1、 课程设计论文题 目： 基于单片机的交通灯设计 系 别： 通信与信息工程系 姓 名： 孙绪坤 指导教师： 伊学军 摘 要：近年来随着科技的飞速发展，一个以微电子技术、计算机技术和通信技术为先导的信息革命正在蓬勃发展。计算机技术作为三者之一，怎样与实际应用更有效的结合并发挥其作用。单片机作为计算机技术的一个分支，正在不断的应用到实际生活中，同时带动传统控制检测的更新。在实时检测和自动控制的应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件使用，针对具体应用对象的特点,配以其它器件来加以完善。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现交通的井然秩序呢？靠的是交通信号灯的自动指
2、挥系统，来实现交通的井然有序。交通信号灯控制方式很多。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。实现了通过 AT89S51 芯片的 P1 口设置红、绿灯点亮的功能，通过AT89S51 芯片的 RXD、TXD 输入、输出设置显示时间。交通灯的点亮采用发光二极管实现，时间的显示采用七段数码管实现。单片机系统采用的直流供电。为了系统稳定可靠，系统内集成了“看门狗”芯片，避免了系统因为死机而停止工作的情况发生。系统实用性强、操作简单、扩展性好。英文摘要In recent years, with the rapid development of scie
3、nce and technology, a micro electronic technology, computer technology and communication technology as the forerunner of the information revolution is booming. Computer technology, as one of the three, how to combine with practical application more effectively and play its role. Single chip microcom
4、puter as a branch of computer technology is constantly applied to the real life, while driving the traditional control detection update. Single chip microcomputer as a branch of computer technology is constantly applied to the real life, while driving the traditional control detection update. In rea
5、l-time detection and automatic control of the application system, the microcontroller is often used as a core component, according to the specific characteristics of the application object, with other devices to improve.Crossroads shuttle vehicles, pedestrians bustling, car lanes, walkways, everythi
6、ng in good order and well arranged. So what to achieve traffic in order? Rely on the automatic command system of traffic signal lamp, traffic in order to achieve. Many traffic lights control. The system uses the United States ATMEL company AT89S51 microcontroller, as well as other chips to design tr
7、affic light control. Achieved through the AT89S51 chip P1 port set red, green light function, through the AT89S51 chip RXD, TXD input, output display time. The light of the traffic light is realized by the light emitting diode, and the display of the time is realized by seven sections of digital tub
8、es. DC power supply used in single chip microcomputer system. In order to ensure the stability and reliability of the system, the system integrates the watchdog chip, to avoid the system because of the crash and stop working. The system has strong practicability, simple operation and good expansibil
9、ity.目 录1 引言 12 交通管理方案论证 12.1 设计任务 .12.2 方案介绍 .23 交通灯系统硬件设计 43.1 单片机概述 .43.2 系统构成 .53.3 芯片选择与介绍 .53.3.1 AT89S51 芯片 .53.3.2 74HC164 芯片介绍 .73.3.3 74LS04 输出信号与信号灯 .83.3.4 交通灯控制线路图 .94 交通灯软件设计 104.1 程序设计流程图 .104.2 延时的设定 .124.2.1 计数器初值计算 .124.2.2 相应程序代码 .124.3 程序的主控制循环调用 .134.4 对现有程序的扩充 .145 实验平台 155.1 实验
10、平台 .155.2 实验步骤 .155.2.1 编写程序代码 .155.2.2 按照系统硬件连线图连接好系统并调试 .15结论 17致谢 17参考文献 18程序实现代码 19单片机交通灯设计- 1 -1 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
11、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
12、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
13、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- 2 -会效益,为创造美好的城市交通形象发挥更多的作用。单
14、片机交通灯设计- 1 -2 交通管理方案论证2.1 设计任务东西（A） 、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、左转绿、绿三个指示灯，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 40 秒，绿灯及左转绿灯各为 20 秒。设 A 道和 B 道的车流量相同。2.2 方案介绍把设计任务细化为四个状态，其对应状态：如图 1图 1 状态转换图整个交通灯控制由四个状态组成，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。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
15、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多不是相同， 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选A 道为 40 秒红灯，B 道绿灯 20 秒A 道为 20 秒红灯，B 道左转 20 秒绿灯A 道为 20 秒绿灯，B 道为 40 秒红灯A 道左转 20 秒绿灯，B 道为 20 秒红灯- 2 -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
16、预置数准备好，所以很容易得到主干道的置数表如：表 1状态 主干道预置数 次干道预置数00 40 2001 20 20（左转）10 20 4011 20（左转） 20表 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四个状态去译码，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。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状态 主干道灯显示 次干道灯显示00 红灯 绿灯01 红灯 左转绿灯10 绿灯 红灯11 左转绿灯 红灯表 2 红绿灯变化表通过这张表就可以用组合电路
17、实现该功能了，可以用数据选择器的思想，在本系统中，直接通过门电路的译码，接下来就是计数模块了，其主要的功能细分为，要从预置数开始递减计数，一个状态结束，通过判断，通知主控制模块，使之进入下一模块。还有一个必须考虑到的就是，预置数必须在下一个状态来之前准备好，而红绿灯的状态变化，必须和计数状态同步，于是引起预置数变化的程序要超前于系统本身的状态变化，所以，系统中的两个状态转换时，在上一状态结束时设置预置数，而控制红绿灯的是随着系统本身状态的变化而变化，体现在本子电路中就是有两组电路去判断符合的状态。方案 2 设计思想：状态转换表如：表 3状态 主干道灯显示 次干道灯显示00(15S) 红灯 绿灯01(05S) 红灯 黄灯10(15S) 绿灯 红灯
