智能交通灯毕业设计-以89C51单片机为核心的新交通控制控制系统的设计

摘要本系统主要介绍了以89C51单片机为核心的新交通控制控制系统的设计。这个系统采用手动控制，定时控制，无线遥控和实时控制。实时控制是交通控制中的一种较新颖且有效的方法，该方法应用最优控制理论中的控制思想，动态、实时地控制当前绿灯时间，在保证交通安全的前提下最大限度地提高了交通效率。系统主要包括软件和硬件两个部分。硬件部分：CPU主控部分电路，交通灯信号的输出和驱动电路，车辆检测出入，键盘及显示电路，时钟电路，通信电路。CPU是整个交通灯信号控制机的核心部件，通过它来控制个电路以实现信号机的各种功能。交通信号输出电路是把主机的交通灯控制信号送驱动器，控制交通灯的状态。时钟电路是为了显示车辆通行的剩余时间。通讯是主机和中央监控系统、路口基站和信号驱动部分的通讯。键盘主要设置控制方式和各个参数。软件部分主要是协助硬件完成各项功能。关键词：89C51，定时控制，遥控目录1概述 11.1城市交通的作用 11.2国内外交通系统发展现状 21.3我国交通中存在的主要问题 21.4城市交通解决的主要途径 31.5论文研究的主要内容 41.6系统的主要特点 42交通信号控制系统的研究 52.1城市交通控制系统概述 52.2交通规则介绍 52.3常用交通标志简介 62.4交通信号控制硬件设备简介 72.5交通信号控制系统信息传输系统简介 72.6信号控制方式的分类 72.7交通信号控制原理 83交通控制方案设计 93.1系统设计目的 93.2技术框架 93.3十字路口交通信号相位设置 103.4不同相位配时方案 103.5交通信号灯的控制方法 113.5.1定时控制 113.5.2感应控制 113.6系统控制方案 11感应—定时信号控制方案 113.7总体方案设计 123.8十字路口交通信号亮灯的顺序设定 154控制系统硬件设计 164.1硬件系统设计的总体要求 164.2系统的组成 164.3该系统主要硬件 164.3.1主要芯片的性能介绍 164.3.2整个系统的组成框图 214.3.3交通灯CPU主控和存储部分系统原理框图 224.4驱动电路的设计 224.5键盘及显示电路 234.6时钟电路的设计 254.7车辆检测 274.10串行通信接口的设计 325软件设计 345.1交通控制设计主要满足以下功能 345.2系统模块组成 345.3主要程序流程框图 34致谢 43参考文献 44附录一 45附录二 591概述1.1城市交通的作用城市是人类从事各类社会、政治、经济和文化的活动中心，在社会发展中起了重要的作用。汽车是这一时代文明的产物，在给人们带来巨大便利的同时，也使人们面临交通拥挤的困惑和道路交通安全事故的烦恼。在我国，随着改革开放政策的贯彻实施，国民经济得到了迅猛发展，道路交通也得到了迅速得法展。与此同时，由于城市化进程的加速，城市规模不断膨胀，城市的经济贸易和社会的活动日益频繁，人员流动与社会交往日益增多，使得城市交通拥挤和交通安全事故问题更加透突出。城市交通作为城市基础设施重要组成部分，如何改善、完善和发展城市交通，越来越被人们所重视。城市交通作为支撑城市活动的主要基础设施，是城市的枢纽和命脉，如不及早实施综合治理，将严重的影响城市居民生活的提高和城市的经济发展。由于我国城市基础设施的发展滞后于城市建设的发展，严重影响了城市及周边地区的经济发展。因此，城市交通问题的解决，不但可以使人们的生命财产有保障，而且可以加快经济的发展和社会的进步。城市交通系统是城市大系统中非常重要的子系统之一。它与整个城市国民经济的发展和人民生活水平的提高密切相关，它连同社会生产的每个环节，维系着千家万户的日常生活。城市交通一方面受城市结构、经济状况、生产布局、人口分布等因素的制约；另一方面，它的有效性、安全性、可靠性、经济性又影响着城市的工作效率、经济效益和居民生活水平。城市交通系统的运行状况又可以从另一个侧面反映出城市的经济建设、科学技术和城市管理水平。因此，在交通管理中应用先进的科学技术和管理方法保证道路的安全畅通，是经济发展的需要。交叉路口是城市交通系统重要的组成部分，是城市道路网的咽喉，其通行能力制约着城市道路的通达，是影响道路畅通的瓶颈。众所周知，提高交叉路口通行能力的最有效办法是修建立交桥。鉴于我国道路基础设施现状以及从各个城市的经济水平情况，立交桥尚不能推广普及。因此，人们更多的采用交通控制这一方式来充分利用交叉路口的时空资源，按照现实的交通流给予相应的最适宜的交通控制，最大程度的提高交叉路口的通行能力，不但能提高车辆通过交叉路口的速度、减少延误、节约人们的出行时间，同时能避免该交叉路口发生堵车，影响交叉路口临近路段及更远路段的顺利通行。据有关的资料显示，机动车辆在其减速制动和起动期间所排放的有害物质是其正常行驶时的7倍左右。因此，解决好城市交叉路口通行问题，减少机动车辆在交叉路口附近停车延误对提高社会的经济效益和环境保护都是具有重大意义的。1.2国内外交通系统发展现状随着现代社会对交通运输的日趋依赖，交通系统的控制越来越受到普遍的重视。近年来，英国、美国等西方国家均在某些城市建立智能交通控制系统。在这些系统中，大部分都在路口附近装有车辆检测器，并由各路口的控制设备或工作人员将交通控制参数通过线、电缆、光纤或是无线网络等方式输入到微处理器，用小型计算机控制。尤其是伴随着信息技术的发展，交通控制的概念已从交通管理者的行为改变为交通管理者和道路使用者共同的行为，从而使得交通的最优化向全局最优发展。在这些发展中，除了新设备的应用外，数据的采集、传输、处理、存储与发送等技术的发展也起了关键的作用。新型的监测器，包括用摄像机采集图像信息和进行图像处理技术，为人们提供了大量的时变数据；新的通信技术，包括光纤通信、无线通信等技术，能使人们更快的传送数据。而计算机技术的发展，使交通控制系统的发展又向前进了一大步。这些控制技术与现代控制理论、现代的管理方法相结合，使交通控制系统日趋完善。与国外相比，我国目前的交通控制很落后，目前中国城市的问题呈现如下些问题：管理不力，秩序混乱；没有科学、合理、有效的城市交通监控系统。由此带来的后果表现为道路的通行能力明显低于设计要求且波动性大、出行难，交通事故发生率高，交通环境恶化，出行者易疲劳等问题。1.3我国交通中存在的主要问题交通的发展，促进了人类社会的不断进步。社会的进步，又促进了交通设施的建设、交通工具的改进。然而，随着机动车辆的迅速增加，人们在专区由机动车辆所带来的巨大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挤、交通事故频发、环境污染加剧和燃油量上升所带来的困惑。我国是一个发展中国家，经济还不是很发达，因而产生了具有中国特色的城市交通局面。由于先天的不足，城市交通控制系统存在很多问题，如系统应用环境的变数大、系统适应性差等一些棘手的问题，这些问题可以说是我国城市交通系统的特点。具体表现在如下几个方面：（1）车型种类繁杂，混合交通严重。为了适应不同人群和不同消费需求，各种车辆大量混杂在道路中。目前世界上广泛使用的交通控制系统均对路网和流量有一定的要求，对于适应小汽车交通的效果不是很好。（2）交通事故频发，对人类生命安全构成极大的威胁。自从汽车问世以来，交通事故就伴随而来。交通事故的产生与道路状况、环境、驾驶员素质等因素有关。车辆多，道路窄，机动车辆和非机动车辆混行，部分司机和行人不遵守交通规则，构成了城市交通事故主要原因。据统计，每年10万人中就有9人死于车祸，这个数字是和战争中死亡的人数差不多。就西安来说，每年都有很多人死于车祸。（3）交通拥挤严重，导致出行时间增加，能源消耗增大。据报纸显示，全国城市的车速非常的低，形势非常的严峻。我国国内百万人口以上的大城市，每年由于交通拥挤带来的直接经济损失多达1600亿，相当于国民生产总值的3.2%。（4）空气污染和噪声污染严重，且日益加剧。汽车尾气排放、噪声是当今世界上最严重的环境污染之一。发达国家的调查表明：汽车排放的污染物占大气污染物总量的60%以上；交通噪声占城市环境噪声的70%以上，这种污染物在车辆制动和起动的过程中更为严重。以上这四个方面的问题集中体现了现阶段我国城市交通系统的突出问题，具体表现在车辆混杂、事故频发、拥挤严重、污染加重。这要求我们找出根本原因，分析问题，找出解决的办法，采用积极的措施，以期彻底改善城市的交通问题。1.4城市交通解决的主要途径针对城市交通拥挤，有人提出修建新的城市道路或是修建新的立交桥。可是，过不了多长的时间，道路又恢复到原来的拥挤状态。一般来说修建新的道路不会改变原来的拥挤，诱发的交通量将很快占据新增的道路设施，这部分潜在的交通量是由于以前受道路供给短缺的制约而未能得到实现的。由于修建道路并不能从根本上解决城市交通拥挤的问题，人们开始寻求新的解决途径。随着人们对控制理论的认识和利用的不断深入以及计算机技术的发展，利用控制理论和计算机技术来解决交通问题显得越来越重要了。各国相继开发了不同的交通控制系统，为缓解交通问题做出了很大的贡献。随着人工智能这一新兴的科学的兴起，人们开始将其引入到城市交通控制中来。经过大量的探索和研究实践，人们相信智能控制是解决城市交通问题的强有力的工具。1.5论文研究的主要内容随着我国经济的发展，汽车工业也在迅速发展，如果我们做不好城市规划和城市交通控制，那么随之而来的城市交通将会面临严峻的形式。而现有的比较成熟的交通控制系统存在有上节中所讲的诸多问题，针对这些问题，本文把单片机控制引入到城市交通控制系统中,利用其不需要建立精确数学模型和它吸收了人工控制的经验，使得控制过程简化，而且能满足实时性和控制精度的要求。在城市交通控制中，定周期控制在交通不大且稳定的情况下是简单有效的，与感应控制没什么区别。担当交通量大且拥挤车流变化快的时候，为减少车辆延误，这时就需要采用动态反馈控制系统，本设计采用单片机系统，动态检测，电子警察，当遇到紧急情况，需四面都是红灯的时候，可以进行无线遥控。1.6系统的主要特点（1）采用实时检测控制系统，可以更加灵活的根据道路车辆的流量来调节红、绿灯的延迟时间。（2）具有手动控制、定时控制和实时控制，可以远距离无线遥控。（3）采用串行通信，节省电缆，有利于降低成本和安装的难度。（4）采用标准的接口，有利于模块化设计。（5）当有紧急车辆通过是，可通过微波遥控路口的红灯以让紧急车辆通过。2交通信号控制系统的研究本章对城市交通信号控制系统的组成、控制方式、控制的基本结构等方面进行详细的介绍。论述的重点是城市交通的信号控制方式。2.1城市交通控制系统概述交通信号控制是利用交通信号，对道路上运行的车辆和行人进行指挥和疏导。所谓交通信号则是指交通管理部门根据国家有关法律规定，在道路上向车辆和行人发出通行、停止或停靠的具有法律效力的信息。交通信号自动控制的重要组成部分，是科学交通管理的一种有效手段。现代化的交通信号控制系统具有如下功能：提高现有道路的交通效率；改善道路交通安全；减少能量消耗和环境污染；强化交通执法和指挥交通诱导，为整个社会提供综合的经济效益。事实证明，现代化的交通控制是缓解城市交通问题的重要措施之一。2.2交通规则介绍通行制是道路交通规则中的最基本原则，不然的话，人们在道路上随意走动，必然造成交通的无秩序，车辆和行人各行其道是交通秩序的重要表现。

世界现存有两种通行制：一是左行制，另一是右行制。全世界大约有90%的国家实行右行制，将来全世界有可能统一采用右行制。我国也是采用右行制。现将一些基本的交通规则介绍如下：（1）驾驶人员必须对两边的斑马线让道，除非中间有隔离岛。（2）如果进入转盘左拐弯或右拐弯，必须分别打左右指示灯进入；如果是经过转盘直行，则不要打指示灯。当你进入转盘时，必须让路给所有右边来的车流。出转盘时，必须顺着进入转盘时的车道打左转向灯。（3）当在十字路口有禁止左转灯时，不能左转。（4）若经转盘左拐弯，进入和拐弯知道离开转盘都必须一直打左转向灯。（5）自行车道仅供自行车使用;公车道仅供自行车、摩托车和公交巴士使用。其他驾驶人士可以穿越这两种特殊车道借道拐弯或停车（如果标志许可的话），但必须让路给正在合法使用这两种车道的车辆。2.3常用交通标志简介表2-1指示标志

直行

向左转弯

向右转弯

直行向右转弯

向左和向右转弯

靠右侧道路行驶

靠左侧道路行驶

立交直行/右转弯行驶

环岛行驶

直行向左转弯

立交直行和转弯行驶

鸣喇叭

机动车道

准许试刹车

单向行驶（向左/向右）

单向行驶（直行）2.4交通信号控制硬件设备简介交通信号灯的硬件设备。其构成可分为以下五部分：（1）信号灯：就是悬挂在道路上空或设置在路侧灯柱上的发光装置，内装彩色信号灯；（2）车辆检测器：车辆通过检测器时，由感应原理可以检测交通参数的设施，是感应式信号控制系统的必要设施；（3）无线遥控装置：启闭信号灯，控制紧急车辆通过时的红灯；（5）单片机系统：整个信号灯控制的核心；（6）附属设施：包括灯杆灯柱及其基础，装置信号控制机的底座与基础，埋设或悬挂传输线路的管道、线杆等。2.5交通信号控制系统信息传输系统简介信息传输系统，也叫通讯系统，就是把信息从一个地方传输到另一个地方。信息传输系统也是交通信号控制系统中的重要组成部分。通信系统的组成：（1）通信的信道a）信道的容量信息传送的通路通常称为信道或线路。描述一个信道不仅要通过它所连接的点到点的地理通路，而且还要根据它所具有的携带信息的容量。b）信道的方向单工：在信息源和接收器之间提供单一的单向性通道。半双工：这种通信方式是在A站和B站之间只有一个通信信道，数据要么是A站发送，B站接收，要么B站发送，A站接收。双工：允许信息同时在两个方向上传输的信道。（2）数字数据传输（3）调制和解调2.6信号控制方式的分类使用信号机控制交通流称为交通信号控制，交通信号控制的目的是与交通量相适应，用时间比分配给相互交错的交通流通行权。信号控制的方式和分类有很多种。本文按控制的范围将信号控制分为点控、线控和面控。（1）点控单点交叉口交通信号控制通常简称为“点控制”。它以单个交叉口为控制对象，通过灯色的变化，在保证安全的前提下尽可能多地使各方向车辆通过。它是交通信号控制的最基本形式。点控制又可分为：定周期控制、感应式信号控制及模糊逻辑式信号控制。（2）线控“线控”是干道交通信号协调控制系统的简称，就是把一条主干道上一批相邻的交通信号联动起来，让干线上交叉口的信号控制器具有相同的周期，绿信号开启时间相继错开，从而使干线上行驶的车辆尽可能少遇或不遇红灯以减少延误，以便提高整个干道的通行能力。（3）面控区域交通信号控制系统简称为“面控”，它把整个区域中所有信号交叉口作为协调控制的对象。控制区内各受控交通信号都受中心控制室的中央控制机集中控制，从而可以提高道路通行能力，增加交通安全，节省能源和减少污染等等。无论哪种控制，其控制变量主要有三个：信号周期，绿信比和相位差。点控制只需控制前两个变量即可。总之，交通控制过程可描述如下：根据交通法规，通过信号灯色的变化指示或提示车辆在交叉口处通信或暂停，在保证安全的前提下最大限度地提高交叉路口的通行能力。2.7交通信号控制原理交通信号控制原理是按照一定的控制程序，在交叉路口的每个方向上通过红、黄、绿三色灯循环显示，指挥交通流，在时间上实施隔离。交通规则规定：红灯——停止通行，绿灯——放行，黄灯——清尾，即允许已过停车线的车辆继续通行，通过交叉路口。信号相位方案是指交通信号灯轮流给某些方向的车辆或行人分配交通权的一种顺序安排。我们把每一种控制（即对各进口道不同方向所显示的不同色灯的组合）称为一个信号相位。而一个相位又对应多个步伐，每一步伐对应该时刻不同灯色的状态。路口的交通灯总在进行着一系列的相变以控制车辆的运动，一系列的相就组成了周期，如附表所示。交通灯优化控制问题，就是通过改变这些相的持续时间以及相邻路口交通灯的相的周期，使目标达到最优。3交通控制方案设计城市交通中，一些重要的交叉路口均设有分流岛（见图所示），以起到车辆右转的分流作用，这样在交通灯控制中无须考虑右转的相位设置，提高交叉路口的畅通率。但是随着每年大量的新车上路，城市交通也愈来愈备感压力，在高峰期的时候，车流缓慢、堵车严重的现象也屡见不鲜。城市交通问题的治理千头万绪，如何针对国情选择入手点，采用何种技术手段既可行又能奏效，又保证投资的长远效益，使系统具有合理的前瞻性和先进性，是交通技术人员迫切面对的问题。本论文提出一套以单片机控制系统为主框架的解决方案，针对城市交通控制系统及其十字路口的交通信号控制机的设计，来解决这类问题。图3-1十字交叉路口示意图3.1系统设计目的系统设计目标包括：改善控制区域的交通秩序；增加现有道路设施的通行能力；减少交通事故；减少交叉口停车次数和提高交叉口行驶速度（从而减少废气和噪音污染）；创造更整洁文明的现代化交通环境。3.2技术框架采用成熟的和已经市场化的先进技术和体系结构来保证系统的可靠运转以及领先的实用性能，同时有效控制成本。系统采用模块化设计。这意味着不仅可以方便地扩大和缩小系统规模而且系统可以容易实现升级和功能扩展。3.3十字路口交通信号相位设置信号机在一个信号周期内的各个状态称为相(即一个周期内有几种灯色变化)。例如在一个色灯变色周期内有两种状态的信号,即灯色为一红一绿,称为两相。对控制交通流而言,相位越多,消除的冲突点就多,交通就越安全。但从交叉口通行效率而言,相位越多,相应的信号周期就长,这样车辆在交叉口上延误的时间就越长,通行效率就越低。相反,相位越少,交叉口上的通行效率就越高,但安全性就越差。3.4不同相位配时方案（1）二相位信号配时这种配时方案适用于任何平面十字交叉口,包括具有左转、右转专用分流车道的交叉口。其控制设备简单,造价低,容易实现。由于相位少,信号周期短,故交通效率高。但冲突点比较多,安全性较低。（2）三相位信号配时这种方案分为左拐变优先和任一向优先两种情况。三相位配时方案只在具有左转专用分流车道或任何一方向相对于其它方向而言交通量比较大时才适用,其控制设备较为复杂且造价较高,再加上信号周期长,故交通效率有所降低。因设置了专用左转相位及分离了重交通流,其安全性有所提高。（3）四相位信号配时这种配时方案只有在各个车道能分离的十字交叉口才能使用。其控制设备较为简单,由于完全消除了冲突点,其安全性很高。但因其相位多,信号周期长,在小交通量的情况下,其交通效率较低。但在重交通流时,因各向车流会车时没有延误,因此相对于二相位配时方案而言,交通效率有明显提高,安全性也高得多。（4）五至八相位配时这些配时方案也只能用在各个车道能分离的交叉口上。其控制设备复杂,安全性亦很高。但随着相位的增加,其信号周期也大大增加,使得交通效率变得十分低下。若无特殊需要,这些控制方式一般不予采用。3.5交通信号灯的控制方法定时控制交叉口信号控制机按事先设置的配时方案运行,称为固定周期控制。一天只用一个配时方案的称为单段式定时控制;一天按不同时段的交通量采用几个配时方案的称为多段式定时控制。感应控制感应控制是在交叉口的进口道上设置车辆检测器,信号灯配时方案可随检测器检测到的车流信息而随时改变的一种配时控制方式。感应控制包括半感应控制和全感应控制。前者是指只在交叉口部分进口道上设置检测器的感应控制;后者则是指在交叉口全部进口道上设置检测器的感应控制。感应控制按工作原理分为两种:（1）实时感应实时控制其工作原理是:任一相开始绿灯,感应信号控制机内设一个初始绿灯时间Gmin。当绿灯开放一段时间到Gs时,开始检测后边有无后续车辆到达。若有,则增加一个单位绿灯延长时间G；若无车辆则继续检测,当达到最大极限绿灯时间Gmax时,即使后边有来车,也不再增加绿灯时间。实际绿灯时间G大于等于初始时间Gmin,而小于极限延长时间Gmax。（2）实时感应事后控制在交叉口进口道上设置两个车辆检测器A和B,相距50米以上。检测该车道在本次绿灯和下次绿灯之间在A和B间的车辆数,由此配置该相位第二次绿灯的时间。在这种控制方式下,每一相的时间是固定的,但各个相位的时间可能是不同的。譬如某一车道当前的绿灯时间是30秒,但下一次绿灯时间可能就不是303.6系统控制方案感应—定时信号控制方案为了克服定时控制中单段式控制不能适应交通流的变化,而多段式控制的最佳绿灯时间整定困难的缺点,将定时控制加以改进,得到一种较好的控制方法,称之为“感应—定时信号控制”,其工作原理如下:交通控制机工作于感应信号控制方式时,记录每个周期各相位的实际绿灯时间,并对其进行统计。若测得的实际绿灯时间变化很大,则说明此时段该交叉口交通量不稳定,宜采用感应信号控制方式;若在规定的周期数内所测到的实际绿灯时间在给定的范围内波动,则说明此时段车流量基本稳定,宜采用定时信号控制方式,控制机立即将系统切换为该运行方式,其各相位最佳绿灯时间就是统计所得的实际平均值;同时继续记录和统计当前实际绿灯时间,当统计结果超过给定的允许范围时,又切换到另一种新的运行方式或状态。这种控制方式既克服了感应信号控制方式不能用数字显示器显示当前灯色剩余时间的缺点和多段式定时控制方式最佳绿灯时间整定比较困难的缺点,又具有能适应不同时段车流量的特点。3.7总体方案设计在控制方法方面,定时控制虽不太适于交通流量有很大变化的交叉口的控制,但能用数字显示器显示当前灯色剩余时间,以便于驾驶员随时掌握自己的驾驶动作,及时停车或启动。感应控制虽能适合各种交叉口的控制,但不易联合控制,又不便于数字显示器显示当前灯色剩余时间。为使控制机既适合各种交叉口,又能在需要时联机控制,因此在系统中同时采用两种控制方法。在相位方面,四相位控制具有很高的安全性,但只能在各种车道分离的交叉口使用,且在轻交通流的情况下交通效率较低。二相位控制其安全性稍低,但能在各种交叉口运行,且交通效率高。因此,为适应不同的实际情况,在系统中选用二相位和四相位控制两种方式。在过去的交叉路口交通信号控制中，由于交叉路口车道窄，车流量较小，一般只采用两个相位，即两相制，如东西向放行，显绿灯，则南北向禁止，显红灯，这是第一相。第二相时，南北放行，显绿灯，东西向禁止通行，显红灯。在交叉路口几何特性一定的条件下，交叉路口的信号配时是提高交叉路口通行能力、减少车辆在交叉路口的排队延误和停车次数最为重要的决定因素。交叉路口的信号配时包括三个方面的内容：信号周期、绿信比和信号周期的起始时间。

