基于单片机的交通灯设计

1、郑州工业应用技术学院 单片机控制的交通灯设计 郑州工业应用技术学院本科生毕业论文题 目：单片机控制的交通灯设计指导教师：郝东山职称： 教 授学生姓名：李亚南学号：1101120147专 业：通信工程院 （系）：信息工程学院答辩日期：20l5年5月29日20l5年5月20日I郑州工业应用技术学院本科生毕业论文 单片机控制的交通灯设计摘 要本设计从交通车辆管理人性化和科学高效化的理念出发，对单片机控制的智能交通灯系统进行了研究和设计，提出了采用STC89C51单片机及晶振电路、复位电路组成的单片机最小系统、74HC245驱动电路和按键模块、LED数码管显示和E18-D80NK-N近红外传感器等部件

2、，设计出了一种新型的智能交通灯系统。该系统通过传感器自动检测车流量，实现了车辆通行时间的转换。通过蜂鸣器，实现了对闯红灯车辆的检测并发出声音警示的功能。对交通灯转换时间的自动倒计时实现了LED显示，通过两位一体共阴极数码管显示和按键，对定时进行人为设置等。本设计模型实际运行效果显示，各项功能稳定，不但能够实现交通灯基本的通行功能，并能根据红外传感器检测到的不同方向的车流量自动改变下一个时间段的通行时间。通过按键，依次可实现深夜时不同方向的交通灯均为黄灯的深夜模式；紧急情况时交通灯均为红灯的紧急模式；只允许十字路口单方向车辆通行的单向模式；按照人为设定的通行时间进行工作的确定模式；以及可查看不同

3、方向的通行时间和车流量的查看模式。关键词：交通灯；单片机；显示；计时；红外传感器；按键 Design of traffic light base on the control ofsingle chip computerAbstract The system of wise traffic light controlled by single-chip microcomputer was studied and designed from the theory on concept of humanization and science. A new traffic light system

4、composed of the minimum system formed by the STC89C51 single-chip microcomputer, crystal oscillating circuit and compound circuit, 74HC245 driving circuit, and press module, the LED digital tube display and E18-D80NK-N infrared sensor was given. This system can detect the number of cars through infr

5、ared sensor, the car passing time changes were achieved through that the system voluntarily examines car flow. Through the buzzer, the functions of test and issue a warning sound to the vehicles that pass the red light are achieved. Realizing the LED display of the traffic light conversation times a

6、utomatic countdown, by the integration of two common cathode digital tube display and buttons, set the timing etal. The design models actual operation show that every function works well, not only can realize basic function of traffic lights, but also can change the passing time of next period accor

7、ding the vehicles that the infrared sensor detect. The keys can realize the following functions that the model of midnight that all traffic lights will turn yellow; the model of emergency that all traffic lights will turn red when encounter emergency; the model of east-west and the model of south-no

8、rth, in this situation there will have only one directions traffic light is green and the other will become red; the model of determine that press the key the traffic will work base on the before passing time; the model of check, when you press this key, you can look the current passing time and the

9、 vehicles that the infrared sensor detect. Keywords: traffic light；SCM；display；timing；infrared sensor；push button目 录摘 要IAbstractII1 背景意义与国内外相关研究现状11.1设计的背景及意义11.2国内外研究现状11.3小结22 系统方案设计与要求32.1单片机交通灯控制系统通行方案设计32.2单片机交通灯控制系统的功能要求42.2.1 显示模块功能42.2.2 按键模块功能52.2.3 车流量检测模块功能52.2.4 蜂鸣器模块功能52.3单片机交通控制系统的基本构成

10、及原理62.4小结73 系统硬件电路的设计83.1系统硬件电路的构成83.2工作原理93.3硬件总电路构成93.3.1 信号显示驱动电路93.3.2 键盘输入电路103.3.3 蜂鸣器驱动电路103.3.4 红外传感模拟电路113.4小结114 系统软件程序的设计124.1程序主体设计流程124.2子程序模块设计124.2.1 状态灯显示及判断124.2.2 紧停及调整时间中断子程序144.3KEIL51的应用194.4protel99se的应用204.5小结215 系统调试225.1调试方法225.2调试及性能分析225.2.1 红绿灯控制程序225.2.2 紧急模式及深夜模式的调试225.

