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目录1交通信号灯控制系统设计任务和性能指标................................11.1设计任务........................................................11.2性能指标........................................................12交通信号灯控制系统设计方案...........................................12.1设计思路......................................................12.1.1设计思路...................................................12.1.2功能设计...................................................22.2总体设计........................................................22.2.1通行方案设计...............................................22.2.2硬件设计方案...............................................42.2.3软件设计方案...............................................43交通信号灯控制系统硬件设计..........................................53.1系统硬件框图...................................................53.2单元电路设计....................................................53.2.1单片机最小系统............................................53.2.2信号灯显示电路............................................73.2.3倒计时显示电路............................................83.2.4按键操作电路..............................................84交通信号灯控制系统程序设计.........................................84.1理论基础知识..................................................84.1.1定时器原理................................................84.1.2软件延时原理..............................................94.1.3中断原理..................................................94.2主程序框图.....................................................95调试分析及所用器件.................................................105.1调试环境......................................................105.2所用芯片......................................................116心得体会............................................................117参考文献............................................................128附录................................................................13附件1程序清单.....................................................13附件2系统仿真图...................................................161摘要交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，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。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。本系统采用单片机AT89C52为中心器件来设计交通信号灯控制器，系统实用性强、操作简单、扩展性强。本设计系统就是由单片机最小系统、交通灯状态显示系统、LED数码显示系统、复位电路和按键操作电路等几大部分组成。系统除具有基本的交通信号灯功能外，还具有倒计时、时间调整和紧急情况处理等功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。软件上采用KEILC编程，主要编写了主程序，LED数码管显示程序，中断程序，延时程序等。经过整机调试，实现了对十字路口交通灯的模拟。关键字：AT89C52交通灯PROTUES中断程序21交通信号灯控制系统设计任务和性能指标1.1设计任务利用单片机设计一个十字路口交通信号灯控制系统，该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外，并有倒计时系统显示信号灯转换时间。