单片机的十字路口交通灯控制器的设计毕业论文

南 昌 工 程 学 院

毕 业 设 计 (论 文)

信息工程学院

系（院） 应用电子技术 专业

毕业设计（论文）题目 城市交通信号控制器的设计

学生姓名 xxx

班 级 xxxx

学 号 xxxxx 指导教师 xxxxx

完成日期 2012 年 6 月 6 日

基于单片机的城市交通灯控制器的设计

The design of the traffic light controller based on the single-chip

microcomputer

总计 毕业设计（论文） 表 格 插 图

39 0 15 页 个

幅

南昌工程学院本科毕业设计(论文)

摘 要

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。

十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过AT89C51芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过PA口输出，显示时间直接通过8255的PC口输出至双位数码管）；车辆闯红灯报警；通过设置“看门狗电路”来防止单片机死机，提高单片机系统的抗干扰性；绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。

关键词：单片机；交通灯；闯红灯；检测车流量

Abstract

With the rapid development of science and technology in recent years, the application of MCU is a

growing, while driving more traditional control detection technology updates. In real-time detection and automatic control of microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component, only the microcontroller is not enough knowledge, but also according to the specific combination of hardware architecture of hardware and software, to be improved.

Crossroads shuttle vehicles, pedestrians bustling, car dealers lane, one pedestrian and orderly. Then rely on to achieve this discipline of the order it?Is the traffic lights by the automatic control system. Many traffic lights control. This system uses the MSC-51 Series MCU ATSC51 and programmable parallel I/O interface chip 8255A-centered design of traffic light controller device to realize the actual traffic flow according to the P1 port through AT89C51 to set the red, green brighten time function; traffic light cycle lights, countdown 5 seconds left when the yellow light flashing warning (traffic signal through the PA port output, display the time directly through the 8255's PC port to double-digit LED output); car runs a red light to alarm; by setting the \dog circuit \prevent crashes MCU, MCU system to improve noise immunity; green time of traffic flow can be detected by double-digit digital display. This system is practical, simple and strong extensions.

Keywords: MCU; Traffic lights; Running red lights; Detect traffic

目 录

1 引言 ..................................................................................................................... 1 2 系统总体方案 ....................................................................................................... 1 2.1 交通管理的方案论证 .......................................................................................... 1 2.2 交通灯控制的功能要求 ...................................................................................... 2 2.3 系统总框图 ........................................................................................................ 3 2.4 系统工作原理 .................................................................................................... 4 3 系统硬件设计 ....................................................................................................... 4 3.1 AT89C51单片机简介 ......................................................................................... 5 3.2 89C51单片机复位电路 ....................................................................................... 7 3.3 时钟电路 ........................................................................................................... 7 3.4 键盘接口电路 .................................................................................................... 7 3.5 8255A与74LS373简介 ...................................................................................... 9 3.6 八段LED数码管显示电路 ................................................................................11 3.7 看门狗硬件电路 ............................................................................................... 12 3.8 红外对管检测电路 ........................................................................................... 13 3.9 驱动和放大电路 ............................................................................................... 14 3.10 交通指示灯电路 ............................................................................................. 16 3.11 报警电路和按键控制电路 ............................................................................... 17 4 系统软件设计 ..................................................................................................... 18 4.1 1秒的设定和T0定时器 ................................................................................... 18 4.2 东西、南北路口红外检测中断子程序 ............................................................... 20 4.3 1ms软件延时子程序 ........................................................................................ 21 4.4 时间显示子程序 ............................................................................................... 21 4.5 黄灯闪烁5s子程序 .......................................................................................... 22 4.6 检测车流量与显示子程序 ................................................................................. 23 4.7 报警子程序 ...................................................................................................... 24 4.8 主程序 ............................................................................................................. 25 结 论 ................................................................................................................... 27 致 谢 ................................................................................................................... 27 参考文献 ................................................................................................................. 28 附录A 总硬件电路图............................................................................................. 30 附录B 十字路口交通灯控制器的代码 .................................................................... 31

1 引言

交通运输是城市功能活动的命脉，它直接影响社会经济、生产与生活的各个方面。我国机动车辆发展迅速，而城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后。道路拥挤、阻塞现象及交通事故常有发生。如何利用当今自动控制技术，有效地疏导交通，提高城镇交通路口的通行能力，提高车辆速度，减少交通事故是值得我们研究的新课题。交通灯是城市交通中的重要指挥系统，它与人们日常生活密切相关。随着人们生活水平的提高，对交通管制也提出了更高的要求，因此提供一个可靠、安全、便捷的多功能交通灯控制系统有着现实的必要性。本设计旨在设计出一款良好的交通灯控制系统来改善交通紊乱问题，目的性强，也具有很强的现实意义。

国内外学者对这一学科也早有研究，控制方案各种各样，并且各有优缺点。从1868年英国伦敦首次使用燃汽色灯信号以来，城市交通信号机由手动到自动，交通信号由固定周期到可变周期，系统控制方式由点控到面控，从无车辆检测器到有车辆检测器，经历了近百年的历史[1]。到1963年加拿大多伦多市建立了一套使用IBM650型计算的集中协调感应控制信号系统，从而标志着城市道路交通信号系统的发展进入了一个新的阶段。之后，美国、英国、德国、日本、澳大利亚等多家相继建成数字电子计算机区域交通控制系统，这种系统一般还配备交通监视系统组成交通管制中心。在西方发达国家，交通控制系统基本上完成了由传统的交通控制系统向智能交通控制系统ITS（Intelligent Transport systems）的转变[2]。而在我国，智能交通系统则刚刚处于起步阶段。在20世纪90年代初，我国的相关学者开始意识到研究和开发ITS的重要性。到90年代中期，由于受到国外ITS研发的影响，政府部门也开始重视对ITS的研究。

基于整个交通控制系统的发展情况，本设计主要进行如下方面的研究：用智能，集成，且功能强大的MCS-51系列单片机中的AT89C51为控制中心，设计出一套十字路口的交通控制系统，以指挥该路口的实时通行状态。本设计除了有红、黄、绿信号灯状态控制能实现基本的交通功能外，还增加了倒计时显示提示，基于实际情况，又要求了对车流量检测功能，“看门狗芯片”保护功能，违规检测及处理、键盘可设置等强大功能，以方便人们的生活需求。

2 系统总体方案

2.1 交通管理的方案论证

2.1.1 方案设想

东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间[5]。设东西道比南北道的车流量大，指示灯燃亮的方案见表2.1。

表2.1 指示灯的燃亮方案 东西道 南北道 60S 红灯亮 绿灯亮 5S 黄灯亮 黄灯亮 80S 绿灯亮 红灯亮 5S 黄灯亮 黄灯亮 ?? ?? ?? 表2.1说明： （1）当东西方向为红灯，此道车辆和行人禁止通行；南北道为绿灯，此道车辆和行人

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