第一相位第二相位图3-2十字路口二相位信号控制示意图而在现在的交叉路口控制中，由于车道加宽，车流量也比以前大大增加了，这时为了保障交通安全，及车流的顺利畅通，就需要再增加相位的设置，例如可增加适当的左转、右转相位，使每一方向的车流都可在通过交叉路口时不受其它方向车辆的干扰，提高了交叉路口的交通安全和通行率。但是相位又不能设置太多，如果太多，就会使单方向的车辆等待通过时间加长，造成交通堵塞。因此，根据交叉路口的车流量信息，相位的合理设置也是至关重要的环节。本系统十字路口的相位及步伐设置为四相位：第一相位为东西向直行，禁止左转及南北直行；第二相位为东西左转，禁止直行及南北左转；第三相位是南北直行，禁止左转及东西直行；第四相位是南北左转，禁止直行及东西左转。而在这四个相位运行中，右转是不被禁止的，可以随时通过的。其相位方案见图3-3第一相位第二相位第三相位第四相位图3-3十字路口四相位信号控制示意图设有一个南北（SN）向和东西(WE)向的十字路口，两方向各有两组相同交通控制信号灯，每组各有四盏信号灯，分别为直行信号灯（G）、左拐信号灯（L）、红灯（R）和黄灯（Y），交通控制信号灯布置如图3-4所示。图3-4十字路口交通控制信号灯布置示意图3.8十字路口交通信号亮灯的顺序设定由于交叉路口不仅是车辆通过，而且行人也一样要穿越马路，有些较大的十字路口都设有人行地下通道或过街天桥，这样避免了行人与车辆抢道现象，提高了交叉路口的通行率。但是目前还有许多路口还没有修建地下通道，这样在步伐设定中就要考虑对行人绿灯的控制，本系统交通灯灯色分为：直行绿灯、左转绿灯、黄灯、红灯和人行道红、绿灯。图3-5十字路口交通控制信号灯顺序示意图4控制系统硬件设计4.1硬件系统设计的总体要求硬件的设计是在上述基础上进行设计的，是系统中的基础部分。总体设计要求是：满足系统要求的目标、复杂程度、可靠性要求和精度速度要求下，降低成本。来选择合适单片机，我国常用的单片机有Intel公司和Alter公司的mcs-51系列和AT51系列单片机。在硬件电路设计中，还应该设计出各外围接口电路，存储器扩展电路等。4.2系统的组成本系统采用单片机来控制交通信号灯，具有编程灵活、电路简单、工作稳定和功能多等特点，其硬件框图如图4-1所示。从各路车辆检测器采集过来的车流量经输入板，送入主板中的CPU进行分析处理、控制运算，并转化成控制策略，实现对路口交通信号的控制。在主板中我选用89C51单片机作为主处理器。交通信号控制机的硬件电路主要有主板、交通信号输出板、车辆检测输入板、通信板、键盘及显示板。主板是整个交通信号控制机的硬件核心，它通过对各个电路板的操控，来实现交通信号控制机的各种功能；交通信号输出板是将主板发送过来的交通信号灯控制策略进行分析处理，将当前控制信息发送到交通灯信号驱动器，进而控制相应的交通信号灯；车辆检测输入板是将各路车辆检测器检测出的车流量信息依次送入主板中，使主板CPU能够制定出现实路口交通的控制；通信板是将主机与中央控制机联网通讯，进行联机控制，其采用89C51单片机作为主处理器，经RS--422C串行通讯将通讯信息发送到路口基站，再由路口基站与中央控制机的远程通讯来实现路口基于中央机之间的数据传输；键盘及显示板主要由8155驱动器和单片机、LED数码显示组成。4.3该系统主要硬件该系统的主要硬件有核心控制系统CPU(89C51),交通信号灯驱动器74LS244,8155芯片，光电藕合器件MOC3041,时钟芯片MC146818，AT89C51单片机等。主要芯片的性能介绍（1）89C51基本介绍如下：内部程序存储器（FLASH）4K字节外部程序存储器（ROM）64K字节内部数据存储器（RAM）256字节外部数据存储器（RAM）64K字节P0口：(P0.0~P0.7)是一个8位漏极开路双向输入输出端口，当访问外部数据时，它是地址总线（低8位）和数据总线复用。外部不扩展而单片应用时，则作一般双向I/O口用。P0口每一个引脚可以推动8个LSTTL负载。P2口：(P2.0~P2.7)口是具有内部提升电路的双向I/O端口(准双向并行I/O口)，当访问外部程序存储器时，它是高8位地址。外部不扩展而单片应用时，则作一般双向I/O口用。每一个引脚可以推动4个LSTL负载。P1口：(P1.0~P1.7)口是具有内部提升电路的双向I/O端口(准双向并行I/O口)，其输出可以推动4个LSTTL负载。仅供用户作为输入输出用的端口。P3口：(P3.0~P3.7)口是具有内部提升电路的双向I/O端口(准双向并行I/O口)，它还提供特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部随机存储器内容的读取或写入控制等功能。其特殊功能引脚分配如下：P3.0RXD串行通信输入P3.1TXD串行通信输出P3.2INT0外部中断0输入，低电平有效P3.3INT1外部中断1输入，低电平有效P3.4T0计数器0外部事件计数输入端P3.5T1计数器1外部事件计数输入端P3.6WR外部随机存储器的写选通，低电平有效P3.7RD外部随机存储器的读选通，低电平有效VCC：AT89C51电源正极输入，接+5V电压GND：电源接地端XTAL1：接外部晶振的一个引脚。在单片机内部，它是一反相放大器输入端，这个放大器构成了片内振荡器。它采用外部振荡器时，些引脚应接地。XTAL2：接外部晶振的一个引脚。在片内接至振荡器的反相放大器输出端和内部时钟发生器输入端。