单片机控制交通灯

1、建筑工程学院单片机课程设计单片机控制交通灯系别：电气工程系班级:学号：指导教师:职称：2012年 2月 26 日第一章绪论第二章 交通控制系统的功能要求及方案 42.1 系统设计要求42.2 单片机交通控制系统的功能要求 42.3 单片机交通控制系统方案比较5231电源方案 52.3.2显示界面方案 52.3.3 输入方案6第三章系统总体设计73.1单片机交通控制系统的基本构成及原理 73.2单片机交通控制系统的通行方案设计 83.3倒计时显示电路设计 93.4硬件电路 93.4.1 AT89S51单片机简介103.4.2 八段LED数码管113.4.3 其它器件123.5软件设计 133.5

2、.1并行口的扩展133.5.2显示原理 143.5.3 8255PA 口 输 出 信 号 接 信 号灯143.5.4 软件延时原理 143.5.5 中断原理143.5.6系统总流程图 16参考文献 17附录 18第一章 绪 论自从 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

3、，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 AT89S51 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，较好的模拟了交通路面的控制第二章 交通控制系统的功能要求及方案2.1系统设计要求利用单片机控制交通灯，实现三种情况下的控制，正常情况下双方向轮流点亮交通灯，如表2.1所示:东西方向南北方向状态说明红灯黄灯绿灯红

4、灯黄灯绿灯灭灭亮亮灭灭东西方向通行，南北方向禁行灭灭闪烁亮灭灭东西方向警告，南北方向禁行灭亮灭亮灭灭东西方向警告，南北方向禁行亮灭灭灭灭亮东西方向禁行，南北方向通行亮灭灭灭灭闪烁东西方向禁行，南北方向警告亮灭灭灭亮灭东西方向禁行，南北方向警告表 2.1 交通灯状态说明2.2 单片机交通控制系统的功能要求 本设计能模拟基本的交通控制系统，用红绿黄灯表示禁行，通行和等待 的信号发生，还能进行倒计时显示，通行时间调整和紧急处理等功能。（1）倒计时显示倒计时显示可以提醒驾驶员在信号灯灯色发生改变的时间、在“停止” 和“通过”两者间作出合适的选择。驾驶员和行人普遍都愿意选择有倒计时 显示的信号控制方式，

5、并且认为有倒计时显示的路口更安全。倒计时显示是 用来减少驾驶员在信号灯色改变的关键时刻做出复杂判断的 1 种方法，它可 以提醒驾驶员灯色发生改变的时间，帮助驾驶员在“停止”和“通过”两者 间作出合适的选择 。（2）时间的设置 本设计中可通过键盘对时间进行手动设置，增加了人为的可控性，避 免自动故障和意外发生，并再紧急状态下，可设置所有灯变为红灯。键盘 是单片机系统中最常用的人机接口，一般情况下有独立式和行列式两种。 前者软件编写简单，但在按键数量较多时特别浪费 I0 口资源，一般用于 按键数量少的系统。后者适用于按键数量较多的场合，但是在单片机I 0口资源相对较少而需要较多按键时，此方法仍不能

6、满足设计要求。本系统 要求的按键控制不多，且 I0 口足够，可直接采用独立式。（3）紧急处理交通路口出现紧急状况在所难免， 如特大交通事故发生， 通过按键使南 北东西交通灯全部显示红灯。2.3 单片机交通控制系统方案的比较2.3.1 电源方案 为使模块稳定工作，须有可靠电源。因此考虑了两种电源方案： 方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟 电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响 电路电平。方案二：采用单片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明，节约成 本；缺点是输出功率不高。综上所述，我选择第二种方案。2.3.2 显示界面方案 该系统要

7、求完成倒计时、状态灯等功能。基于上述原因，我们考虑了三 种方案：方案一：完全采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字符，无 法胜任题目要求。方案二：完全采用点阵式 LED 显示。这种方案实现复杂，且须完成大量的软 件工作；但功能强大，可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等。 方案三：采用数码管与点阵 LED 相结合的方法因为设计既要求倒计时数字输 出，又要求有状态灯输出等， 为方便观看并考虑到现实情况， 用数码管与 LED 灯分别显示时间与提示信息。这种方案既满足系统功能要求，又减少了系统 实现的复杂度。权衡利弊，第三种方案可互补一二方案的优缺，我们决定采用方案三以实现 系统的显示功能2.3.3 输入方案 系统要求能手动设灯亮时间、紧急情况处理，我们讨论了两种方案：方案一：采用 8255 扩展 I/O 口及键盘，显示等。该方案的优点是：使 用灵活可编程，并且有 RAM, 及计数器。若用该方案，可提供较多 I/O 口,但 操作起来稍显复杂。方案二： 直接在 IO 口线上接上按键开关。因为设计时精简和优化了电 路，所以剩余的口资源还比较多，我们使用按键 K1由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只用单片机本身的 I/O