基于AT89C51单片机的交通灯设计毕业论文.doc

1、 广东交通职业技术学院 毕业论文 题目： 基于 AT89C51 单片机的交通灯设计 学院： 计算机工程学院 专业： 交通安全与智能控制 学生姓名 : 钟文标 指导教师： 曹成涛 开题日期 2010 年 09 月 02 日 设计期限 2010 年 09 月 02 日起 2010 年 10 月 10 日止 答辩日期 2010 年 10 月 21 日 广东交通职业技术学院毕业设计（论文）指导教师评语 指导教师评语： 指导教师 评定成绩： 指导教师签名 年 月 日 广东交通职业技术学院毕业设计（论 文）答辩评语 答辩委员会评语： 答辩成绩： 答辩小组组长签名 年 月 日 基于 AT89C51 单片机

2、的 交通灯设计 摘 要 ： 本 系统 采用 美国 ATMEL 公司生产的 单片机 AT89S51， 以及其它芯片来 设计交通灯控制 器 。 本方案为了简化对路口的操作，采取了四相位 对称（ 不 对称 ） 放行的方式进行控制。 实现了通过 AT89S51 芯片的 P0 口 和 P2 口中的 P2.0-P2.4 口控制数码管的显示功能，用 P1 口控制 红、绿 、黄 灯 点 亮的功能 及上电时通过 P1 口 中的 P1.0-P1.4 口 接按键 实现方案选择功能。 用 P1 口和 P3.0-P3.1、 P3.6-P3.7 模拟路 口 红绿灯情况并 及人行道红绿灯情况。使用外部 中断进入修改参数状态

3、和紧急状态，修改参数使用 P1.4-P1.7（按键分别是相位选择，加一，减一及确定修改功能 ）。 系统 实用性强 、 操作简单 、扩展性好。 关键词： AT89C51、单片机、交通信号灯 Abstract: The system used by the U.S. company ATMEL microcontroller AT89S51, as well as other chips to design traffic light control. To simplify the programs operation of intersection, take a four-phase sym

4、metric (asymmetric) controlled release manner. Achieved through the AT89S51 chip port P0 and P2 in the mouth of the P2.0-P2.4 port to control the digital tube display, with the P1 port to control the red, green and yellow light on the function and power through the mouth of the P1 P1 .0-P1 .4 port a

5、ccess key implementations options. With the P1 port and P3.0-P3.1, P3.6-P3.7 analog intersection traffic lights and sidewalks and traffic lights of the situation. Modify parameters using external interrupt status and enter a state of emergency, to modify parameters using the P1.4-P1.7 (respectively,

6、 phase selection buttons, plus one, minus one, and determine the modified functions). System is practical, simple and good scalability. Keywords: AT89C51, single-chip, traffic lights 目录 第一章 引言 . 1 第二章 交通管理方案论证 . 3 2.1 设计任务 . 3 2.2 方案介绍 . 3 2.2.1 方案 1 设计思想 . 4 2.2.2 方案 2 设计思想 . 5 2.2.3 方案比较 . 6 第三章 交

7、通灯系统硬件设计 . 7 3.1 单片机概述 . 7 3.2 系统构成 . 8 3.3 芯片选择与介绍 . 9 3.3.1 AT89S51 芯片 . 9 3.3.2 交通灯控制线路图 . 12 第四章 交通灯软件设计 . 15 4.1 程序设计流程图 . 15 4.2 延时的设定 . 20 4.2.1 计数器初值计算 . 20 4.2.2 相应程序代码 . 21 4.3 程序的主控制循环调用 . 22 4.4 方案选择子函数 . 23 4.5 修改时间子函数 . 23 4.6 对现有程序的扩充 . 24 第五章 实验平台 . 26 5.1 实验平台 . 26 5.2 实验步骤 . 27 5.2

8、.1 编写程序代码 . 27 5.2.2 按照系统硬件连线图连接好系统并调试 . 28 5.3 实验遇到的问题，解决方法及结果 . 28 5.3.1 实验问题 . 28 5.3.2 实验问题的解决 . 28 5.3.3 实验结果（请看硬件演示） . 29 第六章 总结与展望 . 30 第七章 致谢 . 31 第八章 参考文献 . 32 第九章 程序实现代码 . 33 第一章 引言 第 1 页 共 60 页 第一章 引言 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