当采用外部振荡器时，则此引脚接外部振荡信号的输入。RST：AT89C51的复位信号输入引脚，高电位工作，当要对芯片又时，只要将此引脚电位提升到高电位，并持续两个机器周期以上的时间，AT89C51便能完成系统复位的各项工作，使得内部特殊功能寄存器的内容均被设成已知状态。ALE/PROG：ALE是英文"ADDRESSLATCHENABLE"的缩写，表示允许地址锁存允许信号。当访问外部存储器时，ALE信号负跳变来触发外部的8位锁存器(如74LS373)，将端口P0的地址总线(A0-A7)锁存进入锁存器中。在非访问外部存储器期间，ALE引脚的输出频率是系统工作频率的1/16，因此可以用来驱动其他外围芯片的时钟输入。当问外部存储器期间，将以1/12振荡频率输出。EA/VPP：该引脚为低电平时，则读取外部的程序代码(存于外部EPROM中)来执行程序。因此在8031中，EA引脚必须接低电位，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用AT89C51或其它内部有程序空间的单片机时，此引脚接成高电平使程序运行时访问内部程序存储器，当程序指针PC值超过片内程序存储器地址(如8051/8751/89C51的PC超过0FFFH)时，将自动转向外部程序存储器继续运行。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM、89C51内部FALSH时，可以利用此引脚来输入提供编程电压（8751为2lV、AT89C51为12V、8051是由生产厂方一次性加工好)。PSEN：此为"ProgramStoreEnable"的缩写。访问外部程序存储器选通信号，低电平有效。在访问外部程序存储器读取指令码时，每个机器周期产生二次PSEN信号。在执行片内程序存储器指令时，不产生PSEN信号，在访问外部数据时，亦不产生PSEN信号。（2）AT89C2051芯片介绍：AT89C2051单片机是一种高性能、低电压的八位CMOS微型机。内带2K字节的闪存和可擦可编程的ROM。它具有20个引脚。P1端口是标准的双向I/O口，P1端口的缓冲器可以收20MA的电流，可以直接驱动LED数码管显示。主要功能特性：兼容51系列单片机指令15个双向I/O口时钟频率0—24M—6V的宽工作电压可直接驱动LED数码管低功耗睡眠功能2K可反复擦写FLASHROM（3）8155芯片介绍：Intel8155芯片内含有256个字节RAM，2个8位、1个6位的可编程并行I/O口和1个14位定时器/计数器。8155可直接与8051单片机连接不需要增加任何硬件逻辑。由于8155既有RAM又具有I/O口，因而是89C51单片机系统中最常用的外围接口芯片之一。8155共有40个引脚，采用双列直插式封装。8155内部结构包括两个8位并行输入/输出端口，一个6位并行输入/输出端口，128个字节的静态随机存取存储器RAM，一个地址锁存器，一个14位的定时器/计数器以及控制逻辑电路，各部件和存储器地址的选择由IO//M信号决定。各引脚功能如下：AD7～AD0：地址数据总路线。单片机和8155之间的地址、数据、命令、状态信息都是通过它传送的。/CE：片选信号线，低电平有效/RD：存储器读信号线，低电平有效/WR：存储器写信号线，低电平有效ALE：地址及片选信号锁存线，高电平有效，其后沿将地址及片选信号锁存到器件中。IO/M：I/O接口与存储器选择依赖线，高电平表示选择I/O接口，低电平选择存储器。PA7～PA0：A口输入/输出线PB7～PB0：B口输入/输出线PC5～PC0：C口输入/输出或控制信号线。用作控制信号线时，其功能如下：PC0：AINTR（A口中断信号线）PC1：ABF（A口缓冲器满信号线）PC2：/ASTB（A口选通线）PC3：BINTR（B口中断信号线）PC4：BBF（B口缓冲器满信号线）PC5：/BSTB（B口选通线）TIMERIN：定时器/计时器输入端/TIMEROUT：定时器/计数器输出端RESET：复位信号线VCC：＋5V电源VSS：地当IO//M＝0（低电平）时，表示AD7～AD0输入的是存储器地址，寻址范围为00H～FF。当IO//M＝1（高电平）时，表示AD7～AD0输入的是I/O接口地址。（4）时钟芯片介绍：MC146818芯片是用于各类微处理器和单片机系统的时钟集成电路。该芯片是24脚封装的CMOS型集成电路，它具有50个字节的低功耗静态RAM,具有完备的时钟、年、月、日、时、分、秒和润年自动补偿及百年历、还具有12/24小时与AM/PM的十二小时转换等功能，可向系统提供年、月、时、分、秒。引脚功能介绍：VDD:电源线，可以为3—6V；VSS:地线，信号、电源线；MOT:单片机类型选择线，当接VDD时，表示选择MOTOROLA总线时序；当MOT接VSS时,选择INTEL类总线OSC1、OSC2：时间基准输入线，可接外部信号源或晶振。在时钟电路中一般接32.768KHZ的晶振。CKFS:时钟频率输出选择线，当CKFS接VDD时，CKOUT引脚输出频率为晶振频率。当CKFS接VSS时，CKOUT引脚输出频率为晶振频率的1/4；CKOUT:时钟输出线SQW:方波输出线AD0—AD7:双向地址/数据总线AS/ALE:地址锁存线DS/RD:读写信号R/WR:写信号线CS:片选信号线IRQ:中断请求线INTRESET:复位信号线PS:电源检测信号线，用来控制寄存器D的VRT位

晶振频率，当VDD为5V时，消耗电流为50uA，因此可以采用后备电池方式，以确保主电源失电后，时钟仍然正常工作。（5）74LS244芯片介绍：该芯片为单向八同相三态缓冲/线驱动器。它有两个控制端1G^和2G^，分别控制1A1-4和2A1-4两组（每组四位）驱动器。整个系统的组成框图针对道路交通拥挤，交叉路口经常出现拥堵的情况。利用单片机控制技术．提出了软件和硬件设计方案及两点改进措施：(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。由于AT89S51单片机自单带有2计数器，6个中断源，能满足系统的设计要求。用单片机设计不但设计简单，而且成本低，用其设计的交通灯也满足了要求，所以本文采用单片机设计交通灯，系统构图如图1所示：图4-1系统组成框图交通灯CPU主控和存储部分系统原理框图图4-2系统原理框图4.4驱动电路的设计由于十字路口SN(南北)和WE(东西)方向路口各有相同的四盏灯，只需要四个功率开关，两个方向只用八个功率开关，用P1口作为输出口，输出数字量来达到控制功率开关，从而来控制交通灯的目的。选用光电隔离和双向大功率可控硅作为功率开关。驱动器选74LS244，该驱动器为八同相三态单相驱动器。表4-1逻辑功能表2G^1G^功能001A1-4→1Y1-42A1-4→2Y1-4011A1-4三态2A1-4→2Y1-4101A1-4→1Y1-42A1-4三态111A1-42A1-4三态P1口的八个输出，通过74LS244驱动器后，使发光二极管发光，通过光电藕合器件MOC3041驱动。它可以将交流高压和单片机低压系统进行电气隔离，提高装置的抗干扰能力；该器件是双向可控硅的配套控制产品，输入端驱动电流为15mA，所以单片机的输出需经74LS244驱动。MOC3041的输出端是带有过零触发控制器的硅光敏双向可控硅，它直接接入交流220V的工作电流，能触发大功率的双向可控硅TRIAC器件的通断；光电藕合器中的过零检测器可以保证在工作电压为零时触发双向可控硅TRIAC。图中R、C为吸收电路，可用于防止感性负载时，与电流不同步的过电压；MY是双向稳压管，可防止交流电路中出现的雷电和操作过电压。驱动部分电路图4-3。图4-3驱动电路4.5键盘及显示电路使用89C51的P0和P2口利用8155驱动6个LED数码显示器和十个键的键盘，LED用于显示交通灯的状态及时间，各个路口的剩余时间显示经串行通信后到AT89C2051输出驱动LED显示剩余时间。键盘用于设置交通路口各灯的延长时间。显示器用动态扫描的方式，8155的A口输出数字量，经驱动器后，作为灯的段选；8155的C口输出经反向器后作为位选。图4-4键盘及显示电路键盘为非编码键盘，由6*2的矩阵组成，PB0和PB1为行输入，PC0—PC5为列扫描线。各键的定义如下：按键名称功能描述K1K2K3K4K5K6K7K8K9K10MODESNWERYGL+-设置方式南北操作东西操作操作红灯操作黄灯操作绿灯操作左拐灯时间加时间减备用表4-2键盘功能定义显示器的各位功能定义：图4-5显示器个功能位4.6时钟电路的设计本系统的实时时钟电路采用一片MC146818实时时钟电路芯片，该芯片是24脚封装的CMOS型集成电路，它具备完备的时钟、年、月、日、时、分、秒和润年自动补偿及百年历等功能，可向系统提供年、月、时、分、秒。其主要特点是：(1)低功耗。工作电压为3～6V，工作电流小于50μA,振荡时钟频率为3.2MHZ.(2)芯片内部含有可以借给用户的50个字节的静态RAM,用于长期保存时间设置。MC146818与89C51的连接如图4-6：MC146818的D0～D7是双向数据/地址总线，用于访问芯片内部的各控制存储器及静态RAM。电源用两部分电源，当系统正常工作时，+5V的主要电源向CPU及MC146818供电，同时向可充电电源B1充电；当系统断电后，后备电池B1向MC146818供电，保证实时时电路的不间断工作。为减小系统掉电后时钟芯片的功耗，利用使能端CE,该引脚是进入MC146818内部总线环的控制端，当CPU对芯片读写操作时，该引脚为低电平；当CE引脚置高电平时，使多功能总线端输出为高阻，且CPU系统的所有总线输入：地址总线，数据总线，AS和R/W等的输入端都不与MC146818的内部电路连接，从而达到节电的目的。上电时，必须使时钟芯片的PS引脚在PLH时间的低电平，以建立一个过渡状态。上电后，应升高PS引脚电平到VCC，以允许通过读写存储器把VRT置位。