用红、绿、黄发光二极管作信号灯，两位八段数码管显示时间来控制交通信号灯的变化。模拟框图如图1所示。图1交通信号灯模拟图1.2性能指标（1）东西和南北方向的车辆交替通行，任意时刻只有一个方向通行，以黄灯闪烁来转换。（2）系统开始运行时设置每次放行10秒，其中有2秒是黄灯闪烁提醒行人和车辆禁止通行。（3）通行时间可在0～99秒内任意设置。（4）有紧急情况处理功能，比如：有急救车辆通行时，暂时禁止其他车辆通行。2交通信号灯控制系统设计方案2.1设计思路2.1.1设计思路（1）分析目前交通路口的基本控制技术以及各种通行方案，并以此为基础提出自己的交通控制的初步方案。（2）确定系统交通控制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，在这里，本设计除了有基本的交通功能，还增加了倒计时3显示提示，基于实际情况，又增加了紧急状况处理和通行时间可调这两项特殊功能。（3）选择器件，大体分配各个器件及模块的基本功能要求，设计主控电路、显示电路，信号灯状态电路，按键电路等。（4）进行软件系统的设计，对于本系统，本人采用单片机C语言编写，对单片机内部结构和工作情况做了充足的研究，在深入了解了定时器，中断以及延时原理后，完成了软件的编写。2.1.2功能设计本设计能模拟基本的交通控制系统，用红绿黄灯表示禁行，通行和等待的信号发生，还能进行倒计时显示，通行时间调整和紧急情况处理等功能。（1）基本功能采用红绿黄三种颜色的LED灯的亮灭来模拟信号灯，从而达到控制车辆的通行。（2）倒计时显示功能采用两位八段数码管来显示时间，来告知行人和车辆通行时间和要等待的时间。（3）时间可调功能通过键盘对时间进行手动设置，增加了人为的可控性，避免车少长等和减缓车多交通堵塞的麻烦。（4）紧急处理交通路口出现紧急状况在所难免，如特大事件发生，救护车等急行车通过等，我们都必须尽量允许其畅通无阻，由此在交通控制中增设禁停按键。2.2总体设计单片机设计交通灯控制系统，可用单片机直接控制信号灯的状态变化，基本上可以指挥交通的具体通行，接入LED数码管就可以显示倒计时以提醒行使者，更具人性化。本系统在此基础上，加入了紧急情况处理与时间调整功能。2.2.1通行方案设计十字路口分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如图2所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。交通状态从状态1开始变换，直至状态4然后循环至状态1，周而复始。4S1东西通行S2东西禁行过渡状态S3南北通行S4南北禁行过渡状态图2交通信号灯状态通过对具体的十字路口交通信号灯状态的演示分析，可以把这四个状态归纳如下：状态S1:东西方向绿灯亮，允许通行，南北方向红灯亮，禁止通行；状态S2:东西方向绿灯转黄灯闪烁，允许通行，南北方向红灯亮，禁止通行；状态S3:东西方向红灯亮，禁止通行，南北方向绿灯亮，允许通行；状态S4:东西方向红灯亮，禁止通行，南北方向绿灯转黄灯闪烁，允许通行；依据上述分析，东西的通行时间为状态S1和状态S2的时间之和，南北的通行时间为状态S3和状态S4的时间之和，因此可以列出各个路口灯的状态转换如表1所示（其中逻辑值“1”代表执行通行，逻辑值“0”代表禁止通行，逻辑值“L”代表绿灯转黄灯）：表1交通灯状态转换表状态时间东西南北绿灯黄灯红灯绿灯黄灯红灯S18s1000015S22s0L(闪烁)0001S38s001100S42s0010L(闪烁)02.2.2硬件设计方案本系统选用Atmel公司的AT系列单片机AT89C51为中心器件设计交通信号灯控制器，实现了红绿灯循环点亮，绿灯变红灯中间为黄灯闪烁警示的功能。每个方向采用红绿黄三色的LED灯的亮灭来模拟信号灯，采用两位八段共阳数码管，显示十字路口通行或禁止的剩余时间，通过键盘对时间进行手动设置，增加了人为的可控性，避免车少长等和减缓车多交通堵塞的麻烦，同时增设了紧急情况处理按键，因为交通路口出现紧急状况在所难免，如特大事件发生，救护车等急行车通过等，我们都必须尽量允许其畅通无阻。所设计的系统硬件框图如图3所示。图3系统硬件框图2.2.3软件设计方案设计要求为：首先南北方向红灯、东西方向绿灯亮，南北方向红灯10秒、东西方向绿灯8秒，相应的数码管显示对应的数字并读秒，同时南北方向红色的二极管和东西方向的绿色二极管接通点亮显示，当东西方向的绿灯时间到，则东西方向的绿灯转为黄灯，同时数码管显示黄灯的时间2秒，东西方向的黄色二极管接通点亮，此时南北方向的红灯不变。南北方向的红灯和东西方向的黄灯时间同时到，此时南北方向的红灯跳转为绿灯，时间同样为8秒，东西方向有黄灯跳转为红灯，时间为10秒。当南北方向的绿灯时间到，南北绿灯跳转为黄灯，东西方向的红灯不变，当南北方向的STC80C51单片机最小系统LED数码管显示数码管显示按键控制电路6黄灯和东西方向的红灯时间到，南北方向的黄灯跳转为红灯，东西方向的红灯跳转为绿灯。进入开始的状态，循环执行。此外还利用单片机的中断设计了紧急情况处理和时间调整的功能。根据设计要求，程序框图如图4所示。软件采用KEILC语言完成。软件设计可以分为以下几个功能模块：图4程序结构框图3交通信号灯控制系统硬件设计3.1系统硬件框图根据设计的要求,单片机选用AT89C52，其内部带有8KB的FLASHROM，设计时无需外接程序存储器，为设计和调试带来极大的方便。四个方向各采用三个不同色的LED灯和1个两位的数码管显示，来实现该方向的指示灯的点亮时间倒计时。按键可以根据系统的需要进行操作。图5系统硬件框图初始化CPU初始化中断状态转换S1-S2-S3-S4按键操作中断处理AT89C52XTAL1P0.0XTAL2|P0.5RESP2.0|P2.7P3时钟电路复位电路信号灯显示倒计时显示按键操作73.2单元电路设计3.2.