毕业设计 - 交通灯 - 图文

毕业设计论文

作者 学号

系部 电子信息学院 专业 计算机控制

题目 基于单片机的智能交通控制系统 指导教师 评阅教师 完成时间： 2013 年 4 月 20 日

毕业设计(论文)中文摘要

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基于单片机的智能交通控制系统 摘要：由于我国经济的快速发展从而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，从而导致交通问题日益严重，其主要表现如下：交通事故频发，对人类生命安全造成极大威胁；交通拥堵严重，导致出行时间增加，能源消耗加大；空气污染和噪声污染程度日益加深等。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。 本系统采用美国ATMEL公司生产的单片机AT89S51，以及其它芯片来设计交通灯控制。实现了通过AT89S51芯片的P1口设置红、绿灯点亮的功能，通过AT89S51芯片的RXD、TXD输入、输出设置显示时间。交通灯的点亮采用发光二极管实现，时间的显示采用七段数码管实现。单片机系统采用的直流供电。系统实用性强、操作简单、扩展性好。 本系统利用计算机和自动控制技术设计的交通灯控制装置可以有效地疏导交通，提高城镇交通路口的通行能力，减少了交通事故。但是在实际应用中，交通灯的功能不仅如此，还可以包括：统计路口的车流量、测速和违章拍照等功能。 关键字：交通 智能 信号灯 控制 单片机

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毕业设计(论文)外文摘要

Title : The intelligent traffic control system based on single chip microcomputer

Abstract:Due to the rapid development of our country economy leading to

a surge in the number of cars.Large and medium cities urban traffic, is facing a severe test, leading to the traffic problem is increasingly serious, its main performance is as follows: frequent traffic accidents, and poses a great threat to human life safety; Traffic congestion is serious, lead to increased travel time, energy consumption increase; Increasing air pollution and noise pollution, etc. Daily traffic jams become commonplace and people had to endure the problems, in this context, combined with the actual situation of our country urban road traffic, develop truly intelligent light control system suited to the characteristics of the us has become the main task of the current. With the development of electronic technology, single-chip microcomputer technology for intelligent management of the traffic light, has become a widely used method at present.

This system adopts the ATMEL company's SCM AT89S51, as well as other chip to design the traffic light control. Achieved through AT89S51 chip set P1 mouth red, a green light lit function, through the AT89S51 chip RXD, TXD input, output, sets the show time. Traffic light using Light-emitting diodes to realize, time display using seven segment digital tube. Single chip microcomputer system consists of dc power supply. For the system is stable and reliable, the system integration within the \the system stop working due to crash happens. System practical, simple operation and good expansibility.

This system using the computer technology and automatic control design of traffic light control device can effectively relieves traffic, improve the urban traffic intersection traffic capacity, reduce traffic accidents.

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But in practice, the function of the traffic lights not only that, but can also include: statistical intersection traffic, speed and illegally taking pictures, and other functions. keywords:traffic smart light control Single chip microcomputer

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目录

1 引言............................................................. 6

1.1课题背景..................................................... 6 1.2交通灯的发展历史............................................. 6

1.3课题研究意义................................................. 7 2 单片机简介....................................................... 8 2.1单片机的发展历程............................................. 8

2.2单片机的特点：............................................... 8 2.3 AT89C51单片机简介........................................... 9 3 系统总体设计.................................................... 10 4 系统硬件电路设计................................................ 12

4.1交通灯电路.................................................. 12

4.2复位电路.................................................... 12 4.3倒计时显示电路.............................................. 13 4.4紧急通行电路................................................ 14 5 系统程序设计.................................................... 15

5.1主程序...................................................... 15

5.2定时中断子程序.............................................. 16 5.3显示子程序.................................................. 17 5.4按键子程序.................................................. 17 6 系统调试........................................................ 19

6.1 系统的硬件调试 ............................................. 19 6.2 软件测试 ................................................... 20

6.2.1 静态调试.............................................. 21

6.2.2 动态调试.............................................. 21

6.3 软硬件的联合调试 ........................................... 22

结论............................................................... 24 致谢............................................................... 25 参考文献........................................................... 26 附录A：程序清单 ................................................... 27

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1 引言

1.1课题背景

由于我国经济的快速发展从而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，从而导致交通问题日益严重，其主要表现如下：交通事故频发，对人类生命安全造成极大威胁；交通拥堵严重，导致出行时间增加，能源消耗加大；空气污染和噪声污染程度日益加深等。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。

