)

4.2．电路连接设计 (13)

4.3编写程序 (15)

总结 (20)

参考文献 (21)

1.引言

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[1]。这是世界上最早的交通信号灯。后来经过100多年的发展，信号灯不断改善、更新，在道路交通领域发挥了极其重要的作用。

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[2]。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。

本文设计的自动红绿灯控制系统，基于AT89C52单片机，简洁、完整的实现了交通灯的自动控制过程，现通过该设计模拟十字路口交通灯在短时间自动转换，控制过往车辆的流通。

2. 单片机概述

单片机是一种集成在电路芯片，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/计时器等功能（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计算机系统。

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，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。

单片机经过1、2、3、3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，部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。

3. MCS-51系列单片机

MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O 口，中断口线与P3口线复用。引脚图如图1所示。

图1 MCS-51引脚图3.1MCS-51系列单片机的特点

MCS-51单片机作为微型计算机的一个分支，与一般的微型计算机没有本质上的区别，同样具有快速、精确、记忆功能和逻辑判断能力等特点。但单片机是集成在一块芯片上的微型计算机，它与一般的微型计算机相比，在硬件结构和指令设置上均有独到之处，主要特点有：

1．体积小，重量轻；价格低，功能强；电源单一，功耗低；可靠性高，抗干扰能力强。这是单片机得到迅速普及和发展的主要原因。同时由于它的功耗低，使后期投入成本也大大降低。

2．使用方便灵活、通用性强。由于单片机本身就构成一个最小

系统，只要根据不同的控制对象作相应的改变即可，因而它具有很强的通用性。

3．目前大多数单片机采用哈佛（Harvard）结构体系。单片机的数据存储器空间和程序存储器空间相互独立。单片机主要面向测控对象，通常有大量的控制程序和较少的随机数据，将程序和数据分开，使用较大容量的程序存储器来固化程序代码，使用少量的数据存储器来存取随机数据。程序在只读存储器ROM中运行，不易受外界侵害，可靠性高。

4．突出控制功能的指令系统。单片机的指令系统中有大量的单字节指令，以提高指令运行速度和操作效率；有丰富的位操作指令，满足了对开关量控制的要求；有丰富的转移指令，包括有无条件转移指令和条件转移指令。

5．较低的处理速度和较小的存储容量。因为单片机是一种小而全的微型机系统，它是牺牲运算速度和存储容量来换取其体积小、功耗低等特色。

3.2关于AT89C52

3.2.1AT89C52的部结构

AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，

同时含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本[3]。

图2 AT89C52 单片机部结构图

AT89C52采用工业标准的C51核，在部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部

件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR