基于单片机的交通灯控制系统设计
前言
交通是经济和社会发展的基础性产业，是社会经济活动中人流、物流、资金流和信息流的主要载体。在现代社会中，没有高效运转的交通运输体系，就不可能有经济的持续发展。然而，随着社会经济的发展，机动车辆迅速增如，人们在赚取由机动车辆所带来的巨额利润以及充分享受汽车巨大便利的同时，也越来越受到交通拥堵、交通事故频发、环境污染加剧和燃油损耗上升所带来的诸多问题的困扰。
在国外，特别是一些发达国家，由于经济发展较快，早在上个世纪60年代，交通问题就同渐突出；而我国，由于经济发展相对较晚，机动车辆拥有量相对较少，在改革开放前及初期，这一问题并不严重，但是近20多年来，随着我国经济的飞速发展，城市化、汽车化进程加快，机动车辆保有量迅猛增加，我国的交通状况日渐恶化，交通拥挤以及能源、环境问题日益严重，特别是一些大城市，交通拥挤已成为制约城市经济发展的瓶颈。
目前国内已有一些自主开发的城市交通控制与管理系统，但整体性能与国外同类系统相比较仍有较大差距，只在一些中小城市得到部分应用。国内城市尤其是大城市引进的交通控制系统大部分为进口的SCOOT和SCATS系统。由于我国交通流是混合交通流，和国外的交通流大不相同，国外的交通控制系统在国内的使用效果不尽人意。所以迫切需要开发适合我国国情的、具有我国自主知识产权的能达到国际先进水平的智能交通系统。交通系统是一个非线性随机性都很强的开放的复杂大系统，系统维数太高，加上人的参与，对其进行有效的控制是一个非常复杂的问题。这也是现有不管是基于方案选择式的SCATS还是基于方案生成式的SCOOT系统都难于取得很好效果的原因。所以，必须采用先进的智能控制理论来解决复杂的交通系统的控制问题。本论文的研究目的就是针对城市交通问题的现状，从方法上对交通信号的优化与控制问题进行研究和探讨，以期为解决实际的城市交通问题提供有益的方法和途径。
本文给出了硬件电路的设计以及系统软件架构的搭建，并阐述了一种简单合理的设计方法。为保证系统在复杂环境下工作的可靠性，增强系统的抗干扰能力是必须要解决的问题。结合实际情况，本文从硬件、软件两方面对系统进行可靠性设计并取得了满意的效果。
1 基于单片机的多路口交通灯系统方案设计
1.1总体方案设计概述
随着生活水平的提高，家庭汽车拥有量越来越多，城市交通堵塞问题越来越严重，解决城市的交通拥挤问题越来越紧迫。交通灯在这个交通环境中起着一个重要的角色，是交通管理部门管理交通的重要工具。国内的交通灯一般设在十字路口，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。而目前绝大多数交通灯的时间都是设定好的，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，消防车或急救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。这些缺点的存在，决定了传统交通灯不能适应当前城市交通的要求，不能使城市车流的调节达到最优。针对道路交通拥挤，交叉路口经常出现拥堵的情况，提出使用智能交通灯的要求。与传统交通灯比较，智能交通灯作以下两点的改进措施：1）根据各道路路口车流量的大小自动调节通行时间。2）考虑特殊车辆通行情况，设计紧急切换开关。智能的交通灯能有效地缓解城市的交通压力，减少交通事故；为人民节省大量出行时间，创造出更多的社会价值。
1.1.1 智能交通灯的设计要求
A 设计一个具有主干道的三路口的交通灯控制系统，要求主干道和其他支干道道路交叉路口的车辆交替运行。车辆通行主要以主干道为主，在检测主干道车流量后，才会检测支干道车流量。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。
B 在交通灯显示方面，经过红－黄－绿－黄－红的这种逻辑状态。
C 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）。
D 考虑到特殊车辆情况，设置紧急转换开关。
对整个系统的设计控制图如下:
图1.1.1-1 系统的设计控制图
1.1.2 智能交通灯的方案论证
目前设计交通灯的方案有很多，有应用CPLD实现交通信号灯控制器的设计，有应用PLC 实现对交通灯控制系统的设计。有应用单片机实现对交通信号灯设计的方法。本文采用AVR单片机作为控制器，通行倒记时显示采用LED 数码管，通行指示灯采用发光二极管，LED显示采用译码器控制，以节省端口数。特殊紧急车辆通行采用实时中断完成，车流量大小采用地感线圈检测电路完成。按以上系统构架设计，由于ATmega128单片机自单带有3计数器，多个中断源，端口很好的满足要求。该系统具有电路简单，设计方便，耗电较少，可靠性高等特点。
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。
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。
由于ATmega128具有较多的I/O口，便于对多路口交通灯以及显示控制有一定优势，所以本文中我们采用较为先进的AVR单片机中Atmega128单片机，
考虑到车辆检测器，采用地感线圈传感技术，则主干大和其他道路都得有2个地感线圈传感器，主干道有4个地感线圈传感器，其他三路口道路共需要6个地感线圈传感器，共16个地感线圈。地感线圈传感器通过接收端检测到的电流变化，通过转换电路和放大
电路，将信号转换成可识别的信号并传输给单片机进行时时处理。
在显示方面，则采用数码管显示器与AVR单片机ATmega128相结合实现终端设备显示控制的一种方法。
1.2 三路口道路通行控制方案设计
三路口道路通行控制的基本设计思路是：首先对多路口控制方案的研究要有层次，先从单路口控制开始，然后将三路口控制整合起来，作为一个系统去考虑，这是一个明智的选择。所以如果把三路口道路干线上所有路口看作一个系统，在相邻路口的绿灯起始时刻建立一种时间关系，从而使车辆每到达一个路口时，正好遇到绿灯。这样，在干线上行驶的车辆就可以获得连续的通行权，那么，车辆的停车次数、排队长度以及延误时间就会大大减少。
控制流程分析:
★从循环图分析可知：东西方向和南北方向信号灯控制是中心对称的，即无论是主十道还是支干道两侧系统对同方向的信号灯控制是同步的。
★从循环图分析可知：人行道无论哪个方向，系统对两侧4 个信号灯的控制也是同步的，且人行道的红绿灯变化和行车道的红绿灯变化应该是一致的。
★实现三个路口的协调工作模式，经过对三路口车辆的检测，并且对各交通灯进行协调做出适当的控制。
图1.2.1-1 三个路口图
通过对以上整体思路的分析，以用地感线圈传感器检测车辆、单片机进行控制、锁存芯片和显示译码芯片的配合来实现控制L E D灯和数码管。通过锁存芯片实现单片机口的分时复用，简单易行，且编程简单，能实现数据的快速交换以及单片机的资源的充分利用。看图：
图1.2.1-1 单片机资源分布图
通过AVR单片机实现对智能交通的控制。
1.3 车流量检测方案
1.3.1 地感线圈
地感线圈是本智能交通自控系统中的最主要的检测元件，主要由埋设在地表面下的线圈和信号提取与输出装置构成。地感线圈的技术规格由车道的大小和埋设的深度决定，地感线圈主要由内径，外径，线径和匝数四大因素组成，一旦这四大因素确定，线圈的规格型号即可确定。
地感线圈工作在最佳状态下，线圈的电感量应保持在100uH--300uH之间，在线圈电感不变的情况下，线圈的匝数与周长有关系，周长越小、匝数就越多，线圈匝数参考表1.3.1-1。
表1.3.1-1 线圈匝数参考表
由于道路下可能埋设有各种电缆管线、钢筋、下水道盖等金属物质，这些都会对线圈的实际电感值产生很大影响，在实际施工时应使用电感测试仪实际测试地感线圈的电感值来确定施工的实际匝数，只要保证线圈的最终电感值在合理的工作范围之内(如在
100uH--300uH之间)，否则，应对线圈的匝数进行调整。
在理想状况下(不考虑一切环境因素的影响)，地感线圈只考虑面积的大小(或周长)和匝数，可以不考虑导线的材质。但在实际工程中，必须考虑导线的机械强度和高低温抗老化问题，在某些环境恶劣的地方还必须考虑耐酸碱腐蚀问题。在实际的工程中，建议采用0．1cm以上铁氟龙高温多股软导线。以一个60X6ocrn的模拟十字路口交通模型为例，根据实际十字路口的尺寸按比例缩放，得到的车道大小约为3cm。设计时选择的线圈内径为1.8*2.3 cm、外径为2.0*2.5 cm、线径为0.05cm、匝数为180n。
1.3.2 信号转换装置
地感线圈的工作原理基于振荡电路原理，信号转换装置是由一种基于电磁感应原理的信号转换线路构成，该转换电路主要由两只三极管组成共射极振荡器和地感线圈(电感元件)、电阻、电容等元件组成的耦合振荡电路组成，信号转换装置的电路原理如图1.3.2-1所示。
图1.3.2-1 信号转换装置的电路原理图