9、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

10、；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

11、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。 广东交通职业技术学院毕业论文 第 2 页 共 60

12、页 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。 第二章 交通管理方案论证 第 3 页 共 60 页 第二章 交通管理方案论证 2.1 设计任务 南北 （ A） 、东西 （ B） 两干道交于一个十字路口，各干道有一组绿 、黄、红、左转绿四 个指示灯，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。红灯的设计时间为 相对相位的绿 +左转绿 +2 个黄灯时间 ，

13、 南北 绿灯 为 60 秒、南北 左转绿灯为30 秒 、东西绿灯为 45 秒、东西左转绿灯为 20 秒 ,。 设 A 道和 B 道的车流量 不 相同 ， A为主干道， B 为次干道 。 2.2 方案介绍 把设计任务细化为 八 个状态，其对应状态：如图 2-1 A 道 为 绿 灯 ， B 道 红 灯A 道 为 黄 灯 ， B 道 红 灯A 道 为 左 转 绿 灯 ， B 道 为 红 灯A 道 黄 灯 ， B 道 红 灯A 道 为 红 灯 ， B 道 绿 灯 灯A 道 为 红 灯 ， B 道 黄 灯A 道 为 红 灯 ， B 道 左 转 绿 灯A 道 为 红 灯 ， B 道 黄 灯图 2-1 状态

14、转换图 广东交通职业技术学院毕业论文 第 4 页 共 60 页 整个交通灯控制由 八 个状态组成，可以用程序设计实现，也可用时序逻辑实现 .以下方案就是分别用了这两种方法。 2.2.1 方案 1 设计思想 采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器 ， 选择一个单片机，其内部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状态的转换， 由于每一个模块的计数都 不是相同， 这里 的各模块是以预置数和计数器计数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输入要产生相应状态的下一个状态的预置数， 如图中 A 道和 B 道 ,分别为次干道的置数

15、选择和主干道的置数选择。以主干道为例，简述其设计思想。如前分析，已经确定该系统有四个状态，而置数子模块可定要将下一状态的预置数准备好，所以很容易得到主干道的置数表如：表 2-1 状态 主干道预置数 次干道预置数 1 60 红灯 2 3 红灯 3 30（左转） 红灯 4 3 红灯 5 红灯 45 6 红灯 3 7 红灯 25（左转） 8 红灯 3 表 2-1 置数表 由该表，就可以通过程序循环的方法设计该模块，主要思想是通过数据判断指令、跳转指令实现，由主控制器计时和中断产生的状态去 判断是否定时达到 1 秒 ，从而得到不同的输出，即预置数，由上分析可用一个计数器和跳转指令去完成的预置数。 第二

16、章 交通管理方案论证 第 5 页 共 60 页 而红绿灯的显示也是一样，由状态分析可以得出红绿灯的变化表如：表 2-2 状态 主干道灯显示 次干道灯显示 1 绿 灯 红 灯 2 黄灯 红灯 3 左转绿 灯 红 灯 4 黄灯 红灯 5 红 灯 绿 灯 6 红灯 黄灯 7 红 灯 左转绿 灯 8 红灯 绿灯 表 2-2 红绿灯变化表 通过这张表就可以用 单片机及其他必要的元器件实现功能。本方案采用模块化编程，编程代码可以重复调用，编码冗余低，占用空间比一体化 （汇编） 编程占用空间小，可读性高，修改容易。但由于本方案的数码管显示部分没有采用 锁存 芯片，而是与 I/O 口直接连通，对于后面的修改模块编程有一定难度。 2.2.2 方案 2 设计思想 状态转换表如：表 2-3 状态 主干道灯显示 次干道灯显示 1 (60S) 绿 灯 红 灯 2 (03S) 黄 灯 红 灯 3（ 30S） 左转绿灯 红灯 4（ 03S） 黄灯 红灯 5 (45S) 红灯 绿灯 6 (03S) 红灯 黄灯 7 (25S) 红灯 左转绿灯 8 (03S) 红灯 黄灯 表 2-3 状态转换表