11、2.3 车辆检测电路的调试225.3问题及解决方法235.4小结236 总结与展望24参考文献22致 谢29附 录30III1 背景意义与国内外相关研究现状1.1 设计的背景及意义 由于交通灯已经成为城市交通路口的不可或缺的设备，是疏导交通最常见和最有效的手段。因此，如何设计出符合不同城市实际需求、智能高效的交通灯已成为社会的一种需求和需要认真解决的重要技术问题。为此，本设计为了能使交通车辆的管理人性化和科学高效化，采用STC89C51型号的单片机及其单片机最小系统、74HC245电路和外围的按键、数码管显示和近红外传感器等部件，设计出了一种新型的智能交通灯系统。其特色是通过LED七段数码管作

12、为交通灯的计时显示，通过以红绿指示灯指示车辆的通行，基于实际情况，又设计了能够对车流量进行检测及自动调整通行时间的功能模块，紧急处理模块和可设置键盘模块。 这也正是本设计的意义所在。1.2 国内外研究现状在我国，智能交通系统的起步较晚，但是我国的学者在道路交通管理方面做出了一系列的研究并进行实施，在城市的交通管理上取得了不错的成果1。在现代的交通道路上，安装红绿灯已经成为疏导和管理交通的最有效和最普遍的方式。从采用一开始的计算机控制不断发展到今天的电子监控，交通信号灯的正在逐渐的 科学化，自动化。但是，由于社会的不断发展，传统的交通灯的不足也不断的显露，以前的交通灯设计太简单，不能让道路达到最

13、大的通行效率，而且红绿灯之间的转变也过于单一2,3。我国经济的高速发展使我国的交通车辆也在不断的增加，传统的交通灯已经不能较好的管理道路上的车辆，因此为了更好的适应现代城市的交通发展，智能化交通系统的研究就越来越重要4,5。目前的智能交通系统融合了现代的IT技术，数据通信传输技术，EDA技术，电子控制术以及计算机处理技术等，运用于整个城市的交通系统中并发挥出有效的作用，对交通车辆的通行做出了有效的控制和引导，使交通能够顺畅6-8。对于整个智能交通灯系统设计来说，十字路口的交通灯的设计尤为重要，因为通常情况下，十字路口的车流量较大9。机动车辆的不断增加，使得城市的交通问题也越来越严重，特别是十字

14、路口的交通事故发生率越来越高10。为了更好的解决交通问题，更好的管理城市的交通，对交通灯的设计提出了更高的要求，有学者提出应用CPLD设计实现交通信号灯控制器方法11;有应用PLC设计交通灯控制系统的12;也有学者应用单片机实现对交通信号灯的设计13。当前世界各国广泛使用的有英国的TRANSYT与SCOOTS交通控制系统和澳大利亚的SCATS系统，最具代表性确有实施的城市道路交通信号控制系统14-16。当前国内的交通灯设备都设置在一条道路上的十字路口，在重要的路口用红、绿、黄三种颜色的指示灯来指挥交通，加上一个能显示通行时间的显示器来控制车辆的通行。对于现代城市的交通灯的控制与管理问题，将关于

15、流量统计的研究成果应用到城市交通灯控制系统，提出一种高效合理的自适应交通灯控制系统；该系统能根据检测到的车流量的状况，自动改变车辆的通行时间，以提高交通道路利用率17 ；对此近年来学者们运用不同理念从不同方面进行研究。国内外主要通过建立宏观和微观模型的方法，其中宏观模型的模拟更适合模拟一定时间段的交通车辆预测及速度的控制等18，近年来，芮江等人19,20提出了速度梯度连续性SG 模型。Takashi21通过CA模型优化了交通灯控制系统。但是前者着重探讨理论方面的问题，后者研究的主要问题则为单行道交通系统的控制，都没研究出对实际问题的解决办法。此外还有一些学者从宏观角度研究改善交通控制的方法如杨

16、显富和彭志刚等人提出通过对通过的车辆进行检测来确定各车道的通行时间，但是该方案仅考虑到直行车道，没有全面解决交通路口面临的问题22,23；董云龙和王念春24同时考虑了直行和左转车道的情况，但不能有效的提高两个车道同时通行的效率。基于单片机的模拟交通灯的设计25都是对交通灯的某一个方面进行改善，没有充分的考虑到城市交通的复杂，只是简单应用于一些单行道和直行道，没有全面的解决城市交通面临的问题，而且没有考虑到突发情况下对道路交通灯的控制处理。1.3 小结本节就交通灯的背景意义以及国内外的研究现状做出了介绍，说明了研究交通灯模型的重要性以及在交通灯的发展史上国内外不同学者对于交通灯的研究以及存在的问

17、题。 2 系统方案设计与要求2.1 单片机交通灯控制系统通行方案设计 在交通道路上的十字路口的东西和南北方向分别设置一个红绿灯，在这种情况下，只能有一方向的车辆通过，而另一个方向的车辆等待红灯，经过一段时间后，将禁行的方向转换到另一个方向26。具体的显示显示状态如下图。说明 ：黑色代表指示灯亮，白色代表指示灯灭。交通灯的指示状态从下图的状态1开始转变，直至状态4然后恢复至状态1，不断的重复这四种指示灯的状态，即如图（图2.1）所示： 具体的城市交通路口的交通指示灯状态的分析归纳如下： 图2.1 交通状态 东西方向红色指示灯灭，同时绿色指示灯亮，南北方向黄色指示灯灭，同时红色指示灯亮，倒计时30

18、秒。此交通指示灯状态下，东西方向的车辆不能通行，但是南北方向车辆可以通行。 东西方向绿色指示灯灭，同时黄色指示灯亮，南北方向红色指示灯亮，并有5秒倒计时。此交通指示灯状态下，除了已经正在通行中的车辆外所有车辆都需等待指示灯转换到绿灯状态才能通行。 南北方向红色指示灯灭，同时绿色指示灯亮，东西方向黄色指示灯灭，同时红色指示灯亮，倒计时20秒。此交通指示灯状态下，东西方向的车辆可以通行，但是对南北方向车辆禁行。 南北方向绿色指示灯灭，同时黄色指示灯亮，东西方向红色指示灯亮，并有5秒倒计时。此交通指示灯状态下，除了已经正在通行中的车辆外所有车辆都需等待指示灯到绿灯状态才能通行。交通指示灯状态和对应的

19、通行状态关系如表2.2：状态1状态3状态4状态6东西向禁行等待变换通行等待变换南北向通行等待变换禁行等待变换东西红灯1100东西黄灯0001东西绿灯0010南北红灯0011南北绿灯1000南北黄灯0100表2.2 交通指示灯状态和对应的通行状态关系十字路口的两个方向均有3个红绿黄LED显示灯和4个显示通行时间的数码显示管，无论在任何通行路口，遇红灯代表禁止车辆通行，变为绿灯可以通过，黄色指示灯亮则表示通行状态即将改变。交通指示灯状态及车辆通行状态如表2-1所示。说明：0表示指示灯灭，1表示指示灯亮。在这些基本功能的基础上，本设计还采用按键来实现一系列扩展功能，如单方向通行模式的切换，复位，夜间

20、模式以及紧急情况下对交通灯的控制，为了合理的管理和调度，本设计还增加了一个红外接近传感器来检测车流量，并对下一个时间段内车辆的通行时间做出合理的调节达到自动调节交通车辆流的目的。2.2 单片机交通灯控制系统的功能要求 通过模拟基本的道路交通灯控制系统，用红绿黄指示灯实现禁行，通行和等待的功能，加入倒计时模块显示，近红外传感器，不仅能实现交通灯基本的通行功能，还能够根据检测到的车流量自动的改变通行时间。而且按键可以实现普通车辆禁行、深夜模式、复位、单方向通行、切换等功能。 2.2.1 显示模块功能 显示模块通过数码管显示和LED显示实现其主要功能，车主可以根据数码管倒计时显示查看当前的通行状态，

21、在“停止”和“通过”两者之间作出正确的选择。根据调查显示驾驶员和行人普遍都比较认可有倒计时显示的交通灯信号控制方式，认为有倒计时显示功能交通灯的的路口相对来说更安全，交通秩序更好。因为有倒计时显示能够让驾驶员在交通指示灯发生变化时做出正确的判断，也可以提醒驾驶员指示灯颜色即将发生改变的时间，帮助驾驶员在“停车”和“通行”之间作出合适的选择。所以通过两种显示模块的结合，使本设计更合理可靠。2.2.2 按键模块功能 本设计可以通过键盘模块对交通灯模式进行手动控制，使人为操作的可能性大大的提高，当交通灯本身发生故障或者有紧急事故发生时，能够通过按键及时的调整交通指示灯。本交通灯模型的运行模式可以通过

22、按键进行设置，当数码管均显示“00”红灯全亮时表示此时系统进入进行状态；当复位按键按下时整个系统会恢复到最初的状态；东西通行时东西方向上的但是南北方向上是红灯亮；相反南北方向的车辆可以通行时交通灯的绿色指示灯亮，东西方向上的红灯亮；通行时间的加减可以自动改变通行和等待通行的时间；切换按键可以实现不同的交通灯功能模块。通过不同的按键模块的设置，使得整个系统运行起来更加灵活，实用性比较强。本系统对按键要实现的控制功能要求不多，且51单片机的I/0口足够，因此可直接采用独立式对键盘功能进行设置。2.2.3 车流量检测模块功能 目前的交通灯的通行时间都是固定时间，不能及时根据道路上车流量的多少来改变通

23、行的时间，因此会造成资源浪费或者是交通拥挤，本设计希望能通过增加检测车流量的模块功能来缓解这一问题，这样可以在周末或者是上下班高峰期的时候能够更有效的管理交通车流里检测模块是通过两个红外接近传感器对东西以及南北方向的车流量进行检测，然后将检测到的车流量信息转换成电信号传递给单片机使高低电平发生变化进行计数，并在车辆达到程序设定数值时自动调整南北向和东西向的通行时间，从而实现道路车流量的调节，提高道路的利用率。2.2.4 蜂鸣器模块功能 本设计模型中交通灯采用的两种蜂鸣器报警方式，自动报警和手工报警。当一个通行方向的指示灯是红灯的时候，如果传感器感应到有车通过时，蜂鸣器会智能报警发出警告。其二，

24、在对紧急事故进行处理而对普通车辆全部进行时若红外传感器检测到有普通车辆闯红灯时启动手工按键报警模式。2.4 单片机交通控制系统的基本构成及原理 十字路口车辆行人穿梭不止，那么靠什么来维持路口的交通秩序，使车辆和行人能够按照一定的规则来通过路口呢？交通指挥灯的自动指挥系统有很多种控制方式，因此交通灯的设计方案可以根据不同路口的情况来定27。本设计采用STC89C51单片机以及单片机、晶振电路、复位电路组成的单片机最小系统和74HC245驱动电路以及按键的设置和数码管和LED显示，近红外传感器等部件，完成一个基于单片机的交通灯模型的设计。本交通灯系统，单片机作为主控可以控制交通信号灯的状态变化，可

25、以完成基本的指挥交通的功能。另外，接入LED数码管就可以显示倒计时以提醒行使者注意通行时间，更具人性化28-30。本设计在基本功能的基础上，加入车流量检测模块采集车辆信息，方便单片机控制系统及时调整下一时间段的通行时间，蜂鸣器模块提高了对交通车辆的指挥提醒作用。该设计能在相同的时间里提高通车的数量、效率，并能在上下班高峰期根据道路上的车流量及时调整该路口的下一个时段的通车时间，及时缓解上下班高峰期时交通拥挤堵塞现象。而且该交通控制系统具有紧急处理模块，当有突发情况或者紧急情况发生时，交通路口指示灯均亮红灯，此时普通禁止通行，当紧急车辆通过后，交通灯恢复到正常通行状态。系统的总体框图如如图（图2

26、.3）所示：单片机红黄绿信号灯8段LED数码管车流量传感器外围接口按键控制驱动显示图2.3 系统总框图2.5 小结本节从设计该交通灯模型的理念出发，以及该交通灯要实现的功能，介绍了关于交通灯设计的可行方案以及功能要求，并进一步详细的介绍了模型中各个模块的功能。3 系统硬件电路的设计3.1 系统硬件电路的构成系统电源模块数码管驱动电路（NPN三极管）8051控制器系统处理红外传感器流量检测模块两组交通灯模块 12M时钟振荡电路蜂鸣器报警模块4位共阳数码管显示模块功能按键上电复位电路 图3.1 系统硬件电路图3.2 工作原理 本设计模型通过选用STC89C51单片机及多种外围器件够层单片机最小系统

27、实现该设计的主要功能，四组红绿黄信号灯指示模块，四个不同方向的倒计时显示模块由八个LED构成，近红外传感器检测车流量并感应是否有违规车辆，多个按键组实现深夜模式，紧急模式和单向模式等功能，蜂鸣器电路实现报警功能。 单片机作为本模型设计的核心部件，其中P0口，P1口，用于送显交通灯LED数码管的型和位，P2用于控制交通灯红绿黄发光二极管，晶振时钟电路分别接在XTAL1口和XTAL2口，REST引脚接系统复位电路，实现复位功能。P3口用于实现各个按键功能的控制。单片机引脚如下图：图3.2单片机引脚图接通电源后，交通灯模型开启自动模式，实现基本的交通灯通行功能，此时允许车辆通行的方向的红外传感器会自

28、动检测该通行时间段内通过的车流量，禁止通行方向的传感器会检测是否有违规车辆通过，当红外传感器检测到有车辆通行时或者有车辆违规通行时，系统就会进入相应的中断子程序，然后进行计数或者开启蜂鸣器模式，然后结束中断。然后系统的控制中心就会处理该通行时间段内检测的通行车辆数量，调整下一个时间内该方向的通行时间，达到自动调整交通灯时间的目的。3.3 硬件总电路构成 3.3.1 信号显示驱动电路 74HC245是单片机系统中常用的驱动器，三态输出八路收发器。它在本设计电路中的作用是：增加I/O口的驱动能力，因为51单片机的I/O口本身的驱动电流较小，但LED显示，和数码管显示对单片机来说是比较大的负载，因此

29、采用74HC245来增强单片机I/O口的驱动能力。 图3.3 74HC245电路图 设计中将1脚接VCC，19脚接地，整个芯片输出端的电平一直与输入端的电平保持一致，只是在交通灯系统中起到驱动作用。3.3.2 键盘输入电路 为了使该交通灯系统更加稳定，程序编写简单，本设计采用的是独立式键盘接法。该键盘的实现方法是通过检测I/O口是否有高低电平的变化一次来判断是否有按键按下。并且在对键盘的设置中运用了软件方法消除键盘不稳定抖动，避免由于抖动产生的干扰信号做出错误判断。89C51的RST接按键复位电路，用于单片机的复位控制。 89C51的P1.5、P3.1、P3.2、P3.3、P3.4、P3.7分

30、别接按键 k1、k2、k3、k4、k5、k6，用于数码管显示车流量、紧急情况下暂停、单片机复位、单向模式切换、深夜模式切换、确定模式切换，如图6所示。硬件电路如图3.4所示：图3.4 键盘控制电路图3.3.3 蜂鸣器驱动电路 本模型设计中采用有源蜂鸣器对违规车辆的通行发出警告。该驱动电路中，三极管Q1起开关作用，当传感器检测到有违规车辆通行时，会将光信号转换为电信号，导致高电平向低电平的转换，其基极的低电平导通三极管，使蜂鸣器发声；当没有电平的变化时，基极一直保持高电平使三极管关闭，蜂鸣器不发声。图3.5 蜂鸣器驱动电路3.3.4 红外传感模拟电路 红外传感车流量检测电路是由红外传感器、信号放

31、大电路、电压比较器、延时电路和计数器等组成。下面是该电路的一个中的系统框图，概括了这次设计的主要电路。 红外线传感器模块信号放大电路模块电压比较器模块延时电路模块 计数器图3.6 红外传感模拟电路红外传感器探头通过探测车辆的红外线辐射信号，并经过信号的放大电路模块、延时电路模块和发射等环节，将检测到的车辆信号转换为电信号，当电路中有高低电平发生变化时，计数器会自动的记录车辆数。当有障碍物经过时，当红外接收光敏二极管接收到反射的红外信号时，它将该红外传感器检测到的光信号信号转换成电信号，处理之后使交通灯内部的高低电平发生变化时，驱动计数器计数。3.3 系统电路图本交通灯设计的系统电路图如图3.7

32、所示：图3.7 系统电路图3.4 小结本节就该交通灯的电路设计做出了进一步的阐述，介绍了硬件电路的构成及工作原理。并分别详细的说明了实现各个功能的电路设计及设计原理。4 系统软件程序的设计4.1 程序主体设计流程本交通灯模型的控制程序实际上由很多模块组成：键盘设置处理程序，交通指示灯控制程序，LED数码管显示控制程序，去除键盘抖动延时程序，紧急情况处理或违规判断程序，中断服务子程序，红外传感器车流量计数程序，自动调整红绿灯时间程序等。整个软件程序方面主要分两大部分：按键处理程序和50ms扫描程序。流程图如图（图4.1）所示。 定义共阴极字型编码表定义函数变量并初始化宏定义I/O初始化定义状态数

33、组定义字位码函数进入主函数main()定时器0初始化初始化外部中断进入while(1)循环调用显示控制函数void display（）调用Buzzer()函数设置字型码和字位码，完成显示返回while(1)函数 图4.1 系统总的流程图4.2 子程序模块设计4.2.1 状态灯显示及判断本设计中独立式键盘的实现方法是根据单片机I/O口的电平高低来判断是否有按键按下。在本模型设计中，在实际的模型运行中需要控制的的指示灯只有6个，即：东西红绿黄指示灯，南北红绿黄指示灯。I/O端口定义如下，其中均是低电平才能使指示灯状态发生变化。如图4.2：开始初始化设定初值按键事件检测与处理绿灯倒计时黄灯倒计时5秒

34、红灯倒计时倒计时完毕？倒计时完毕？光电管为低电平？结束检测车流量检测闯红灯 光电管为低电平？ 图4.2 状态灯显示及判断流程图254.2.2 紧停及定时中断子程序定时中断子程序是本设计中一个重要模块，当定时器开始启动时，它会在之前的基础数值上开始加1计数，若我们没有在开始的程序中设置TH0和TL0的值，它们的值均会默认为0。 if(k5!=1) display(); if(k5!=1) flag3=0;flag5=1-flag5; if(flag5=1) TR0=0;P2=0x00;Red_dx=1;Red_nb=1; void int0(void) interrupt 0 using 1 T

35、R0=0;TR1=1;flag3=0;P2=0x00;Green_dx=1;Red_nb=1;sec_dx=00;sec_nb=00;void int1(void) interrupt 2 using 1 TR0=0;TR1=1;flag3=0;P2=0x00;Green_nb=1;Red_dx=1;sec_nb=00;sec_dx=00;4.3 KEIL51的应用 一般情况下我们在设计硬件和软件时都需要借助一些辅助软件，本设计采用 protel99se来设计交通灯模型的电路与制版，利用KEIL51来开发实现交通灯功能的程序等。Keil C51 uVision2集成开发环境是基于89C51内核

36、的软件开发平台，支持工程建立、程序的编译与链接、软件与硬件仿真、目标代码的生成等功能。Keil C51编译器能够编译出正确率很高的程序代码和而且在编译效率方面达到了非常高的层次。 与大多数集成开发环境类似，Keil C51集成开发环境也是通过工程的方法来管理文件，在一个工程文件中源程序（C51程序、汇编程序）、头文件等都可以进行统一管理。编写本设计模型需要用到的C 语言源程序。编译或汇编源文件。运行并纠正源文件中的错误。从编译器和汇编器连接目标文件。测试连接的应用程序。4.4 protel99se的应用 Protel是一款由Protel Technolgy公司推出的现在应用非常广泛的

37、软件，一直是从事印刷电路板设计的首选软件。在1990年，Protel软件由以前DOS平台发展到现代的Windos平台，成为世界上第一款有资格运行在Windos平台的EDA（电子设计自动化）软件。Protel 99 SE是由Protel 99版本逐渐发展而来的，是一款基于Windos环境下的EDA软件。Protel 99 SE主要的功能模块；电路原理图(Schematic)设计模块。该功能模块能够设计实物电路原理图，完成原理图的编辑，根据该模型要实现的功能设计并不断的修改电路元件符号并可以完成报表的生成。印刷电路板(PCB)设计模块。该模块主要包括用于设计电路板的PCB编辑器，用于PCB自动布线

38、的Route模块。能够修改、生成元件封装的元件封装库编辑器以及能够生成各种报表的生成器。可编程逻辑器件（PLD）设计模块。该模块包含一个有语法功能的文本编辑器、用于编译和仿真设计结果的PLD模块。电路仿真(Simulate)模块。该模块主要包括一个数字/模拟信号仿真器，能提供连续的模拟信号和离散的数字信号进行仿真，方便模拟仿真电路原理图，检查其是否正确和是否可行。4.5 小结本节介绍了交通灯软件方面的设计，先总体上介绍了整个主体的程序设计流程，然后分别介绍了各个子程序模块的的设计，还有设计该软件程序所用到编译软件和制图软件。5 系统调试5.1 调试方法一般情况下，为了保证电子类的产品组装后能够