Ul和U2组成共射极振荡器，电阻R3是两只三极管的公共射极电阻，并构成正反馈，地感线圈T作为检测器谐振电路中的一个电感元件，与振荡回路一起形成LC谐振。当有
大的金属物(汽车)通过时，由于空间介质发生变化引起了振荡频率的变化(有金属物体时振荡频率升高)，将会使线圈中单位电流产生的磁通量增加，从而导致线圈电感值发生微小变化，进而改变LC谐振的频率，这个频率的变化就作为有汽车经过地感线圈的路面时的输入信号，再将此信号通过由R7和C3组成的LC滤波电路，输出稳定的直流电压，此电压即可输入到ATmega128控制系统。
1.3.3 地感线圈的埋设方法
以十字路口中—个方向的道路为例，考虑到右行通道车辆可以直接通过，只在直行通道和左行通道上埋设地感线圈。在每个通道上均埋设了两个地感线圈，具体埋设位置参考图1.3.1-1。前一个紧挨停车线，检测驶离该车道的车量数；后一个埋设在距停车线5-lOcm处，一般考虑埋设在预计可正常停车数量所占位置的l-2倍处，检测驶入该车道的车量数；二者之差，既是该车道还存在的车辆数，也是等待通行的车辆数，此数据也是控制该路口交通灯状态的依据。
图1.3.3-1 地感线圈埋设平面位置图
地感线圈埋设首先要用切路机在路面上切出槽来，在四个角上进行45 角处理，防止尖角破坏线圈电缆；切槽宽度一般为0.4-0.8cm，深度3-5cm，同时还要为线圈引线切一条通到路边的槽，将双绞好的输出引线通过引出线槽引出。地感线圈埋设是在车道路面铺设完成后或铺设路面的同时进行的，在线圈埋好以后，了加强保护，用沥青或软性树脂将切槽封上。
线圈安装时，应该尽量避免焊接点，万不得已则必须良好接触井敞好绝缘；为避免电磁干扰，馈线使用屏蔽电缆，屏蔽电缆的屏蔽线在信号转换器端良好接地；使用双绞线，防止两个相邻线圈的馈线或与电源220v之间的相互干扰。
2 智能交通控制系统硬件设计
2.1 ATmega128简介
主控制器采用 ATmega128 ，是美国ATMEL 公司生产的低功耗，高性能的8位单片机，片内含128k字节的可系统编程的F lash 只读程序存储器,器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 8051 指令系统及引脚。它集Flash 程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用 8 位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价位ATmega128 单片机可为我们提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域对Atmega128产品特点：
? 高性能、低功耗的AVR? 8 位微处理器
? 先进的RISC 结构
– 133 条指令–大多数可以在一个时钟周期内完成
– 32 x 8 通用工作寄存器+ 外设控制寄存器
–全静态工作
–工作于16 MHz 时性能高达16 MIPS
–只需两个时钟周期的硬件乘法器
? 非易失性的程序和数据存储器
– 128K 字节的系统内可编程Flash寿命: 10,000 次写/ 擦除周期
–具有独立锁定位、可选择的启动代码区通过片内的启动程序实现系统内编程真正的读- 修改- 写操作
– 4K字节的EEPROM寿命: 100,000 次写/ 擦除周期
– 4K 字节的内部SRAM
–多达64K 字节的优化的外部存储器空间
–可以对锁定位进行编程以实现软件加密
–可以通过SPI 实现系统内编程
? JTAG 接口( 与IEEE 1149.1 标准兼容)
–遵循JTAG 标准的边界扫描功能
–支持扩展的片内调试
–通过JTAG 接口实现对Flash, EEPROM, 熔丝位和锁定位的编程
? 外设特点
–两个具有独立的预分频器和比较器功能的8 位定时器/ 计数器
–两个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器/ 计数器
–具有独立预分频器的实时时钟计数器
–两路8 位PWM
– 6路分辨率可编程（2 到16 位）的PWM
–输出比较调制器
– 8路10 位ADC
8 个单端通道
7 个差分通道
2 个具有可编程增益（1x, 10x, 或200x）的差分通道
–面向字节的两线接口
–两个可编程的串行USART
–可工作于主机/ 从机模式的SPI 串行接口
–具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器
–片内模拟比较器
? 特殊的处理器特点
–上电复位以及可编程的掉电检测
–片内经过标定的RC 振荡器
–片内/ 片外中断源
–6种睡眠模式: 空闲模式、ADC 噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、Standby 模式以及扩展的Standby 模式
–可以通过软件进行选择的时钟频率
–通过熔丝位可以选择ATmega103 兼容模式
–全局上拉禁止功能
? I/O 和封装
– 53个可编程I/O 口线
– 64引脚TQFP 与64 引脚MLF 封装
? 工作电压
– 2.7 - 5.5V ATmega128L
– 4.5 - 5.5V ATmega128
? 速度等级
– 0 - 8 MHz ATmega128L
– 0 - 16 MHz ATmega128
图2.1-1 引脚配置图
。
2.2 主控制系统
2.2.1 主控电路
单片机的 PA0-7口通过CD4511与LED显示器连接，作为数据输入接口，PB0-5作为片选信号连接74LS138译码器，译码器控制是否选中CD4511，从而对现实进行控制。PD0-2与译码器连接，控制译码，对交通灯进行控制，PC0和PC 1作为主干道方向和支干道方向车流量检测输入口并记录车流数量。INT0和INT1用于主干道方向和其他方向紧急转换控制。
2.2.2 车辆检测电路
如何判断两路口车辆的状况呢？我们要设计一套科学检测车流量而自动调整绿灯放行时间（需设定上、下限）的控制系统，这样无疑会大大提高车辆通过
率，有效缓解交通压力。我们在每车道车辆等待线的前方和后方都安装一个地感线圈，根据检测到的电磁感应引起的电流变化，通过电路转换和放大电路的处理，最终实时显示有无车辆通过，并可以累计某段时间内车辆流量大小.
2.2.3 信号灯电路
信号灯用来显示车辆通行状况，下面以一个十字路口为例，说明一个交通灯的四种状态。每个路口的信号的的转换顺序为：绿--黄--红。绿灯表示允许通行，黄灯表示禁止通行，但已经驶过安全线的车辆可以继续通行，是绿灯过渡到红灯提示灯。红灯表示禁止通行。绿灯的最短时间为 20 秒，最长时间为 40 秒，红灯最短时间为 25 秒，最长时间为 45 秒，黄灯时间为 5 秒。
由于南往北，北往南时间显示相同，所以只要一个方向多车，下次时间就要加长。东往西，西往东也一样，显示时间选择如表2.3.3-1。
表2.2.3-1 显示时间选择
2.2.4 时间显示电路
在交通信号灯的正上方安装一个可以显示绿灯通行时间，红灯等待时间的显示电路,采用数码管显示电路是一种很好的方法。由于东往西方向和西往东方向显示的时间相同，南往北方向和北往南方向显示的时间也相同，所以只需要考虑四位数码管显示电路，其中东西方向两位，南北方向两位，两位数码管可以显示的时间为0-99秒完全可以满足系统的要求。
一般情况下交通灯按照车流量大小合理分配通行时间，按一定规律变化，但考虑紧急车通行车况，设计紧急通行开关。
即如果南北方向有特殊车辆要求通过，南北方向转换为绿灯，东西方向为红灯；如果东西方向有特殊车辆要求通过，东西方向转换为绿灯，南北方向为红灯。
为了节省ATmega128输出点数，并且达到精确控制倒计时的目的，本设计选用CD4511显示译码器控制LED倒计时显示管的工作，这样ATmega128需要4个接口连接74LS138译码器作为片选信号输入，选中某片后将信号直接输出即可由CD4511显示译码器译码送LED显示倒计时数字值。
A CD4511概述
★CD4511的特点
CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器，它的特点是具有BCD转换功能；可以实现消隐和锁存控制；可直接驱动LED显示器等。★CD4511管脚及功能
CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动LED。其引脚图如图2.3.4-1所示。
图2.2.4-1 CD4511引脚图
CD4511的管脚及功能如下：
BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。
LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损。
LE：5脚锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。
