交通灯控制电路设计

重庆航天职业学院毕业论文1学号姓名学制3年专业电子信息工程技术年级班级指导教师陈登林复审教师设计题目交通灯控制电路设计指导教师评语：成绩：指导教师签名：年月日系复审意见：成绩：复审人签名：年月日系部终审意见：公章年月日重庆航天职业学院毕业论文2答辩情况记录答辩题目答辩情况正确基本正确经提示回答不正确未回答此表由主持答辩的同志填写。答辩委员会（或小组）评语：成绩：主持答辩人签名：职称：月日重庆航天职业学院毕业论文3毕业设计任务书一、设计题目：交通灯控制电路设计二、原始依据（选题背景）根据单片机仿真与实战项目化教程、电子线路CAD项目化教程以及网上查阅相关资料等。三、毕业设计(论文)的内容和要求(包括技术要求、图表要求以及工作要求等)：1.设计内容：使用单片机AT89C51作为仿真控制器，控制十字路口的交通灯，功能如下：(1)、正常情况，东西、南北实现交通灯的基本功能；(2)、特殊情况，东西方向通行；(3)、紧急情况，东西、南北方向都是红灯。2.设计要求：（1）设计交通灯控制电路。（2）利用protel画出原理图，PCB版图。（3）正确选择多谐振荡器实现振荡周期在1秒到10秒之间调节。（4）叙述其工作原理。（5）课程设计的心得体会。四、毕业设计论文撰写内容、格式、字数的要求；毕业设计（论文）的内容为：封面、首页、中文摘要和关键词、目录、引言、正文、结论、致谢、参考文献、附录等。字数不少于10000字。五、参考资料：【1】AT89C51-搜狗百科【2】交通灯的背景和意义-阿里巴巴商友圈【3】LED的简介-电子设计-道客巴巴【4】汤平.单片机仿真与实践项目化教程（C语言版）.北京工业出版社六、毕业（课程）设计时间期限：2016年10月20日至2016年12月29日指导教师：年月日重庆航天职业学院毕业论文4二、毕业设计应完成的图纸：图2-1控制框图，见3页表2-1AT89C51P3口第二功能说明表，见5页图2-2AT89C51引脚及外形图，见6页图2-3LED发光原理图，见7页图3-1内部时钟电路图，见8页图3-2复位电路图，见9页图3-3LED显示电路图，见9页图3-4仿真图，见10页图3-5原理图，见10页图3-6PCB图，见11页表4-1交通灯状态表，见12页表4-2各引脚分配以及控制数据表，见12页图4-1软件总体设计及流程图，见13页图4-2紧急状态子程序流程图，见14页图4-3正常指示主程序流程图，见14页三、其他要求:四、毕业设计的期限：自2016年10月20日至2016年12月29日五、毕业设计（论文）进度计划：起至日期工作内容备注2015.10.20-2015.-10.302015.11.1-2015.11.52015.11.6-2015.11.20.2015.11.21-2015.11.30消化论文题目，收集相关资料；确定设计方案及设计大纲；划分功能模块，设计硬件及软件的电路模块；编写程序及画出PCB图，进行电路仿真；撰写论文初稿；按照毕业论文的要求，整理论文；修改，完善论文，定稿重庆航天职业学院毕业论文I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。本次设计是基于单片机AT89C51单片机为控制核心的交通控制系统，它可以实现对车辆、行人的有效导引。设计中我们选用红、绿、黄三种不同LED发光管作为车辆的指示（换而言之，就是用红、绿、黄三种不同LED交通灯指示），简化了设计，形象直观；不仅如此，我们还结合了KeilC51、Proteus进行编程、仿真。当出现紧急情况时，交警可将系统设置成手动，让某路口车辆通行，此路口行人禁行，紧急情况结束后再转成自动状态。本次设计并对系统物理结构进行了优化，很有城市交通道口的“模型”味。关键词：单片机；AT89C51；交通灯；控制系统；LED重庆航天职业学院毕业论文II目录摘要………………………………………………………………………………………I目录………………………………………………………………………………………II第1章绪论……………………………………………………………………………11.1引言……………………………………………………………………………11.2交通灯的背景及意义…………………………………………………………11.3单片机的意义和本设计特点…………………………………………………2第2章系统设计……………………………………………………………………32.1系统总设计结构图………………………………………………………………32.2芯片AT89C51单片机的简介……………………………………………………32.2.1主要的特性………………………………………………………………32.2.2特性描述………………………………………………………………42.2.3管脚说明………………………………………………………………42.2.4振荡器特性……………………………………………………………62.3LED的简介……………………………………………………………………62.3.1LED发光原理…………………………………………………………62.3.2LED主要参数…………………………………………………………72.3.3LED的特点……………………………………………………………7第3章系统硬件设计……………………………………………………………83.1系统电路设计………………………………………………………………83.2