1、重庆大学网络教育学院毕 业 设 计 （ 论 文 ）题目 基于单片机的交通信号灯控制系统设计学生所在校外学习中心 四川达州校外学习中心 批次 层次 专业 092 专科起点本科 电气工程及其自动化学 号 W09205801 学 生 邓军 指 导 教 师 黄艳 起 止 日 期 2011年 9月 1 日起至 2011年 11 月 30日止 1摘 要随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。随
2、着当今社会的迅速发展，汽车的销售量有了很大的提高。大量汽车的出售，给我们的生活带了很大的便利。但是，它也给城市的交通提出了更加严峻的考验。在这种情况下，我们除了要修建更加好的道路外，还需要设计出更多更好的交通信号灯控制系统。在现代，利用单片机来实现交通信号灯的控制成了我们调控交通的主流。运用单片机控制交通信号灯方便，性能高，易于控制。所以，我们很必要对这一课题进行一次系统的研究学习。在本次毕业设计中，我的主要设计任务是在一个十字路口设计一个交通信号灯，并用单片机进行合理的控制。本系统由 AT89C51 单片机、键盘、LED 显示、交通灯演示系统组成。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通信
3、号灯的功能。系统除基本交通信号灯功能外，还具有倒计时、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。关键词：单片机，交通信号灯目 录中文摘要1. 引言12. 设计任务及思路13. 单片机33.1 单片机简介33.2 单片机基本结构 3 3.3 单片机硬件特性 34. 芯片的选择44.1 74LS373 以及 74LS07 芯片简介44.2 8255 芯片54.2.1 8255 可编程并行接口芯片简介54.2.2 8255 可编程并行接口芯片方式控制字格式说明54.3 晶闸管75. 交通灯控制原理分析及方案论证86. 系统硬件设计96.1 总体设计96.2 单
4、片机最小系统96.2.1 振荡电路96.2.2 复位电路106.3 显示及其驱动模块116.3.1 键盘与状态显示功能116.3.2 倒计时计数功能117. 系统软件设计127.1 延时程序设计127.1.1 计数器硬件延时127.1.2 软件延时137.2 时间及信号灯的显示147.2.1 8031 并行口的扩展147.2.2 显示原理157.2.3 8255 输出信号的放大157.2.4 8255 输出信号与信号灯的连接157.2.5 8255 与 8031 的连接167.3 程序设计167.3.1 流程图167.3.2 源程序代码197.4 调试运行23设计总结24参考文献25致谢26附
5、录127附录22811引言当今，交通信号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，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。它由红绿两种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，造成人员伤亡，遂被取消。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，1914 年开始安装于纽
6、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,另一种是用扩音器来启动红绿灯。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，
7、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。基于单片机构成的城市交通信号灯控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。但利用单片机控制交通信号灯涉及到一些现实问题，诸如信号的驱动、车辆到达的感知等。为此，我们采用模拟方式进行说明。所谓模拟，就是用绿、黄、红色三只共四组发光二极管代替交通信号灯。目前，城市交通信号灯控制系统应用广泛，因此，开发这种系统非常实用。2设计任务及思路设计一个能够控制十二盏交通信号灯的模拟系统。通过交通信号灯控制系统的设计。2系统工作受开关控制，起动开关 ON 则系统工作；起动开关 OFF 则系统停止工作。控
8、制对象如下：东西方向红灯两个 , 南北方向红灯两个，东西方向黄灯两个 , 南北方向黄灯两个，东西方向绿灯两个 , 南北方向绿灯两个，图 1 交通信号示意十字路口东西方向和南北方向各装有直行（包括右拐弯）控制红、黄、绿交通信号灯（如图 1 所示） 。还有倒计时显示器，显示器用于显示相应方向直行控制当前点亮信号灯还要持续的时间（即剩余时间） 。系统中有两个按钮启动和停止，启动按钮按下后信号灯系统开始工作，并周而复始地循环；停止按钮按下，所有信号灯都熄灭。信号灯的控制规律如表 1 所示。即系统启动后，东西方向先绿灯亮 25s，然后绿灯闪烁 3s，最后黄灯亮 2s，与此同时南北方向红灯亮 30s。南北
9、方向红灯亮30s 后转为先绿灯亮 25s，然后绿灯闪烁 3s，最后黄灯亮 2s，东西向红灯亮 30s。由此周而复始地循环。要求采用单片机实现交通灯的控制规律。东南北西3表 1 信号灯控制规律信号 绿灯亮 绿灯闪烁 黄灯亮 红灯亮东西方向时间 25s 3s 2s 30s信号 红灯亮 绿灯亮 绿灯闪烁 黄灯亮南北方向时间 30s 25s 3s 2s设计电路中使用到的主要元器件，单片机芯片、8255 芯片和晶闸管。十字路口分四条道，每条道有三个红绿灯，共十二个。每个红绿灯由一块 8031 芯片单独控制，我们只设计一个红绿灯的燃亮情况，同理根据燃亮顺序设计其它红绿灯。然后再组合起来，达到设计要求。3单
10、片机3.1单片机简介单片机是一种集成电路芯片，简称为单片微型计算机。是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU，随机存储器 RAM，只读存储器 ROM，多种 I0 口和中断系统，定时器，计时器等功能，集成在一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。3.2单片机基本结构单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备组成。3.3单片机硬件特性（ 1） 单 片 机 集 成 度 很 高 ， 单 片 机 包 括 CPU、 4KB 容 量 的 ROM(8031 无 )、 128B 容量 的 RAM、 2 个 16 定 时 计 时 器 、 4 个 8 位 并 行 口 、 全 双 工 串 口 行 口 。（ 2） 单 片 机 系 统 结 构 简 单 ， 使 用 方 便 ， 实 现 了 模 块 化 。（ 3） 单 片 机 可 靠 性 能 好 ， 可 工 作 很 长 时 间 。（ 4） 处 理 功 能 强 ， 速 度 快
