交通灯论文

河南理工大学单片机课程设计报告

交通灯控制系统设计

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指导老师：

所在学院：电气工程与自动化学院

2010年6月08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地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。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。

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。

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，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。单片机是控制系统的核心，具有本系统所需的I/O口、数据存储器、程序存储器等主要部分。

本设计是由单片机系统、键盘、LED 显示、交通灯演示系统组成。系统包括A道和Ｂ道上均有车辆要求通过时，Ａ、Ｂ道轮流放行。一道有车而另一道无车，交通灯控制系统能立即让有车道放行。系统除基本交通灯功能外，还具有时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。

关键字：AT89C52,交通规则

目录

1概述 (3)

1.1设计任务 (3)

1.2设计目的和要求 (3)

2系统总体方案及硬件设计 (4)

2.1系统总体方案 (4)

2.2交通灯信号控制电路 (4)

2.3 单片机的选择 (5)

2.4时钟电路模块 (6)

2. 5复位电路模块 (6)

2. 6 LED动态显示器接口电路 (7)

2.7开关电路 (7)

3系统软件设计 (8)

3.1软件部分整体架构设计及其模块化分 (8)

3.2程序分块设计 (9)

4 Proteus软件仿真 (15)

4.1南北红灯亮东西绿灯亮 (15)

4.2南北红灯亮东西黄灯亮 (16)

4.3南北绿灯亮东西红灯亮 (16)

4.4南北黄灯亮东西红灯亮 (17)

4.5全部禁行 (17)

4.6 南北通行，东西禁行 (18)

4.7 东西通行，南北禁行 (19)

5课程设计体会 (20)

参考文献 (20)

附1 源程序代码 (21)

1概述

1.1设计任务

本设计是由单片机系统、键盘、LED 显示、交通灯演示系统组成。系统包括南北主干道和东西支干道上均有车辆要求通过时，主干道和支干道轮流放行。一道有车而另一道无车，交通灯控制系统能立即让有车道放行。

系统除基本交通灯功能外，还具有紧急情况处理、黄灯闪烁等功能。

1.2设计目的和要求

目的：通过单片机课程设计，熟练掌握汇编语言或者c语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力。通过交通信号灯控制系统的设计，掌握定时/计数器的使用方法，和简单程序的编写，最终提高我们的逻辑抽象能力。

要求：1）南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为35秒、支干道每次通行间为25秒，时间可设置修改。

2）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；

3）黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。

4）东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用计时的方法）。

5）一道有车而另一道无车（实验时用开关K0 和K1 控制），交通灯控制系统能立即让有车道放行。

6）有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，A、B道均为红灯，紧急车由K2 开关模拟。

2系统总体方案及硬件设计

2.1系统总体方案

（1）南北方向A车道红灯亮，东西方向B车道绿灯亮。表示南北方向A 车道上的车辆禁止通行，东西方向B车道允许通行。绿灯亮足规定的时间隔时，转到下一工作状态。

（2）南北方向A车道红灯亮，东西方向B车道黄灯亮，并每秒闪烁一次。表示东西方向B车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，南北方向A车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔时，转到下一工作状态。

（3）南北方向A车道绿灯亮，东西方向B车道红灯亮。表示南北方向A车道允许通行，东西方向B车道上的车辆禁止通行，绿灯亮足规定的时间间隔时，转到下一工作状态。

（4）南北方向A车道黄灯亮，东西方向B车道红灯亮。表示东西方向B 车道禁止通行，南北方向A车道上位过限停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔时，系统又转换到第（1）种工作状态。

2.2交通灯信号控制电路

用P1口作信号输出端来控制12个灯的亮灭。Ｃ取２２u。要保证加在ＲＳＴ引脚上的高电平持续２个机器周期，才能使单片机有效地复位。南北的绿灯，黄灯，红灯（东西的绿灯，黄灯，红灯）同时亮也同时灭。

复位电路如下图所示：

其状态及对应的十六进制值如下：

2.3单片机选择

这次设计用到了AT89C52单片机（如图3），AT89C52系列单片机是由Atmel 公司生产，而这家公司得到了Intel公司MCS51系列单片机内核生产授权，所以，它与MCS51系列单片机指令兼容，同时它的内部包含有用作程序存储器的4KB 的基于FLASH技术的只读存储器。采用这款芯片及克服了采用8031需要添加外部外部程序存储器导致电路复杂的缺点，又克服了采用8751导致电路制作成本高的缺点。

AT89C52单片机芯片具有以下特性：

1）指令集合芯片引脚与Intel公司的8051兼容；

2）4KB片内在系统可编程FLASH程序存储器；

3）时钟频率为0~33MHZ；

4）128字节片内随机读写存储器（RAM）；

5）6个中断源，2级优先级；

6）2个16位定时/记数器；

7）全双工串行通信接口；

8）监视定时器；

9）两个数据指针；