基于单片机的交通灯控制系统设计

目录摘要..............................................................1关键词..............................................................1Abstract..............................................................1Keywords..............................................................1第一章前言...........................................................21.1交通灯控制系统的研究现状..........................................21.2基于单片机的交通灯控制系统设计的意义............................2第二章交通灯控制系统的总体设计.......................................32.1交通灯控制系统的规划...............................................32.2交通灯控制系统设计原理............................................32.3交通灯控制系统设计实现的功能.....................................5第三章交通灯控制系统的硬件设计......................................63.1AT89S51单片机简介.................................................63.1.1AT89S51单片机的主要性能参数.....................................63.1.2AT89S51芯片内部结构简介.........................................63.1.3主要引脚功能....................................................83.2控制器的原理框图.................................................103.3各控制模块.......................................................123.3.1、车检测模块....................................................123.3.2信号灯模块....................................................163.3.3时间显示模块...................................................173.3.4紧急转换模块...................................................18第四章智能交通灯控制系统的软件设计..................................204.1交通灯的软件设计流程图............................................204.1.1每秒钟的设定....................................................204.1.21秒钟的方法...................................................20参考文献.............................................................29致谢.............................................................29车帅：基于单片机的交通灯控制系统1基于单片机的交通灯控制系统摘要：本设计是基于单片机的交通灯控制系统设计。主要内容有交通灯控制系统的总体设计方案，设计意义，设计原理和主要功能，各个功能模块的介绍，部分电路设计，软件系统的设计以及所选单片机的详细介绍。设计中用发光二极管模拟信号灯，紧急车的优先通过由外部中断技术来模拟，要求使用ATM89S51定时计数器0作为定时器，对通过时间进行倒计时，在LED上显示并进行递减，采用视频采集图样的方法来检测车流量，最后利用汇编语言设计完成交通灯控制系统。关键词：ATM89S51单片机交通灯控制系统视频采集图样车流量TheDesignooffIInntteelllliiggeennttTTrraaffffiiccLLiigghhttCCoonnttrroollSSyysstteemmBBaasseedAbstract：ThisdesignisbasedonSCMtrafficcontrolsystemdesign.Themaincontentsofatrafficcontrolsystemoveralldesignscheme,design,designprinciplesandthemainmeaning,functionmodulesofintroduction,circuitdesign,softwaredesignandtheselectedMCUdetailedintroduction.Design,usinglight-emittingdiodessimulationofsignalprioritybyemergencyvehiclesbyexternalinterruptiontechnologytosimulateATM89S51timingcounter,requireastimer,rightthrough2-0intimeforthecountdown,LEDdisplayonvideoanddescending,adoptthemethodtodetectcollectedtrafficpattern,finally,usingtheassemblerlanguagedesigncompletedtrafficcontrolsystem.Keywords:ATM89S51SCMTrafficcontrolsystemVideocollectionpatterntrafficflow车帅：基于单片机的交通灯控制系统2第一章前言1.1交通灯控制系统的研究现状在今天，红绿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。但这一技术在19世纪就已出现了。从采用计算机控制到现代化的电子定时监控，交通信号灯在科学化、自动化上不断地更新、发展和完善。但是，随着社会的不断进步，传统的交通灯的缺陷也日益出现，其中设计过于死板，达不到道路的最大通行效率是最明显的问题，红绿灯交替变换时间过于程式化。随着我国经济的高速发展，人们对各种交通车辆的需求量不断增大，城市的交通拥护问题日益严重，目前，大部分城市的十字路口的交通控制灯，通常的做法是：事先经过车辆流量的调查，利用传统的方法设计好红绿灯的延时，然而，实际上的车流量是不断变化的，有的路口在不同的时间段车流量的大小甚至有很大的差异，所以说，统计的方法己不能适应迅速发展的交通现状。1.2基于单片机的交通灯控制系统设计的意义国内的交通灯一般设在十字路门，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯。加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用，但根据实际行车过程中出现的情况，还存在以下缺点：1．两车道的车辆轮流放行时间相同且固定，在十字路口，经常一个车道为主干道，车辆较多，放行时间应该长些；另一车道为副干道，车辆较少，放行时间应该短些。2．没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施，臂如，消防车执行紧急任务通过时，两车道的车都应停止，让紧急车通过。基于传统交通灯控制系统设计过于死板，红绿灯交替是间过于程式化的缺点，智能交通灯控制系统的设计就更显示出了它的研究意义，它能根据道路交通拥护，交叉路口经常出现拥堵的情况。利用单片机控制技术．提出了软件和硬件设计方案，能够实现道路的最大通行效率。车帅：基于单片机的交通灯控制系统3第二章交通灯控制系统的总体设计2.1交通灯控制系统的规划我们将系统设计成可分离单独工作的主控制机与客户端的形式，但是和传统的C/S模式不一样的是，每个终端机可以脱离主控制机而独立工作。即使主控制机停止工作，或者由于某种原因不能正常工作，各终端机也可以照常稳定的工作。各个终端机负责管理路口的多个信号灯。为了方便我们称主控制机为主系统，各个终端机称为子系统。控制系统的总框图如图2-1示……………图2-1控制系统的总框图2.2交通灯控制系统设计原理首先了解实际交通灯的变化情况和规律。假设一个十字路口如下图2-2，所以，为东南西北走向。初始状态0为东西南北都红灯亮。然后转状态1东西绿灯通车，南远程主系统计算机路口子系统路口子系统路口子系统A干道交通信号灯A干道交通信号灯B干道交通信号灯B干道交通信号灯车帅：基于单片机的交通灯控制系统4图2-2十字路口图北红灯亮。过一段时间后，转状态2，东西绿灯灭，黄灯闪几下，南北还是红灯。再转状态3，南北绿灯通车，东西红灯亮。过一段时间后转状态4，南北绿灯灭，闪几个黄灯，东西还是为红灯亮，一段时间后，又循环至状态1。交通信号灯的状态表如下表，其中，1代表灯亮，0代表灯灭。表2-1交通信号灯的状态表状态北西南东绿黄红绿黄红绿黄红绿黄红00010010010011001100001100200101000101031000011000014010001010001人行道人行道人行道人行道车帅：基于单片机的交通灯控制系统52、对于交通信号灯来说，应该有东西南北共四组灯，但由于同一道上的两组的信号灯的显示情况是相同的，所以只要用两组就行了，因此，采用单片机内部的I/O口上的P1口中的6个引脚即可来控制6个信号灯。3、通过编写程序，实现对发光二极管的控制，来模拟交通信号灯的管理。每延时一段时间，灯的显示情况都会按交通灯的显示规律进行状态转换。4、通过延时时间送显，可以在原有的交通信号灯系统的基础上，增添其倒计时间的显示功能，实现其功能的扩展。2.3交通灯控制系统设计实现的功能交通信号灯指挥着人和各种车辆的安全运行,实现红、黄、绿灯的自动指挥是城乡交通管理现代化的重要课题.在城乡街道的十字交叉路口,为了保证交通秩序和行人安全,一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯,其中红灯亮,表示该条道路禁止通行;黄灯亮,表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行;绿灯亮,表示该条道路允许通行.交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口城乡交通管理自动化。在传统交通灯控制系统的基础上，智能交通灯控制系统实现以下功能：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。5)考虑到特殊车辆情况，设置紧急转换开头。车帅：基于单片机的交通灯控制系统6第三章交通灯控制系统的硬件设计3.1AT89S51单片机简介AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采用高密度、非易失性存储