时钟电路设计………………………………………………………………83.3复位电路设计……………………………………………………………83.4电源………………………………………………………………………93.5LED显示电路设计………………………………………………………93.6Proteus电路图和Protel原理图的绘制………………………………9第4章软件设计………………………………………………………………124.1系统软件设计整体思路…………………………………………………12重庆航天职业学院毕业论文III4.2系统软件设计流程图……………………………………………………………124.2.1交通灯控制电路设计分析………………………………………………124.2.2软件总体流程图……………………………………………………………134.2.3紧急状态子程序流程图……………………………………………………134.2.4正常指示程序流程图…………………………………………………………14第5章程序与仿真编写………………………………………………………………155.1程序调试用到的软件及工具……………………………………………………155.2KeilC51简介……………………………………………………………………155.3Proteus简介………………………………………………………………………155.4仿真过程…………………………………………………………………………16第6章结束语……………………………………………………………………………17参考文献……………………………………………………………………………………18致谢……………………………………………………………………………………………19附录……………………………………………………………………………………………20重庆航天职业学院毕业论文１第1章绪论1.1引言随着社会和城市交通的快速发展，近几年机动车辆数字急剧增加，道路超负荷承载道路现象严重，致使交通事故逐年增加。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。俗话说“要想富、先修路”，但路修好了如果在交通控制方面做不好道路还是无法保障畅通安全。作为交通控制的重要组成部份的交通信号灯也应国际化。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。自80年代后期，一些大城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。可见交通灯是城市交通有序、安全、快速运行的重要保障，因此解决好公路交通信号灯控制问题也成了保障交通有序、安全、快速运行的重要环节。1.2交通灯的背景及意义交通是城市经济活动的命脉，对城市经济发展、人民生活水平的提高起着十分重要的作用。城市交通问题自人类进入21世纪以来，道路交通一直是困扰城市发展、制约城市经济建设的重要因素。而使用合理的交通灯可以合理的规划城市交通，从而为城市的快速运输和发展提供最优化的交通解决方案。可以肯定的说，城市道路增长的有限与车辆增加的无限这一对矛盾是导致城市交通拥挤的根本原因。对于减轻交通拥塞及其副作用特别是对于大的交通网络而言，仍然缺乏一种真正的交通响应控制策略。计算机硬件能力与控制软件能力很不相符，由此造成的影响是很多交通控制策略根本不能实现。在少数几个例子中，一些新的控制策略确实能得以实现，但他们却没能对早期的控制策略进行改进。由于缺乏能提高交通状况、特别是缺乏拥塞网络交重庆航天职业学院毕业论文２通状况的实时控制策略，几乎可以说真正成熟的控制策略仍然不存在.智能化和集成化是城市交通信号控制系统的发展趋势和研究前沿，而针对交通系统规模复杂性特征的控制结构和针对城市交通瓶颈问题并代表智能决策的阻塞处理则是智能交通控制优化管理的关键和突破口。车辆的不断增多，表明车辆对道路容量的要求仍然很高，短期内还不可能改变。自从开始使用计算机控制系统后，不管在控制硬件里取得什么样的实际进展，交通控制领域的控制逻辑方面始终没能取得重大突破。因此，研究基于智能集成的城市交通信号控制系统具有相当的学术价值和实用价值。把智能控制引入到城市交通控制系统中，未来的城市交通控制系统才能适应城市交通的发展。从长远来看该研究具有巨大的现实意义。1.3单片机的意义和本设计特点单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器--CPU（运算、控制）、随机存取存储器--RAM（数据存储）、只读存储器--ROM（程序存储）、输入/输出端口--I/0（列如串行口、并行口等）、定时器/计数器、A/D、D/A等都集成在一块集成电路芯片中形成的微处理器。虽然计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，它为我们改变了什么？目前，单片机已渗透到人们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。例如：从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。由此可见，单片机在工商、金融、科研、教育、航空、航天等领域都有着十分广泛的用途。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期