单片机交通灯设计论文

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引

言

在今天，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，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，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。

摘

要

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时也带

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动着传统控制的日新月异更新。在自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是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，以及针对具体应用对象特点的软件结合，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？靠的是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用 MSC-51 系列单片机 AT89S52 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单片机芯片的 P2 口设置红、绿灯燃亮时间的功能；显示时间直接通过单片机的 P0、P3 口输出，系统实用性强、操作简单、扩展性强。

目录

引言…… 1 摘要…… 1 目录…… 2 一设计要求…… 3 1.基本要求…… 3 2.创新部分…… 3 二交通管理的方案论证…… 3 三总体方案设计…… 4 1．系统框图…… 4 2.工作原理…… 5 3.计时控制方案…… 5 4.显示控制方案…… 5 四芯片的选择与简介…… 6 1. MSC-51 芯片资源简介…… 6 2. 单片机的引脚…… 8 3. 89S51 单机的电源线…… 8 4. 89S51 单片机的外接晶体引脚…… 8 5. 89S51 单片机的控制线…… 8 6. 89S51 单片机复位方式…… 9 五系统电路设计…… 10 1.电路原理图…… 10 2.电源电路…… 10 3.单片机最小系统…… 11 4.显示部分…… 12 5.信号

灯部分...... 12 六系统软件设计...... 13 1.定时１秒的方法 (13)

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2.定时器初值计算...... 13 3.主程序模块...... 14 4.中断服务程序模块...... 14 5.显示程序模块...... 16 七结论...... 16 八致谢...... 17 九参考文献...... 18 附录 1：程序清单 (19)

一

设计要求

1.基本要求基本要求

（1）运用所学的知识设计一个交通灯控制系统。（2）上电的时候南北方向的红灯亮 25 秒；东西方向的绿灯亮 20 秒，绿灯秒闪 2 秒，黄灯秒闪 3 秒。再接下来东西方向的红灯亮 25 秒；南北方向的绿灯亮 20 秒，绿灯秒闪 2 秒，黄灯秒闪 3 秒。如此循环。

2.创新部分创新部分

（1）各种信号灯所亮的时间由数码管显示出来。（2）在允许加器件的情况下实现在上电时南北方向和东西方向显示不一样的时间。

二

交通管理的方案论证

东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车

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时间。设东西道比南北道的车流量大，指示灯燃亮的方案如表 2。 60S 东西红灯亮道南北绿灯亮道黄灯亮红灯亮黄灯亮……5S 黄灯亮80S 绿灯亮5S 黄灯亮…………

表 2 说明：（1）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为 60 秒。（2）黄灯闪烁 5 秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。（3）当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过，行人通行。时间为 80 秒。东西方向车流大通行时间长。（4）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全畅通的通行。（5）此表可根据车流量动态设定红绿灯初始值。

三

总体方案设计

1．系统框图．

交通灯控制的总体设计框图如图 2.1 所示。电源信号灯时间显示部分震部荡分 AT89S52

复电

位路

信号灯

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图2.1

2.工作原理工作原理

由软件设置交通灯的初始时间，南北方向和东西方向各25秒，数码管的段码用不同的口线，东西方向的是用的P0口，南北的使用P3口，用单片机来控制各种信号灯的燃亮时间，通过单片机的P2口控制。

3.计时控制方案计时控制方案