A1、A2、A3、A4：1，2，6，7脚为8421BCD码输入端。
a、b、c、d、e、f、g：13，12，11，10，9，15，14脚为译码输出端，输出为高电平1有效。
GND、Vcc：分别为8、16脚，表示的是接地引脚和电源引脚。
CD4511的内部有上拉电阻，在输入端与数码管端接上限流电阻就可工作。
B LED数码管的结构以及显示原理
★LED显示器结构
通过发光二极管芯片的适当连接（包括串联和并联）和适当的光学结构。可构成发光显示器的发光段或发光点。由这些发光段或发光点可以组成数码管、符号管、米字管、矩阵管、电平显示器管等等。通常把数码管、符号管、米字管共称笔画显示器，而把笔画显示器和矩阵管统称为字符显示器。
基本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按图2.3.4-2排列而成的。可实现0～9的显示。
图2.2.4-2 半导体数码管
★LED显示器分类
a按字高分：笔画显示器字高最小有1mm（单片集成式多位数码管字高一般在2～3mm）。其他类型笔画显示器最高可达12.7mm（0.5英寸）甚至达数百毫米。
b按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。由于发光二极管的颜色、尺寸、形状、发光强度及透明情况等不同，所以使用发光二极管时应根据实际需要进行恰当选择。
c按结构分，有反射罩式、单条七段式及单片集成式。
d从各发光段电极连接方式分有共阳极和共阴极两种。所谓共阳方式是指笔画显示器各段发光管的阳极（即P区）是公共的，而阴极互相隔离；所谓共阴方式是笔画显示器各段发光管的阴极（即N区）是公共的，而阳极是互相隔离的。
本设计研究的是一个交通灯控制系统，为了避免使司机将其误认为绿灯，进而造成不必要的交通混乱，不采用绿色发光二极管而是应选择红色发光二极管作为倒计时显示
器的发光材料。同时由于选用的CD4511配接共阴极数码显示管，因此选用红色、共阴极LED。
共阴极的驱动级应为射极输出或源极输出电路，如图2.2.4-3所示。
图2.2.4-3 共阴极数码显示器输出电路
共阴极结构的数码显示器阴极共地，当某个发光二极管阳极为高电平时，将其燃亮，这种结构适用于CD4511类译码器的电路。
选用共阴极数码管TLG342与CD4511的基本连接方式如图2.3.4-4所示。
图2.2.4-4 共阴极数码管与CD4511的基本连接方式
C 数码管显示电路
本设计是三路口联合控制，每个十字路口需要4个双显示数码管，所以三路口需要12个双线数码管。数码管由AVR单片机I/O统一控制。ATmega128的PA0---PA7为数字信号输出口，PB0---PB5为片选输入口，PB0---PB5与74LS138产生出译码，当74LS138译码器的输出信号为低电平时，说明选中相应的CD4511，选中后CD4511接受并译码送TLG342数码显示管显示。图2.3.4-5是以1位显示为例用CD4511实现LED与可编程控制器ATmega128的并行接口连接电路。
图2.2.4-5 显示电路设计
3 程序设计
3.1 系统主要程序的设计
道路交通灯控制系统控制程序主要分为以下几个模块：初始化程序、主程序、定时中断程序、紧急车辆通行实时响应程序。初始化程序主要完成的规划、定时器工作模式的设定、中断方式等的设定。
要想完成系统程序设计，一个很好的流程图是必要的，主流程图代表着一个系统
的工作流程，所以我们先要设计出主流程图，下面是本系统的主流程图3.1-1。
图3.1-1 主程序流程图下面是显示状态程序流程图：
图3.1-1 状态图
图3.1-2 显示状态程序流程图
4 程序调试
4.1 PROTEUS仿真软件简介
PROTEUS 嵌入式系统仿真与开发平台是由英国公司开发（授权风向标科技公司为中国大陆总代理）的EDA 工具软件，是目前世界上最先进最完整的嵌入式系统设计和仿真平台。Proteus 软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它 EDA 工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，您不需要别的，Proteus 为您建立了完备的电子设计开发环境！真正实现了在没有目标原形时就可对系统进行调试，测试和验证。
4.2 系统的模拟仿真
4.2.1 用 PROTEUS 绘制原理图
运行 PROTEUS VSM 的 ISIS 后出现相应的界面，点状的栅格区域为绘图区。左侧的上方为电路图概览区，下方是元器件列表区。单击 P 后出现的 Pick Device 添加元器件的对话框，输入所要添加的器件名称，则该器件就会出现在右侧，单击 OK 按钮，完成一个元器件的添加。重复以上过程，添加好电路中所需的元器件。在元器件列表区选中某元器件后，在电路图概览区会出现该元器件，用鼠标将其拖至绘图区，将所有需要的元器件在绘图区放置好，即可开始连线。连线方法很简单，将鼠标移至元器件引脚后会出现一个小十字，单击鼠标左键后移动鼠标，将线引至某一引脚处会再次出现小十字，再次单击左键就完成了一条连线。在布线时，如果需要转弯，可以在转弯处单击鼠标左键。图4.2.1-1 就是绘制完成的电路图
图4.2.1-1 绘制完成的电路图
4.2.2 PROTEUS 对单片机内核的仿真
电路图绘制完成后，再添加ATmega128 的应用程序。将鼠标移至ATmega128上，单击鼠标右键使之处于选中状态，在该器件上单击左键，打开如图 2 所示的对话框。在Program File 栏添加编译好的十六进制格式
的程序文件AA.hex(可以接受 3 种格式的文件)，给ATmega128 输入晶振频率，此处默认为1MHZ，单击OK 按钮完成程序添加工作，下面就可以进行系统仿真了。单击主界面下方的按钮开始系统仿真。PROTEUS VSM所进行的是一种交互式仿真，在仿真进行中可以对各控制按钮、开关等进行操作，系统对输入的响应会被真实的反映出来。仿真结果如图3。开始仿真后，开关按钮通过鼠标单击来改变状态，所改变状态的结果会在LED 和数码管显示出来。仿真结果与设计方案相符。
图4.2.2-1 为ATmega128 添加程序文件
图4.2.2-2 交通灯仿真界面
5 总结
本论文以城市十字路口的交通信号控制为研究对象，学习和借鉴了国内外在智能交通信号控制方而已有研究成果，进行交通信号逻辑控制策略的研究。通过对十字路口的交通特性分析，建立了十字路口的典型数学模型。通过对新型车流量的检测的学习和研究，提出了城市十字路口交通信号智能化控制，对交通灯实施了有效的配时方案。为了验证本文所提出的基于ATmega128单片机的有效性，在avr studio环境下编程进行仿真实验。仿真结果表明本文所提出的方法是一种行之有效的方法，它大大提高十字路口通行能力，减少车辆延误时间，达到交通信号优化控制的目的，比传统方法更好地适应交通流的变化。通过设计智能交通信号控制系统，进行了系统调试，很好的模拟了十字路口的实际交通状况，实验结果证明该方法是可行的。
本文设计的智能交通信号逻辑控制系统具备单点信号控制的所有功能，由于暂时没有考虑线控和联网信号控制功能，所以功能还不是很强大，需要进一步拓展。智能交通系统是当今交通系统研究的热点和趋势。虽然今后的研究重点将更多的向线控和面控方向发展，但是我认为智能控制作为城市交通控制的基础，对智能控制的进一步优化将为线控和面控提供强有力支持。我相信，随着智能控制技术、计算机计算，通信技术等的发展，城市智能交通控制系统必将得到不断的完善和提高，为城市交通控制发挥更大的作用。
基于单片机的交通灯控制 目录 摘要 ..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 第1 章概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 1.1课题背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 1.1.1课题来源 .．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 1.1.2市场需求 ....．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 1.2单片机技术的发展.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． (3) 1.2.1单片机简介 . . . . . .．．．..．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..3 1.2.2单片机发展概述.........．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.2.3单片机的发展趋势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6第2章交通灯的硬件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.1MSC-51芯片简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.2移位寄存器74LS164．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 2.3 LED显示器....．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 2.3.1显示器的结构和原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 2.3.2 LED静态显示方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 2.3.3 LED动态显示方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 第3章交通灯的设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 3.1设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 3.2 基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 3.3交通灯控制线路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 3.4印制电路板图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 3.4.1印制电路板图的设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 3.4.2交通灯印制板图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 第4章交通灯的软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.1延时设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.1.1 硬件延时．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.1.2 软件延时......................... ．．．........ ．．．．．． (17) 4.2 时间及信号灯的显示．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 4.2.1 74LS164 8位并行输出串行输入移位寄存．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 4.2.2显示原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 4.2.3数码管显示器显示．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 4.3程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 4.3.1流程图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 4.3.2 程序源代码．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
摘要 本系统由单片机系统、键盘、LED显示、交通灯演示系统组成。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能。系统除基本交通灯功能外，还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。 本设计是单片机控制的交通灯控制系统。单片机即单片微型计算机。由RAM，ROM，CPU构成，其集定时、计数和多种接口与一体的微控制器。它体积小、成本低、功能强，广泛的应用于只能产业和工业自动化上。而51系列单片机是各类单片机中最为典型和富有代表性的一种。 关键字：单片机;交通灯;AT89S52;Proteus仿真
ABSTRACT This system by single chip microcomputer system, keyboard, LED display, traffic lights of the demo system. System including sidewalks, turn left, turn right, and the basic function of traffic lights. System in addition to the basic function of traffic lights, also has a countdown, time setting, emergency treatment, light time of period of time to adjust light and manual control based on the specific situation, and other functions. This design is a single-chip microcomputer control of traffic lights control system. SCM the single chip microcomputer. Formed by RAM, ROM and CPU, timing, count and various interface and the integration of the micro controller. It has small volume, low cost, strong function, widely used in industry and industrial automation. And 51 series microcontroller is the most typical and representative in all kinds of single chip microcomputer. Key words: Single chip microcomputer;Traffic lights;AT89S52;Proteus simulation
关键词：AT89C51;7448，LED 2方案论证 2.1设计任务 设计基于单片机的智能交通红绿灯控制系统，要求能通过按键或遥控器设置系统参数，系统运行时，“倒计时等信息”能通过数码管或点阵发光管显示，设计时应考虑交通红绿灯控制的易操作性及智能性。以单片机的最小系统为基础设计硬件，用汇编语言、或C语言设计软件。通过本设计可以培养学生分析问题和解决问题的能力，掌握Mcs51单片机的硬件与软件设计方法，从而将学到的理论知识应用于实践中，为将来走向社会奠定良好的基础。 东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示灯，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，黄灯亮时车辆及行人小心通过。红灯的设计时间为45秒，绿灯为40秒，黄灯为5秒。 2.2 方案介绍 方案1设计思想： 采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器，选择一个单片机，其内部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状 态的转换，由于每一个模块的计数多不是相同，这里的各模块是以预置数和计数器计 数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输 入要产生相应状态的下一个状态的预置数，如图中A道和B道,分别为次干道的置数选 择和主干道的置数选择。 方案2 设计思想： 由两个传感器监视南北方向即A道与东西方向即B道的车辆来往情况，设开关K=1 为有车通过，K=0为没有车通过。则有以下四种情况： Ka=1时：Kb=0，表示A有车B没有车，则仅通行B道： Kb=1,表示A有车B有车，则优先通行A道； Ka=0时：Kb=0表示A没有车B也没有车，同样优先通行A道； Kb=1表示A没有车B有车，则仅通行B道。 方案比较： 方案1用了模块设计，而方案2采用逻辑设计，相比之下1有较强的可读性和较强 的可修改性，而2则在设计上显得较简单，设计纯朴，便于测试，它的优势则在于提供
长沙航空职业技术学院毕业设计（论文） 题目：基于单片机的十字路口 交通灯控制系统设计 学生姓名 系别航空电子电气工程系 专业应用电子技术专业 学号 指导教师 职称
目录 摘要 (2) 前言 (4) 第一章绪论 (5) 1.1背景 (5) 1.2 设计的目的及意义 (5) 1.3 交通灯控制系统设计的任务与要求 (5) 1.4 设计实现的主要功能 (6) 第二章交通灯的总体方案设计与论证 (7) 2.1 显示界面方案 (7) 2.2 输入方案 (7) 第三章交通灯原理分析 (8) 3.1 交通灯显示时序的理论分析 (8) 3.2 交通灯显示的理论分析 (9) 3.2.1倒计时显示的理论分析 (9) 3.2.2状态灯显示的理论分析 (10) 第四章交通灯系统硬件设计 (11) 4.1 交通灯系统设计芯片选择 (11) 4.2.1系统构成： (12) 4.2.2七段数码管介绍： (12) 第五章交通灯系统软件设计 (14) 5.1程序设计流程图 (14) 5.2 交通灯系统编程信息 (16) 第六章交通灯的仿真及调试 (17) 6.1 Proteus软件仿真 (17) 6.2功能调试 (18) 6.3 交通灯实物调试 (19) 结论 (21) 致谢 (22) 参考文献 (23) 附录 A（源程序） (24) 附录 B（电路原理图） (27) 附录 C（PCB图） (28)
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MCS-51系列单片机AT89C51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8051芯片的P1口设置红、绿、黄灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩3秒时黄灯警示，显示时间通过P2口输出至双位数码管。本系统设计周期短、可靠性高、实用性强、操作简单、维护方便、扩展功能强。 关键词：单片机；交通灯；AT89C51
本科课程设计报告 单片机课程设计报告交通灯控制系统设计
摘要 本设计是针对交通灯系统的设计，由单片机AT89C51（实物用AT89S52）、键盘、LED显示、交通灯演示系统组成。单片机是把微型计算机的各功能部件集成在一块芯片中，构成的一个完整的微型计算机。AT89C51单片机是MC-51中的子系列，是一组高性能兼容型单片机，AT89C51是一个低功耗高性能的CMOS 8位单片机，40个引脚，片内含4KB Flash ROM和128B RAM，它是一个全双工的串行通行口，既可以用常规编程，又可以在线编程。 本设计中的数码管的选通采用的方法是动态显示，对每一位数码分时轮流通电显示，复位电路采用上电+按钮电平复位，时钟电路采用内部时钟产生方式。对特殊情况的处理采用中断处理方式，在中断处理程序中采用对管脚的状态查询扫描，已采取相应情况的处理。 对设计方案进行电路硬件设计，并将已编程的程序载入调试，可以得到理想的实验效果。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能.具体功能是假如 A 道和B道上均有车辆要求通过时，A、B道轮流放行。A道放行 25秒，B道放行20秒。一道有车而另一道无车，交通灯控制系统能立即让有车道放行。有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，A、B道均为红灯，紧急车由K2 开关模拟。绿灯转换为红灯时黄灯亮 1秒钟。系统除基本交通灯功能外,还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。
目录 1引言.......................................................................................................................................... - 1 - 1.1交通灯的重要作用........................................................................................................... - 1 -1.2该交通灯系统的特点....................................................................................................... - 1 -2系统总体方案及硬件设计 ......................................................................................................... - 2 - 2.1原理框图........................................................................................................................... - 2 -2.2设计功能........................................................................................................................... - 2 - 2.3交通灯控制系统各部分硬件组成................................................................................... - 2 - 2.3.1复位部分.................................................................................................................... - 2 - 2.3.2时钟电路部分............................................................................................................ - 3 - 2.3.3路口指示灯部分........................................................................................................ - 3 - 2.3.4显示部分.................................................................................................................... - 3 -2.4元器件清单....................................................................................................................... - 4 -3软件设计..................................................................................................................................... - 5 - 3.1交通灯控制系统软件流程图及程序分析....................................................................... - 5 - 3.1.1主程序流程图及程序模设计.................................................................................... - 5 - 3.1.2INT0中断服务程序流程图及程序模设计.............................................................. - 6 -3.2路口指示灯部分............................................................................................................... - 7 - 3.3显示部分........................................................................................................................... - 7 - 4. Proteus软件仿真 ..................................................................................................................... - 8 - 5 课程设计体会......................................................................................................................... - 10 -参考文献....................................................................................................................................... - 10 -附1：源程序代码 (13) 附2：系统原理图 (20)
课程设计任务书 专业计算机科学与技术 班级09计（嵌入式系统方向）姓名江海洋 学号0905101072 指导教师刘钰 金陵科技学院教务处制
摘要 本文介绍了一个基于MCS-51及PROTEUS的十字路口交通灯控制系统的设计与仿真，通过对现实路况交通灯的分析研究，理解交通控制系统的实现方法。 十字路口交通灯控制系统通常要实现自动控制和在紧急情况下禁止普通车辆，而让紧急车辆优先通行。本文还对MCS-51单片机的结构特点和重要引脚功能进行了介绍，同时对智能交通灯控制系统的设计进行了详细的分析。最后介绍了PROTEUS嵌入式系统仿真与开发平台的使用方法，利用Proteus 软件对交通灯控制系统进行了仿真，仿真结果表明系统工作性能良好。 关键字：单片机，proteus仿真，中断，十字路口交通灯控制系统
前言 1，十字路口的交通控制系统指挥着人和各种车辆的安全运行，对交叉口实行科学的管理与控制是交通控制工程的重要研究课题，是保障交叉口的交通安全和充分发挥交叉口的通行能力的重要措施，是解决城市交通问题的有效途径。交通灯信号灯的出现是人类历史上的一次重大改革，使人类的聚居生活，产生了深远的影响。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。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。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。 2，此十字路口交通灯控制系统，分东西道和南北道，设东西道为A道，南北道为B 道。规定：A道放行时间为2分钟，B道放行1.5分钟；绿灯放行，红灯停止；绿灯转红灯时，黄灯亮2秒钟；若有紧急车辆要求通过时，此系统应能禁止普通车辆，而让紧急车辆通过。 3，应用单片机实现对交通灯的控制，在十字路口用红，黄，绿的指示灯，加上四个以倒计时显示的数码管来控制交通。考虑到紧急车辆，设计紧急车辆开关。
基于单片机的交通灯控制系统 一、实验目的 1、了解交通灯的控制方法 2、掌握8051单片机基本操作 3、掌握keil和PrOteuS软件的使用 二、实验原理 通过对十字路口的观察，发现红绿灯的控制原理：首先南北方向右转加直行的绿灯亮起。此时，东西方向为红灯；当右转加直行绿灯倒计时进入最后5秒, 绿灯切换为黄灯并开始闪烁，东西方向红灯不变；接着南北方向切换为左转灯，东西方向依然是红灯；同样当倒计时进入最后5秒时，黄灯开始闪烁。东西方向为红灯。然后东西方向的右转加直行绿灯亮起，以此类推。 三、实验内容及程序 主程序: void main (VOid)
Busy_LED=O; SPeCiaLLED=O; ITO=1; //INTO 负跳变触发 TMOD=O X OI;//定时器工作于方式1 TH0=(65536-50000)∕256;// 定时器赋初值TL0=(65536- 50000)%256; EA=1; //CPU开中断总允许 ET0=1;//开定时中断 EX0=1;//开外部INTO中断 TR0=1;// 启动定时 while(1) { Flag_EW_Yellow=0; //EW关黄灯显示信号 Time_EW=EW; Time_SN=SN; WhiIe(Time_SN>=5) {P仁S[0]; /∕SN 通行，EW红灯 DiSPIay();} P仁0x00; WhiIe(Time_SN>=0 ) {Flag_SN_Yellow=1; EW_Red=1; /∕SN //SN开黄灯信号位 黄灯亮，等待左拐信号，EW红灯 DiSPIay(); } Flag_SN_Yellow=0; /∕SN关黄灯显示信号Time_SN=SNL; WhiIe(Time_SN>=5) {P仁S[2];//SN左拐绿灯亮，EW红灯 DiSPIay();} P仁0x00; WhiIe(Time_SN>=0 ) {Flag_SN_YeIIow=1; EW_Red=1; /∕SN //SN开黄灯信号位 黄灯亮,等待停止信号，EW红灯 DiSPIay(); }
目录 一引言 (2) 二概要设计 (2) 2.1 设计思路 (2) 2.2总体设计框图 (3) 三硬件设计 (3) 3.1LED循环电路设计 (3) 3.1.1 89cs51单片机概述 (3) 3.1.2 LED循环说明 (5) 3.2 倒计时显示电路 (6) 3.2.1 74LS164芯片 (6) 3.2.2 共阴极数码显示管 (7) 3.2.3 倒计时电路 (7) 3.2.4 急通车电路 (7) 四软件按设计 (8) 4.1 程序流程图： (8) 4.2 LED红绿灯显示 (9) 4.3倒计时显示 (10) 4.4 急通车控制 (10) 4.5程序代码 (10) 五总结 (10) 参考文献 (10) 附录一： (10) 附录二： (11)
基于51单片机的交通灯控制系统设计 摘要：在日常生活中，交通信号灯的使用，市交通得以有效管理，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。交通灯控制系统由80C51单片机、键盘、LED 显示、交通灯延时组成。系统除具有基本交通灯功能外，还具有时间设置、LED信息显示功 能，市交通实现有效控制。 关键词：交通灯，单片机，自动控制 一引言 当今，红绿灯安装在个个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这个技术在19世纪就已经出现了。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红、蓝两色的机械般手势信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的会议大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转方式玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，是警察受伤，遂被取消！ 电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红黄绿三色圆形的投光器组成，1914年始装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 信号灯的出现，使得交通得以有效的管理，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。绿灯时通行信号灯，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非两一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆必需让合法的正在路口内行驶的车辆和过人行横线的行人优先通行。红灯是禁行信号灯，面对红灯的车辆必需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，但车辆已经十分接近停车线而不能安全停车的可以进入交叉路口！ 二概要设计 2.1 设计思路 利用单片机实现交通灯的控制，该任务分以下几个方面： a 实现红、绿、黄灯的循环控制。要实现此功能需要表示三种不同颜色的LED灯分别接在P1个管脚，用软件实现。 b 用数码管显示倒计时。可以利用动态显示或静态显示，串行并出或者并行并出实现。