39、正常工作实现其预期的功能，都要进行调试步骤。在电路测试中可能会出现很多故障，只有经过不断的检查，明确出现问题的地方，才能够准确的排除故障。调试过程大致分为调整和测试部分。通常情况下。我们只有经过不断的测试，调整，再测试，再调整，直到能够实现电路要求的功能。故障检测的过程中，关键在于采取合适的方法，准确的查找出问题所在。在实际应用中，排查电子线路中的故障通常采用静态和动态两种观察法。静态的主要是通过观察查找出故障，主要检查是否出现虚焊，导线的接头是否牢固，如果静态观察没有发现问题，那么可以采取动态观察法。动态观察法又称为通电观察法，当系统电路连接上电源时，要时刻注意电路内是否出现异常情况，若出现

40、问题，要立即切断供电电源。但是为了准确的找出故障的位置，还要结合其它检测方法，综合分析，精确的找出故障所在。5.2 调试及性能分析5.2.1 红绿灯控制程序红绿灯的部分主要观察两个方向的红绿灯状态是否能够符合预期的功能要求，然后经过不断的调试并观察红绿灯的状态，直到两个方向的红绿灯能够符合正确的逻辑关系。5.2.2 紧急模式及深夜模式的调试将按键控制端接在交通灯模型单片机控制模块的引脚上，模拟手动按键实现不同的交通灯功能，当有紧急情况发生时，按键按下，I/O口输出为低电平，此时根据主控模块的系统设置，开启紧急模块的功能，即路口的交通灯全为红灯，只允许特殊车辆的通行，同时，深夜模式也是通过按键实

41、现深夜车辆非常少时，开启深夜模式实现在此模式下路口的交通灯全为黄灯闪烁。5.2.3 车辆检测电路的调试可将红外传感器接在设计模型的的车辆检测模块的I/O上，接通电源，查看在交通灯正常的运行情况下，用手指遮挡传感器模拟车辆通行，查看显示屏上是否出现车辆数的变化，同时可以使摸个方向的通行时段内的检测到的车辆数超过该通行时间段的一半，然后观察该方向下一个通行段的通行时间是否增加5秒。5.3 问题及解决方法本次设计的硬件电路主要由单片机STC89C51组成，在下载程序，调试电路，检查该设计实现的功能过程中也出现了一些问题。问题一：单片机不能正常下载编写的程序。调试步骤：查看是否单片机的串口电路的连接有

42、误；检查焊接电路是否有虚焊和漏焊。问题二：数码管显示出现异常。调试步骤：检查数码管的型和位是连接的是否正确。故障原因：焊接时过于马虎，由于数码管较多，数码管的管脚焊接错误。解决方案：重新焊接。5.4 小结本节主要总结了在设计完成之后进行的调试过程，该设计主要是通过软件的编写实现相对应的功能，因此在软件程序的编写调试无误后我们主要进行硬件方面的调试，通过不同的观察，检测，运行，查看相应的模块是否能实现其预期的功能，如果出现问题，要重新进行修改，排除故障，保证设计的功能完整。6 总结与展望本次交通灯模型毕业设计的制作及相应的论文完成，让我从动手实践学到了很多有用的东西。归纳起来，主要有以下几点：（

43、1）通过完成本次交通灯的毕业设计，将我们以前所学到的硬件与软件的专业知识与本次实际设计制作相联系，将以前专业课和实验课上所学到的知识充分运用到本次设计中。同时，我也深刻地认识到自己在某些专业知识上不足的地方，体会到了理论知识对于实践操作的重要性，掌握的知识越多，设计的就更完善、产品实现的功能就更稳定。（2）加强了对单片机的知识的学习。通过本次设计，我对单片机发展历史，以及其在生活中的广泛应用和能实现的功能都有了更深刻的认识。并且，能够利用单片机和其它功能模块制作一个简单的实物模型。（3）通过本次设计，了解了完成一个设计要准备和完成的几个阶段。本次设计从理论研究到硬件原理图设计，从各种元器件的确

44、定到PCB板的制作，从单片机语言的编写到最后的程序调试及运行过程都由我独立完成。这不仅锻炼了我独立动手完成模型设计工作的能力，更重要的是清楚了完成一个电子产品的设计需要操作的步骤，为以后的实际工作提供了宝贵的经验，奠定了坚实的基础。（4）提高了自己查找资料的能力。在实物模型的设计过程中，我碰到了一些自己无法解决的问题，于是我通过上网查阅本专业的知识和图书馆借阅相关的图书资料，或是通过向老师同学交流讨论逐渐地解决了遇到的问题。从中我懂得了我们这个专业的需要学习和掌握的知识还需要很多努力，我们需要不断给自己充电，及时更新自己的知识，不断扩充自己的知识面，同时要懂得与他人交流各自的想法和建议，积极听

