基于单片机的交通信号灯控制系统实现计算机专业.docx

目录 基于单片机的交通信号灯控制系统实现 3 1 绪论 4 1.1课题研究的背景 4 1.2课题研究的意义 4 1.3课题研究的现状 4 1.4课题研究的主要内容 4 2系统的设计方案 5 图1方案一设计框图 5 图2 方案二设计框图 6 3系统硬件设计 6 3.1系统方案确定 6 图3交通状态图 7 表1交通状态及红绿灯状态 7 3.2 最小系统 7 图4引脚结构图 8 P1口 8 P2.0-2.7被称作P2口，可用作准双向I/O接口使用。 8 P3口 8 3.2．1 复位电路 8 图5复位电路原理图 9 3．2.2晶振电路 9 3.2.3显示电路 10 图7数码管结构图 10 3.2.4 LED电路 10 图8发光二极管电路 11 3.2．5报警电路 11 图9报警电路图 11 3.2.6系统整体电路 11 4系统软件设计 12 4.1系统体流程设计 12 4.1.2 紧急中断子程序 13 图12中断子程序流程图 14 4．1.3系统主干道子程序 14 YES 14 图13系统主干道子程序 14 4.1.4系统支干道子程序 15 NO 15 YES 15 图14系统支干道子程序 15 4.2系统程序设计 15 5系统调试仿真 16 5.1系统调试 16 5.1 .1系统硬件调试 16 5.1.2系统软件调试 16 5.2系统仿真 16 5.2.1 Proteus软件简介 16 5.2.2系统仿真 16 图15东西方向运行仿真效果图 17 5.2.3中断运行状态 17 图16中断运行仿真效果图 18 5.2.4 黄灯闪烁状态 18 图17黄灯闪烁效果图 19 6总结 19 参考文献 20 基于单片机的交通信号灯控制系统实现 摘 要：以前的交通灯控制系统在经济不发达的中国，基本能够满足中国的道路交通，但随着中国都市规模逐渐不断的拓展，以前的交通信号灯控制系统满足不了道路的持续发展，缺点集中体现在：交通信号灯的时间基本不能改变，也不能根据道路上车辆的多少而自动去改变红绿灯的时间。为了消除上述的不足之处，我选择AT89C52作为控制核心，设计交通信号灯的外围电路组成基本电路来实现交通控制功能。首先在Keil中编写系统程序语言，并运用Proteus对交通信号灯进行模拟仿真。 关键词： 单片机； 交通灯；Proteus； LED The Traffic Light Control System Based On Single Chip Microcomputer (Mechanical Electrical Engineering College，Huainan Normal University) Abstract：Before the traffic lights control system in China economy is not developed, basic can satisfy the Chinese road traffic, but with the gradually expand the scale of Chinese city, before the traffic signal lamp control system can't satisfy the sustainable development of the road, shortcomings embodied in: basic traffic lights time can't change, also can't to change automatically according to how many of the cars on the road and the traffic lights.In order to eliminate the above disadvantages, I chose AT89C52 as the core of the control, to design the peripheral circuit of the traffic signal to form the basic circuit to realize the traffic control function.First, write the system program language in Keil and use Proteus to simulate the traffic lights.. Keyword: traffic lights ; single chip microcomputer ; Proteus ; LED 1 绪论 1.1课题研究的背景 中国作为全球人口第一大国，又随着二胎政策的放开，中国人口急剧增长，城市人口相对膨胀，而交通工具的发展相对缓慢，导致道路资源的紧缺性，从而激发了交通控制系统的诞生。从人类诞生那天起，交通就已经成为了我们生活中必不可少的重要角色，我们的出行时时刻刻都离不开交通。如今，城市、乡镇乃至农村的每一个道路路口中都悬挂着红绿灯，它已然变成了各种车辆有序运行最普遍和最有用的工具。 1.2课题研究的意义 本课题研究的意义，是为了在解决掉城镇道路乃至乡村道路因交通工具的迅速增长而造成道路拥堵的问题，由于城市道路建设速度的缓慢和交通工具的迅速增长，而造成道路的供不应求，为了使这些的车辆在安全有效的条件下通过紧缺的道路资源，这时交通灯控制系统的出现可以防止车辆因无序而引起道路堵塞乃至道路瘫痪，此外，对于能够根据城市每条道路车辆的拥挤程度进行合理调整或能够将车辆转移到其他线路的分流也显得尤为重要。 