1.2交通灯的发展历史

1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德·哈特设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯--煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。

1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过，这时已是“电气信号灯”。稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继重新出现了交通信号灯。

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，是于1928年出现在上海的英租界。

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。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。1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，

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面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。

1.3课题研究意义

随着经济的发展，交通运输中出现了一些传统方法难以解决的问题。道路拥挤现象日趋严重，造成的经济损失越来越大，并一直保持大比例的增长。现在交通系统已不能满足经济发展的需求。由于生活水平的提高，人们对交通运输的安全性及服务水平提出了更高的要求。在交通中管理引入单片机交通灯控制代替交管人员在交叉路口服务，有助于提高交通运输的安全性、提高交通管理的服务质量。并在一定程度上尽可能的降低由道路拥挤造成的经济损失，同时也减小了工作人员的劳动强度。

中国车辆数量不断增加，交通控制在未来的交通管理中起着越来越重要的作用。智能交通灯的管理比重修一条马路无论在经济、交通运行速率上都有很好的效益、更加节约资源。使交管人员有更多的精力投入到管理整个城市交通控制，带来更大的经济和社会效益,为创造美好的城市交通形象发挥更多的作用。

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2 单片机简介

2.1单片机的发展历程

单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。

在MCS-51系列单片机中，有两个子系列：51子系列和52子系列。每个子系列有诺干中型号。51系列有8051、8751和8031三个型号，后来经过改进产生了80c51、87c51、80c31三个型号；52系列有5021、8752、8032三个型号，改进后的型号是80c52/87c52、80c32。改进后的型号更加省电。52系列比对应的51系列增加了定时器T2并将内部程序存贮器增加到8KB。Inter公司停止生产MCS-51系列单片机之后将生产权转让给了许多其他公司，于是出现了许多与MCS-51兼容的单片机。现在生产MCS-51兼容单片机的公司对其进行了不同程度的改进和提高。我们现在使用比较的多的是AT89C51/AT89s51等。

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。

2.2单片机的特点：

(1)性价比高，开发周期短，易于产品化。 (2)集成度高，可靠性好，抗干扰性强。 (3)功能完善，接口多样。

(4)低功耗、低电压一般电源供电电压在5～3V范围内单片机都能正常工作，供电的下限可达1～2V。

(5)总线多样，易于扩展单片机外部的典型三总线结构,方便系统构扩展,构

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成各种规模的应用系统。外部总线增加了I2C及SPI等串行总线方式, 可根据需要进行并行或者串行扩展。

2.3 AT89C51单片机简介

AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

主要特性： ·与MCS-51 兼容

·4K字节可编程闪烁存储器 ·寿命：1000写/擦循环 ·数据保留时间：10年 ·全静态工作：0Hz-24MHz ·三级程序存储器锁定 ·128×8位内部RAM ·32可编程I/O线 ·两个16位定时器/计数器 ·5个中断源 ·可编程串行通道

·低功耗的闲置和掉电模式 ·片内振荡器和时钟电路

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3 系统总体设计

本系统需要采用MCS-51系列单片机AT89C51作为中心器件来设计交通灯控制器，整体硬件电路图如图3.1所示。

图3.1整体硬件电路图

系统具体功能如下：

(1)该控制系统能够控制东、西、南、北四个路口的红、黄、绿信号灯正常工作。

(2)当东西方向准行，南北方向禁行时，东西方向亮绿灯，南北方向亮红灯。 (3)当南北方向准行，东西方向禁行时，南北方向亮绿灯，东西方向亮红灯。 (4)两垂直方向的准行时间均为60s。

(5)准行方向亮绿灯与禁行方向亮红灯55秒后，四个道口同时加亮一盏黄灯进行闪烁，以警告行人及车辆，准行方向与禁行方向即将改变。

(6)四个道口均为用数码显示管显示准行（禁行）的剩余时间。

(7)在交通情况比较特殊的情况下，可以通过k1、k2、k3三个按键对交通灯进行控制，具体要实现的功能如下：

当有紧急情况发生，如有消防车、救护车等紧急车辆通行时，按下K1键四个路口同时加亮黄色信号灯进行闪烁（闪烁时间为5s），并且倒计时显示装置关闭，黄色灯5s闪烁完成后，四个路口的信号灯全部变成红灯，这样四个路口的普通车辆禁行，只允许紧急车辆通行，待紧急车辆通过后。松开K1键，表示紧急状态消除，交通灯控制系统恢复正常工作。

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