1、 I 学号 * 密级 公开 *本科毕业论文 基于 8051 单片机的城市智能交通灯控制系统的设计 学 院 名 称： & 专 业 名 称： * 学 生 姓 名： * 指 导 教 师： * 二一一年五月 II BACHELORS DEGREE THESIS OF LANZHOU CITY UNIVERSITY The Design of Intelligent Traffic Light System Based on 8051 SCM May 2011 III 郑 重 声 明 本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明
2、引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和 集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。 本人签名： 日期： IV 摘 要 随着经济的发展，城市现代化程度不断提高，交通需求和交通量迅速增长，城市交通网络中交通拥挤日益严重。因此，一个好的交通灯控制系统，将给道路拥挤等方面给予技术革新。 8051 单片机的交通灯控制系统由 8051 单片机、交通灯显示、 LED 倒计时、紧急处理（中断）等模块组成。本设计除了基本交通灯功能外，还具有倒计时显示、紧 急情况处理等相关功能。理论证明该系统能够简单、经济、有效地疏导
3、交通，提高交通路口的通行能力。 本设计根据单片机具有功能强、实用方便灵活、可靠性高的特点，提出了用8051 单片机自动控制交通信号灯灯及时间显示的方法，同时给出了软硬件的设计及实现方法，在硬件电路中具体设计了时钟电路、复位电路、中断电路信号灯电路设计，在软件电路中具体编写了中断程序和软件延时程序。为交通指挥自动化提供一种新的廉价手段，具有一定的推广意义。 关键词： 交通控制；单片机； 8051；智能 V ABSTRACT The ages is an automation ages nowadays and transportation light controls waiting a lot
4、 of equipments of professions all is closely related with calculator. Therefore, a good transportation light control system, will hustle for road, give technique innovation. The 8051 microcontrollre control system consists of the traffic lights display, 8051 monolithic integrated circuits, and LED t
5、he countdown,emergency adjustment .In addition to the basic traffic function outside ,still have time to manually set, and so on .theory show that the system can simple,economic and effective relieves traffic,improve the crossroads capacity. According to the design of chip mircrocotrollre has strong
6、 function ,convenient and flexible,hing reliablility .presented with 8051 microcontrollre control for traffic signal lights and time display method ,at the same time ,gives the hardware and softwaer design and implementation method .In the hardware circuit of the specific design of clock circuit ,an
7、 interrupt circuit signal ccirrcuit design.In the software circuit specific writing interrupt program and a software program.Traffic command automation provides a new means of cheap, has popularizing significane. Key words:Traffic Control； Single Chip Microcomputer ； 8051； Intelligence 目 录 第 1 章 绪论
