基于STC89C52单片机的交通灯设计讲解

基于STC89C52单片机的交通灯设计

摘要

一个完整的交通灯相当于一个简单的单片机系统，该系统有交通灯设置电路、单片机、显示电路等构成。信号灯控制的实现是通过电路与汇编程序的结合来完成，其中信号灯的模拟采用了发光二极管，发光二极管有熄灭、点亮和闪烁三种信号，其中闪烁信号的产生运用了延时程序来实现，而时间倒数方面引进了LED数字显示，克服了人们在等待时的心急的心情，减少了红灯未灭，闯红灯的现象。电路部分原理图是通过用 DXP 软件绘制设计，汇编程序的设计与调试都在KEIL上完成。最后使用DXP软件上的虚拟元件来代替所有的电路元件完成整个系统的调试和仿真，这样就大大保证了焊制硬件实物能正常运行。

本系统功能设计完善，采用AT89C51单片机为核心，具有实用，方便，灵活的特点。随着电子技术的广泛应用，车辆日益增多将成为一种发展趋势，所以要有一套安全可靠的交通指示灯。

本设计以单片机AT89S52为控制核心，以红、绿、黄三种LED发光管作为直行和左右拐弯以及行人通行的指示，以LED数码管作为倒计时指示，完成了题目要求的所有功能。在此基础上增设了LED灯和数码管实时显示系统各种状态，还可根据交通拥挤情况分别设置主干道和次干道的通行时间以及紧急情况时可根据需要手动设置某干道车辆通行状态，紧急情况结束后再转成自动状态，并对系统机械结构进行了优化设计，整体性好，人性化强、可靠性高。

关键词：单片机；交通灯；显示

目录

摘要 (2)

1绪论 (5)

1.1 交通灯的历史和现状 (5)

1.2 单片机相关介绍 (5)

2 系统设计 (6)

2.1 课程内容 (6)

2.2 系统硬件设计部分 (6)

2.2.1 单片机系统 (6)

2.2.2 复位电路 (7)

2.2.3 晶振电路 (8)

2.2.4 交通灯演示系统 (8)

2.2.5 电源供电电路 (9)

2.2.6 74HC573的功能 (9)

2.2.7 发光二极管 (11)

2.2.8 数码管 (12)

3 软件设计 (12)

4设计结果与分析 (16)

4.1 proteus简介 (16)

4.2 proteus仿真过程 (16)

4.3 制板印制电路板PCB (18)

4.3.1 DXP简介 (18)

4.3.2 电路原理图制作 (18)

4.3.3 PCB制作 (19)

5实物图 (22)

5.1 印制电路板概述 (22)

5.1.1 印制电路板 (22)

5.1.2 印制电路板结构 (22)

5.1.3 印制电路板的种类 (22)

5.2 印制电路板流程 (23)

5.3 元器件安装与焊接 (24)

5.3.1 手工安装 (24)

5.3.2 手工焊接 (24)

6 系统调试 (26)

6.1 断电调试 (26)

6.2 通电调试 (26)

6.3 基本要求部分的测试与分析 (27)

7 结论 (27)

参考文献 (28)

1 绪论

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控制，带来更大的经济和社会效益,为创造美好的城市交通形象发挥更多的作用

2 系统设计

2.1课题内容

本课题的主要内容包括如下几个方面：

(a). 设计交通灯状态的管理方案；

(b). 设计单片机最小系统和周边电路；

(c). 设计交通灯系统、不间断供电系统以及中断系统的电路结构；

(d). 设计整个系统的电路分布和接线；

(d). 使用C语言编写整个系统运行所需要的程序，重点是分时管理系统和紧急中断系统的程序。

2.2 硬件设计部分

根据本设计交通灯的模型和实现的功能，硬件部分可以分为以下两个大的系统：单片机系统、交通灯演示系统、电源供电系统。

2.2.1 交通灯系统电路

根据功能，交通灯的演示系统从功能上则分为：倒计时电路、红绿灯功能电路。交通灯演示系统电路图2.2.1如示。

倒计时电路主要是由双位共阴数码管和74HC573N驱动模块组成，控制信号通过单片机的端口P1口进行信号的传输。倒计时电路负责的是显示红绿灯持续显示的时间。当绿灯或者红灯持续显示时，数码管显示该状态的持续时间，在黄灯闪烁显示时，起到倒计时秒数的作用。

红绿灯功能电路主要是由各色的发光二极管和74HC573N驱动模块组成，控制信号跟数码管一样都是通过P1口进行传输。红绿灯电路负责的是各个车行道和人行道通行状态的显示。