1.3课题研究的现状 在五六十年代，那时我国还处于战争的年代，经济很落后，有一辆自行车就已经很不错了，极少有人能够拥有汽车，随着时间的流转，国家经济开始迅速发展，从而引起我国车辆数量的持续增长并且我国城市化进度也在不断的加快，为了解决掉我国道路交通拥堵乃至道路瘫痪等严重问题，我国开始逐步建立乃至健全全国的道路，构成全面的道路交通系统，21世纪，我国人口处于不断上升的状况，在未来几年之内，基本每个家庭都有一辆私家车，而道路的发展跟不上人口的发展，人口一多，车辆就多，车辆一多，就极易造成道路拥堵，情况严重的话可能会造成交通事故，为避免出现上述情况，可以选用功能较全信号灯安放在道路上，以此来降低事故率，使车辆能够高效有序的行驶。 1.4课题研究的主要内容 为了避免改革开放前所使用的交通信号灯上的缺点，本设计将以前出现的缺点在本设计中及时纠正以及改良，本方案采用AT89C52作为核心部件，整套方案包括硬件部分和软件部分的设计，此方案能够实现东西车道、南北车道方向的车辆根据交通信号灯的指示进行高效有序的依次交替运行，当路口中的交通灯由绿灯变为黄灯时，此时黄灯亮（间隔时间为1秒），能显示剩余时间等功能。为验证本设计方案的可行性，我们可以采用Proteus对系统采取调试和仿真，以此来模拟交通信号灯在实际工作中的全部功能。 2系统的设计方案 方案一：交通信号灯控制系统是用来控制城市道路各个方向行驶的车辆，使这些车辆有序的行驶，避免造成道路拥堵。本设计采用了STC89C52RC为该系统的核心部件，并通过在Proteus软件中模拟实际生活中各个路口信号灯的亮灭来限制道路上各种类型车辆的行驶时间，此外，该方案可以通过本系统中的一个复位电路将程序恢复到初始状态。总体设计框图如图1所示： 单片机 中断按键 复位电路 晶振电路 数码显示 LED显示 图1方案一设计框图 方案二：同样采用了STC89C52RC为系统控制的核心部件，与方案一不同的是方案二在交通灯显示倒计时方面采用了数码管；在道路遇到特殊情况时，如救护车需要紧急通行时，可以通过采用实时中断保证紧急车辆顺利通过，辨别方法采用手动按钮。方案二与方案一相比较此系统具有简单易懂、可靠性高等优点，唯一的缺点就是占用了STC89C52RC的大部分资源，总体设计框图如图2所示： 图2 方案二设计框图 方案三：同样也是以STC89C52作为该方案系统控制的核心原件，此方案主要在通行倒计时方面采取了LCD液晶点阵显示器。此方案与方案一、方案二相比较具有占用STC89C52RC较少资源和图案显示精美，但唯一的缺点就是图案亮度过于暗淡，夜晚使用不方便，一般情况下较少采用。 通过上述三个方案的比较，可以得出方案一更符合城市交通信号灯的设计优点，因此采用方案一。 3系统硬件设计 3.1系统方案确定 交通信号灯的作用是控制车辆有序行驶，避免造成城市道路拥堵，所以交通信号灯在路口只准一个方向的车辆通行，另一个方向的车辆不准通行，在时间达到程序设定的通行时间后，两个车道方向的红绿灯状态对换。如南北方向的交通信号灯由红灯变为绿灯同时东西方向的交通灯由绿灯变为红灯，具体如下图所示，图1（黑色圆圈表示亮，白色圆圈表示灭）。我们可以把这四个状态归纳如下： 红绿黄 红绿黄 红绿黄 状态1 红绿黄 红绿黄 红绿黄 红绿黄 红绿黄 状态2 红绿黄 红绿黄 红绿黄 红绿黄 状态3 红绿黄 红绿黄 红绿黄 红绿黄 状态4 图3交通状态图 下表展示了道路的交通状态以及红绿灯的状态（0表示红灯亮，1表示红灯灭） 表1交通状态及红绿灯状态 状态1 状态2 状态3 状态4 东西向 禁行 等待变换 通行 等待变换 南北向 通行 等待变换 禁行 等待变换 东西红灯 1 1 0 0 东西黄灯 0 0 0 1 东西绿灯 0 0 1 0 南北红灯 0 0 1 1 南北绿灯 1 0 0 0 南北黄灯 0 1 0 0 城市路口的每个方向都装有三色指示灯和数码管计数器，道路中行驶的车辆在路口遇到红灯则及时停车禁止车辆通行，车辆在行驶过程中在路口遇到绿灯亮说明此路口允许这个方向的车辆行驶，假如行驶的车辆在交通路口遇到黄灯在闪烁，说明这个方向的车辆要做好停车准备。如果不停车，继续向前行驶，该司机此时要尤为注意路口车辆，防止发生意外。 3.2 最小系统 本系统采用AT89C52作为控制部件，其主要电路包括复位电路、晶振电路、数码管显示电路、LED电路和报警电路。其引脚结构如下图所示： 图4引脚结构图 外接晶体引脚 XTAL1、XTAL2：XTAL1、XTAL2用来外接石英晶体和微调电容。 P0口 P0.0-P0.7被称作P0口。可用作准双向输入/输出接口。 P1口 P1.0-1.7被称作P1口，可用作准双向I/O接口使用。 P2口 P2.0-2.7被称作P2口，可用作准双向I/O接口使用。 P3口 P3.0-3.7被称作 P3口，除用作准双向I/O接口使用，每一位还具有独立的第二功能。 RST——复位输入。 3.2．1 复位电路 本系统的复位电路指的是AT89C52的中央处理器处在起始状态，并开始从该状态进行工作，AT89C52在工作过程中难免会由于使用不当而导致操作错误或因为程序出错而导致系统处于崩溃状态，此时可以通过系统的复位电路进行重新启动。由于该AT89C52的ALE和/PSEN输出的是高电平，当RST引脚的高电平到达时，AT89C52开始进行复位。当使用手动按钮而出现高电平复位被称为人工复位。本系统包括上电复位和人工复位，是现实生活中是最常见和应用最为广泛的复位电路之一。 图5复位电路原理图 复位电路由电源、按钮、电容和两个电阻构成，其中电源的作用是提供电源，按钮的作用是通过人工进行复位，称为人工复位，电容一般具有隔直通交的功能，而该复位电路中的电容具有通直的功能。当启动