8、. 1 1.1 课题研究的背景及意义 . 1 1.2 本文主要研究工作 . 1 第 2 章 道路交通灯控制系统的设计方案 . 2 2.1 系统总框架 . 2 2.2 电路的工作原理 . 2 第 3 章 硬件设计 . 4 3.1 系统总框图 . 4 3.2 总的硬件电路图设计 . 4 3.2.1 时钟电路设计 . 5 3.2.2 复位电路设计 . 6 3.2.3 单片机最小系统 . 7 3.2.4 LED 数码管显示电路设计 . 7 3.2.5 信 号灯设计 . 9 3.2.6 中断电路设计 . 10 第 4 章 软件设计 . 12 4.1 软件流程图 . 12 4.2 部分函数介绍 . 12
9、4.2.1 每秒钟的设定 . 12 4.2.2 计数器初值计算 . 12 4.3 软件延时 . 13 4.4 中断响应程序设计 . 14 4.4 程序流程图 . 15 4.5 中断程序 . 16 4.6 源程序 . 17 结 论 . 21 参考文献 . 22 致 谢 .错误 !未定义书签。 1 第 1 章 绪论 1.1 课题研究的背景及意义 随着经济的发展，城市现代化程度不断提高，交通需求和交通量迅速增长，城市交通网络中交通拥挤日益严重，道路运输所带来的交通拥堵、交通事故和环境污染等负面效应也日益突出，逐步成为经济和社会发展中的全球性共同问题。交通问题已经日益成为世界性的问题，城市交通事故、交
10、通堵塞和交通污染问题愈加突出。为了解决车和路的矛盾，常用的有两种方法：一是控制需求，最直接的办法就是限制车辆的增加；二是增加供给，即大量修筑道路基础设施的办法，在资源、环境矛盾越来 越突出的今天，面对越来越拥挤的交通，有限的资源和财力以及环境的压力，也将受到限制。这就需要依靠除限制需求和提供道路设施之外的其他办法来满足日益增长的交通需求。在现有的道路交通条件下，实施交通控制和管理，充分发挥现有道路的通行能力正是解决这一矛盾的途径之一，大量事实已经证明这种方法的有效性。 通过对城市主要十字路口交通控制规律的观察发现，我国现有交通灯控制系统的一个缺陷：当有紧急车辆通过时没有响应的措施让紧急车辆优先
11、通过，本设计针对这一问题设计了当有紧急车辆来时优先让其通过。 1.2 本文主要研究工作 为 了实现对交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化，本设计分析应用了单片机实现智能交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济、能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力 1。 本设计主要做以下几方面的工作： 一、对交通信号灯的研究意义和交通灯的研究现状进行分析，确定系统交通控制的总体设计，包括交通灯控制系统通常要实现自动控制等各项应有功能，增加在紧急情况下能够手动切换信号灯让紧急车辆优先通行的功能。 二、基于 8051 单片机设计出城市智能交通灯控制系统，并进行详细说
12、明设计总的硬件电路以及各个部分的硬件电路。 三、进行软件系统的设计，尤其详细说明了定时器、中断以及延时程序的设计。 2 第 2 章 道路交通灯控制系统的设计方案 2.1 系统总框架 本设计针对一个大型十字路口设计的交通信号灯控制系统。东西方向和南北方向各设有红灯、黄灯、绿灯各一组。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 2。 状态一南北方向上红灯亮 25秒，东西方向上绿灯亮 20秒，状态二东西方向上绿灯闪烁 2秒再接着黄灯闪烁 3秒，状态三东西方向上红灯亮 25秒，东 西方向上绿灯亮 20秒，状态四南北方向上绿灯闪烁 2秒再接着黄灯闪烁
13、 3秒。这样四个状态一直循环下去，并有数码管显示时间。除了可以实现基本交通灯功能外，亦能实现倒计时和紧急情况下的中断处理。 2.2 电路的工作原理 本系统共设有 12 个 LED，其中红色的 4 个，绿色的 4 个，黄色的 4 个。 所有 LED 在该设计中采用共阴极接法 4。 交通灯应满足两个方向的工作时序：东西道绿灯和黄灯亮的时间等于南北道红灯亮的时间；南北道绿灯和黄灯亮的时间等于东西道红灯亮的时间。若假设每个单位脉冲周期为 1 秒，则东西道绿 灯、黄灯、红灯分别亮的时间为 22 秒、 3秒、25 秒，而相应的南北道红灯、绿灯、黄灯分别亮的时间为 25 秒、 22 秒、 3秒。一次循环为
14、50 秒。 东西方向黄灯亮时，南北方向红灯以 1Hz 的频率闪烁；南北方向黄灯亮时，东西方向红灯以 1Hz 的频率闪烁。 各个方向的信号灯亮时，需配合有时间提示，以数字显示出来，方便行人与机动车观察。信号灯亮的时间均以每秒减“ 1”的计数方式工作，直至减到“ 0”后各信号灯自动转换。 由软件设置交通灯的初始时间，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 5。 控制电路图如下图 2.1 所示： 3 图 2.1 控制电路框图 本系统每个信号指示灯接一个对应的 I/O口，通过对 I/O口赋值控制交通信号灯的状态来指挥交通。在此基础上按键可以触发单片机进入中断，进而控制交通信号灯的状态 6。 倒计时显示 8051 系 统 处 理 交通 信号灯 4 第 3 章 硬件设计 3.1 系统总框图 交通灯控制系统的设计方案如下图 3.1 所示： 3.2 总的硬件电路图设计 图 3.1 系统设计方案框图 时钟电路 LED 灯显示 8051 信号灯时间显示部分 中 断 部 分 复 位 电 路