45、取老师和同学的建议做出正确的修改。参考文献1 Wang Jun. Intelligent transportation and control J. China Intelligent Transporation Industry, 2003, 8(2): 55-56. 王军. 智能交通与控制J. 中国交通信息产业, 2003, 8(2): 55-56.2 Zhou Li, Chen Yuedong, Jiang Ming. Design of city intelligent traffic signalcontrol system J. Automation and Instrumenta

46、tion, 2006, 4(6): 37-40.周力, 陈跃东, 江明. 城市智能交通信号控制系统设计J. 自动化与仪器仪表，2004, 4(6): 37-40.3Huang Wei. Intelligent transportation system introduction M. BeiJing: Peop-le Traffic Press, 2000. 102. 黄卫. 智能运输系统(ITS)概论M. 北京: 人民交通出版社, 2000, 102.4 Wang Zhongliang. Solutions for easing city traffic congestion-example

47、 of Shanghai J. Shanghai Economic Review, 2006, 2(4): 76-81. 王中亮. 治理城市交通拥堵的对策思考-以上海为例J. 上海经济研究, 2006,2(4): 76-81. 5 Huang Yi. Design and accomplish of intelligent traffic light control systemJ. Science and Technology Information.2008, 5(28): 89-91. 黄毅. 智能交通灯控制系统的设计与实现J. 科技资讯, 2008, 5(28): 89-91. 6 L

48、an Yunwei. Traffic lights simulation control system based on FPGA J. Modern Electronics Technique, 2006, 9(9): 125-129. 兰云伟. 基于FPGA的交通灯模拟控制系统J. 现代科学技术, 2006，9(9): 125-129.7 Cui Baoxia, Yang Jiping, Xu Chunfeng. New strategy in optimization of urbantrafficsignal timing controller J. Journal of Shenya

49、ng University of Te-chnology, 2007, 3(5): 554-559. 崔宝侠, 杨继平, 徐春锋. 城市交通灯信号配时控制器优化的一种新策略J.沈阳工业大学学报, 2007, 3(5): 554-559.8 Wang Dongmei, Zhang Jianqiu, Lu Jingwei. Design and realization of traffic light control system based on micro controller unit J. Journal of Jiamusi University(Natural Science Edit

50、ion). 2009, 5(1): 12-15.王冬梅，张建秋，路敬祎. 基于单片机的交通灯控制系统设计与实现J. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2009, 5(1): 12-15.9 Wu Guowen. Design and simulation of traffic light control system based onAT89C51 single-chip processor J. Modern Electronics Technique, 2012, 6(5): 16-20. 吴国文. 基于AT89C51单片机的交通灯控制系统设计与仿真J. 现代电子技术, 2012, 6(5)

51、: 16-20.10 Li Na. Intelligent multi-phase traffic singal instrument based on microcomputer control J. Automation and Instrumentation, 2005, 8(7): 81-84. 李娜. 基于单片机控制的智能多相位交通控制信号机J. 自动化与仪表, 2005, 8(7): 81-84.11 Chen Naihai, Wang Ning. CPLD technology applications in the substation switch-control J. Ra

52、ilway Quality Control, 2007, 7(2): 6-10.陈乃海, 王颖. CPLD在变电所开关控制中的应用J. 铁道技术监督, 2007，7(2): 6-10.12 Wang Zhongsu. Application of PLC in the city traffic light control systemJ. Instrument Technique and Sensor, 2003, 4(6): 102-104. 王中苏. PLC在城市道路交通信号控制系统中的应用J. 仪表技术与传感器, 2003, 4(6): 102-104.13 Liu Dexin, Zhi

53、wen, Zhang Weifeng. Design and fabrication of intelligent traffic light control system J. Journal of Shenzhen Institute of Information Technology, 2012, 8(3): 67-70. 刘德新, 周志文, 张卫丰. 基于STC89S52单片机智能交通灯控制系统的设计与制作及应用J. 深圳信息职业技术学院学报, 2012, 8(3): 67-70.14 Daniel Merkle, Martin Middendorf. Ant colony optimization with global pheromone evaluation for scheduling a single machine J. Applied Intelligence,