单片机课程设计 基于单片机的交通灯显示系统 交通灯是日常生活中常见的自动控制产品，人们的日常出行及人身安全等都与交通灯有着密切的联系。本文提出一种基于单片机的交通灯设计，系统包含三个功能模块： (1)交通灯LED显示模块，实时显示东西、南北两个路口红、黄、绿三种灯的状态； (2)定时器模块，中断计算绿灯剩余时间； (3)独立按键模块，分为紧急制动按钮和夜间模式按钮两个按钮； (4)LCD液晶显示模块，显示绿灯亮的剩余时间 系统结构如下图所示： 关键词：定时器；液晶显示；独立按键
山东经济学院课程设计 目录 摘要...................................................................................................... 错误！未定义书签。引言. (1) 1.交通灯的概述 (2) 1.1交通灯的结构 (2) 1.2 工作原理 (3) 1.3功能应用 (3) 1.4工作流程 (4) 2 交通灯显示系统组成 (5) 2.1 定时器TR1模块的选择与设计 (5) 2.2 LCD液晶显示模块的选择与设计 (5) 2.3独立按键模块的选择与设计 (7) 2.4LED模块的选择与设计 (8) 3 实验结果演示 (9) 结论 (10) 参考文献.................................................................................................. 错误！未定义书签。附录.. (11) 1.原件明细表 (11) 2．源程序清单 (11) 致谢 (17)
兰州文理学院学生毕业论文 题目：基于单片机的交通灯控制系统 作者： 指导老师： 电子信息工程学院电子系电子信息工程技术专业2011 级三年年制一班 2013年11月15 日
基于单片机的交通灯控制系统 摘要：介绍一种基于单片机的交通灯控制系统设计。本文在对目前交通控制进 行深入分析的基础上，运用程序时间控制、传感器检测、实时调整智能化控制的实现技术，将传感器监测、实时调整车辆通行时间的算法与单片机控制作用相结合，提出了基于单片机的交通控制系统设计方案。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 硬件方面该方案主要是基于单片机的交通灯控制系统由单片机、交通灯显示、LED倒计时、车流量检测及调整、违规检测、智能报警、紧急处理、时间模式手动设置等模块组成。系统除基本交通灯功能外，还具有通行时间手动设置、可倒计时显示、急车强行通过、车流量检测及调整、交通异常状况判别及处理等相关功能。理论证明该系统能够简单、经济、有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 程序方面，编写适应某一地方的程序，输入到相应的单片机当中以调整时间、智能检测、以及智能报警等应用使之成为某一地方的一套独特的交通灯控制系统。这样可以保证高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的科技手段加以实现。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 本设计主要做了如下几方面的工作：一是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，二是进行传感器的硬件电路、显示电路等的设计和基本功能要求。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 关键字：交通控制；传感检测；单片机；智能时间控制
Abstract This paper introduces a design of control system of traffic lights based on single chip microcomputer. Based on the current traffic control based on the thorough analysis, application time to achieve control, sensor detection, real-time adjustment of intelligent control, sensor monitoring, real-time adjustments to traffic control algorithm and the role of single-chip combination, put forward the design scheme of traffic control system based on single chip microcomputer.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 The hardware aspect of the project is mainly composed of a traffic light control system based on single chip microcomputer, the traffic light display, LED countdown, traffic detection and adjustment, violation detection, intelligent alarm, emergency treatment, time mode manual settings module based on. In addition to the basic traffic lights function, but also with the passage of time manually, but the countdown display, urgent vehicle passing, distinguishing traffic detection and adjustment, and handling of traffic anomalies and other related functions. Theory shows that the system can simple, economic and effective relieves traffic, improving the traffic intersection traffic capacity.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 The program, written to a local procedure, the input to the corresponding microcontroller to adjust the time, intelligent detection, and smart alarm application to become a place of a set of traffic lights unique control system. This can ensure safe and efficient traffic order, except for a series of traffic rules, it must be achieved through certain means of science and technology.厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 This design mainly do the following aspects of work: one is to determine the overall design, traffic control system includes a crossroads, specific traffic ban the function design and the system should have, the two is the hardware circuit for the sensor, display circuit design and the basic functional requirements.茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 Key Words:Traffic control；sensor；SCM；intelligent control鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
