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0目录1绪论.......................................................................21.1背景和意义...........................................................21.2设计要求.............................................................21.2.1设计要求.......................................................21.2.2主要内容.......................................................22系统总体方案设计...........................................................32.1方案设计.............................................................32.2方案论证.............................................................32.2.1车流量检测方案.................................................32.2.2显示方案选择...................................................52.3芯片选择及介绍.......................................................52.3.1AT89C51主要特点...............................................52.3.2AT89C51外部引脚...............................................52.3.3AT89C51内部结构...............................................73系统硬件电路设计...........................................................83.1单片机最小系统设计...................................................83.1.1时钟电路.......................................................83.1.2复位电路.......................................................83.2传感检测电路设计.....................................................83.2.1光电开关的工作原理.............................................83.2.2电路连接.......................................................93.3显示电路设计........................................................103.4电源电路设计........................................................113.5系统电路设计........................................................114系统软件设计..............................................................134.1系统工作状态说明....................................................134.2相关参数说明........................................................154.3系统主程序设计......................................................154.4中断程序流程图......................................................164.5系统仿真............................................................174.5.1Proteus仿真软件简介..........................................174.5.2仿真原理......................................................174.5.3系统仿真......................................................175总结.....................................................................22参考文献....................................................................23致谢.......................................................................24附录：程序..................................................................25121绪论1.1背景和意义随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。中国最早的马路红绿灯，是1928年出现在上海的英租界。我国经济的快速发展导致了汽车数量的猛增，大中型城市的城市交通，正面临着严峻的考验。交通问题日益严重，日常的交通堵塞成为人们司空见惯而又不得不忍受的问题，在这种背景下，结合我国城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统已经成为当前的主要任务。随着电子技术的发展，利用单片机技术对交通灯进行智能化管理，已成为目前广泛采用的方法。本设计论述了基于AT89C51单片机的交通灯控制系统，该系统能根据路口车流量变化而改变交通灯闪亮时间，达到智能控制交通的目的。该系统具有实用性强、操作简单、扩展性好等特点。1.2设计要求1.2.1设计要求（1）设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向和东西方向两个交叉路口的车辆交替运行，两个方向能根据车流量大小自动调节通行时间，车流量大，通行时间长，车流量小，通行时间短。（2）每次绿灯变红灯时,要求黄灯先亮5s，才能变换运行车辆。（3）东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用数码管显示器进行显示（采用倒计时的方法）。（4）同步设置人行横道红、绿灯指示。1.2.2主要内容本课题研究的内容有如下几个方面：（1）基于车流量的智能交通灯控制系统的工作原理。（2）基于车流量的智能交通灯控制系统的硬件设计。（3）车流量检测原理及其硬件电路设计。（4）基于车流量的智能交通灯控制系统的程序设计。32系统总体方案设计2.1方案设计系统由AT89C51单片机模块、车流量检测模块、数码管显示模块、电源模块和红绿灯显示模块五个模块组成。由车流量检测模块测量得1分钟内车流量传给AT89C51单片机，AT89C51单片机将信号处理后执行的状态，通过数码管显示模块和红绿灯显示模块分别显示时间（倒计时显示）和红绿灯状态。电源模块给AT89C51单片机提供电源。系统方案框图如图1所示。图1系统框图2.2方案论证2.2.1车流量检测方案方案一：采用遥感微波检测器(RTMS)。微波交通检测器是利用雷达线性调频技术原理，通过发射中心频率为10.525GHz或24.200GHz的连续频率调制微波(FMCW)；在检测路面上，投映一个宽度为3-4米，长度为64米的微波带。每当车辆通过这个微波投映区时，都会向RTMS反射一个微波信号，RTMS接收反射的微波信号，并计算接收频率和时间的变化参数以得出车辆的速度及长度，提供车流量、道路占有率、速度和车型等实时信息。为了检测出车道上车的数量，RTMS在微波束的发射方向上以2M为一个层面分展探测物体，微波束在15度范围内投影形成一个分为32个十层面的椭圆形波束，(椭圆的宽度取决于仪器选择的工作方式)，通过这种方式可检测出车量数RTMS具有两种基本的使用模式，分别是路边侧向模式和前方正向模式。路边4侧向模式可以使用一台RTMS同时检测多至8条车道，并提供每条车道的交通信息。前方正向模式，用一台RTMS实时检测一条单一车道的交通情况。RTMS的检测精度高，且是一个全天候的车辆检测器。方案二：采用磁感应车辆检测器。这种环形线圈检测器是传统的交通检测器，是目前世界上用量最大的一种检测设备。这些埋设在道路表面下的线圈可以检测到车辆通过时的电磁变化进而精确地算出交通流量。交通流量是交通统计和交通规划的基本数据，通过这些检测结果可以用来计算占用率(表征交通密度)，在使用双线圈模式时还可以提供速度、车辆行驶方向、车型分类等数据，这些数据对于交通管理和统计是极为重要的。原理方框图如图2所示。图2磁检测器方框图该方案测量精度较好，且性能稳定。方案三：利用红外线车辆检测器。红外线车辆检测器是利用被检测物对光束的遮挡或反射，通过同步回路检测物体有无。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。如当汽车通过光扫描区域时，部分或全部光束被遮挡，从而实现对车辆数据的综合检测。红外线车辆扫描系统提供了车辆轮廓扫描的解决方案，并提供车辆分离信号，同时还能够检测挂钩是否存在及其位置，由于光学产品的高速响应，当车速低于100公里/小时，系统可对车辆间距0.3米车辆实现可靠的分离检测并抓取车辆轮廓数据，当车速低于200公里/小时，对车辆间距0.6米的车辆实现可靠的分离检测并抓取轮廓数据，系统可自动分类超过100种车型，车辆自动分类的准确率超过99％。常利用光电开关技术成熟，高速响应，可输出丰富的车辆数据信息，能可靠检测各种特殊车辆。抗干扰性强，不受恶劣气象条件或物体颜色的影响，安装简便。方案一造价高，且易受环境影响，方案二需将检测器埋入地底下，对已建成道路使用不环形检测器1环形检测器n自定义总线控制单元调制解调器监控中心5方便。方案三性价比高，且设计简单，权衡利弊，故选用方案三。2.2.2显示方案选择该系统要求完成倒计时、状态灯等显示功能。基于上述原因，系统可采用以下三种方案：方案一：完全采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字符，无法胜任题目要求。方案二：完全采用点阵式LED显示。这种方案实现复杂，且须完成大量的软件工作；但功能强大，可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等。方案三：采用数码管与LED相结合的方法，因为设计既要求倒计时数字输出，又要求有状态灯输出等，为方便观看并考虑到现实情况，用数码管与LED灯分别显示时间及状态信息。这种方案既满足系统功能要求，又减少了系统实现的复杂度。权衡利弊，系统决定采用方案三以实现系统的显示功能。2.3芯片选择及介绍采用AT89C51单片机作为主控制器。AT89C51具有两个16位定时器/计数器，5个中断源，便于对车流量进行定时中断检测。32根I/O线，使其具有足够的I/O口驱动数码管及交通