课程设计报告 题目：基于单片机的（数显）交通灯控制系统设计 目录 摘要 (3) 一、设计背景 (4) 二、方案分析与对比 (4) 2.1方案分析 (4) 2.2方案对比 (4) 三、智能交通灯控制系统的硬件设计 (4)
3.1 STC89S5单片介 (4) 3.2 控制器的原理框图 (8) 3.3 紧急转换电 (8) 四、智能交通灯控制系统的软件设计 (10) 4.1交通灯的软件设计流程图 (10) 4.2 控制器的软件设计 (10) 五、系统分析及改进措施 (12) 六、心得体会 (13) 参考文献 (14) 附录 (14) 摘要： 自从1858年英国人，发明了原始的机械扳手交通灯之后，随后的一百多年里，交通灯改变了改变了交通路况，也在人们日常生活中占据了重要地位，随着人们社会活动日益增加，经济发展，汽车数量急剧增加，城市道路日渐拥挤，交通灯更加显示出了它的功能，使得交通得到有效管制，对于交通疏导，提高道路导通能力，减少交通事故有显著的效果。 近年来，随着科技的飞速发展，电子器件也随之广泛应用，其中单片机也不断深入人民的生活当中。本模拟交通灯系统利用单片机STC89C52作为核心元件，实现了通过信号灯根据区域车流现实对路面状况的智能控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。 本模拟系统由单片机硬/软件系统，两位8段数码管和LED灯显示系统。和复位电路控制电路等组成，较好模拟了，交通路面的控制。 关键词：交通灯单片机数码管 Abstract： In 1858, since the invention of primitive mechanical a wrench to the traffic lights, the more than a hundred years, the traffic lights changed to change the traffic and transport in their everyday lives as an important position, increasing
基于单片机的交通灯设计 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8051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；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 1 引言 当今，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。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。 电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，1914年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，
基于51单片机的交通灯控制系统设计 摘要：在日常生活中，交通信号灯的使用，市交通得以有效管理，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。交通灯控制系统由80C51单片机、键盘、LED 显示、交通灯延时组成。系统除具有基本交通灯功能外，还具有时间设置、LED信息显示功能，市交通实现有效控制。 关键词：交通灯，单片机，自动控制 一引言 当今，红绿灯安装在个个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这个技术在19世纪就已经出现了。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红、蓝两色的机械般手势信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的会议大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转方式玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，是警察受伤，遂被取消！ 电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红黄绿三色圆形的投光器组成，1914年始装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 信号灯的出现，使得交通得以有效的管理，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。绿灯时通行信号灯，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非两一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆必需让合法的正在路口内行驶的车辆和过人行横线的行人优先通行。红灯是禁行信号灯，面对红灯的车辆必需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，但车辆已经十分接近停车线而不能安全停车的可以进入交叉路口！ 二概要设计 2.1 设计思路 利用单片机实现交通灯的控制，该任务分以下几个方面： a 实现红、绿、黄灯的循环控制。要实现此功能需要表示三种不同颜色的LED灯分别接在P1个管脚，用软件实现。 b 用数码管显示倒计时。可以利用动态显示或静态显示，串行并出或者并行并出实现。 C 实现急通车。这需要人工实现，编程时利用到中断才能带到目的，只要有按钮按下，那么四个方向全部显示红灯，禁止以诶车辆通行。当情况解除，让时间回到只能隔断处继续进行。 2.2总体设计框图 见图一：
摘要 随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。本模拟交通灯系统利用单片机AT89C51作为核心元件，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。 本模拟系统由单片机硬/软件系统，两位8段数码管和LED灯显示系统等组成，较好的模拟了交通路面的控制。 关键词：交通灯，单片机，数码管，LED灯
目录 引言 (1) 1.设计背景 (2) 1.1课题背景 (2) 1.2设计内容 (2) 2.交通灯控制系统系统简介 (3) 2.1方案选择 (3) 2.2系统设计原理 (4) 3.系统硬件设计 (5) 3.1主控制器选择 (5) 3.2 时钟及复位电路 (7) 3.3 指示灯及倒计时模块 (8) 3.4系统总体电路图 (9) 4. 系统软件设计简介 (10) 4.1 系统主程序流程 (10) 5. Proteus软件仿真 (10) 5.1 Proteus软件介绍 (10) 5.2 交通控制系统Proteus仿真 (12) 6. 总结 (14) 参考文献 (15) 附录：源程序代码 (15)
引言 当今，红绿灯安装在个个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这个技术在19世纪就已经出现了。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红、蓝两色的机械般手势信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的会议大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转方式玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，是警察受伤，遂被取消。 电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红黄绿三色圆形的投光器组成，1914年始装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 信号灯的出现，使得交通得以有效的管理，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。绿灯时通行信号灯，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非两一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆必需让合法的正在路口内行驶的车辆和过人行横线的行人优先通行。红灯是禁行信号灯，面对红灯的车辆必需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，但车辆已经十分接近停车线而不能安全停车的可以进入交叉路口。 1