将时钟芯片的AD0—AD7与单片机P0口数据/地址复用总线相连，并将单片机的ALE、WR、RD、INT1信号线一一对应接到时钟芯片的引脚上，即可完成硬件接口，通过片选CS,选中时钟芯片，然后对其进行读/写操作。图4-6时钟芯片和单片机的连接图4.7车辆检测车辆检测器是控制系统智能化赖以实现的关键部分,其用于检测车辆的通过情况。车辆检测器分为闯红灯检测和车流感应检测两组,其分布情况如图4-10所示。在实际中只需做通过性检测,对精确度不作要求,可采用精度较底的检测器。各检测器检测到的信号送入处理机，经处理后形成数字信号，再通过或门电路接入单片机主控系统，再做相应的处理。目前国际上常用的车辆检测器主要有环形线圈车辆检测器，视频车辆检测器和微波车辆检测器，其中环形线圈车辆检测器由于其高准确率，低成本，和高可靠性而被大量使用。环形线圈车辆检测器，灵敏度高，具备车型分类功能等优势。所以本系统采用地感环型线圈检测车辆。工作原理：环形线圈车辆检测器是一种基于电磁感应原理的车辆检测器，它的传感器是一个埋在路面下，通有一定工作电流的环形线圈。当车辆通过环形地埋线圈或停在环形地埋线圈上时，车辆自身铁质切割磁通线，引起线圈回路电感量的变化，检测器通过检测该电感变化量就可以检测出车辆的存在。图4-7车辆检测器分布图有车检测的原理框图：地埋线圈线地埋线圈线（四路）耦合振荡电路（四路）信号整形电路及电子开关选择电路89C51图4-8有车检测的原理框图目前国际上常用的车辆检测器主要有环形线圈车辆检测器，视频车辆检测器和微波车辆检测器，其中环形线圈车辆检测器由于其高准确率，低成本，和高可靠性而被大量使用。环形线圈车辆检测器，灵敏度高，具备车型分类功能等优势。所以本系统采用地感环型线圈检测车辆。工作原理：环形线圈车辆检测器是一种基于电磁感应原理的车辆检测器，它的传感器是一个埋在路面下，通有一定工作电流的环形线圈。当车辆通过环形地埋线圈或停在环形地埋线圈上时，车辆自身铁质切割磁通线，引起线圈回路电感量的变化，检测器通过检测该电感变化量就可以检测出车辆的存在。环形线圈车辆检测器以INTEL公司的单片机89C51为核心。多匝数专用环形线圈线埋设于路面，它等效为一个感性器件，实际上它也是耦合振荡电路的一部分，其振荡信号通过信号整型电路和电子开关选择电路先送入或门芯片，在送入89C51的T0和T1端，进行计数,当计数器满时，产生中断。当机动车经过环形线圈时，由于其自身的铁质使得环形线圈的电感值减少，从而使耦合振荡电路的振荡频率发生改变，这样89C51就可以通过单位时间段的脉冲计数值来判断有无机动车通过相应的环形线圈了。耦合振荡电路如图所示，这是一个电容反馈三点式振荡电路（对此电路的详细分析这里不再熬述），其振荡频率在300KHz左右,两个反接的4.3V稳压管使正弦振荡信号被抑制在-5V至+5V的范围内，耦合变压器原副边匝数比为1：1，P6KE12CA是一个瞬间抑制二极管用于抑制由静电等原因产生的瞬间高压。正弦振荡信号经过比较器LM339初步整形后（其上升沿时间较长）进入信号整形电路。另外，一路环形地埋线圈对应一个检测通道，共有四路检测通道，这里只画出了其中一路。85508550PNPR2R3R1330RVCCVSSD1D2T1_251:1U1LM339R41KC1R51KVSSC2VCCOUTAR61KVCCÂñµØÏßȦCHANALAC1XC1YD3P6KE12CA图4-9振荡耦合电路图在正常的情况下，在机动车辆没有处在环型地埋线圈所在位置时，耦合电路的振荡频率保持恒定，单片机在单位时间段内测的脉冲数保持不变，当机动车辆经过环型线圈所在的位置时，耦合电路的震荡频率加大，因此单片机在单位时间内测得的脉冲数也增加，由于机动车辆本身的铁质不是均匀的，所以频率也是变化的。车辆检测部分的输入是通过或门74LS32和与门输入到单片机的T0和T1口，设定内部计数器的值，当内部计数器满时，则产生中断，处理相应的程序。74LS32是四输入或门芯片，采用或门是因为在东边有车、西边有车或东西同时的情况下都会送脉冲信号，使单片机计数从而能检测到各个方向的车辆。图4-10车辆检测部分车辆检测部分用来判断各方向车辆状况,比如：20秒内可以通过的车辆为20辆，当20秒内南往北方向车辆通过车辆达不到20辆时，判断该方向为少车，当20秒内北往南方向车辆通过车辆也达不到20辆时，判断该方向也为少车，下一次通行仍为20秒，当20秒时间内南往北或北往南任意一个方向通过的车辆达20辆时证明该状态车辆较多，下一次该方向绿灯放行时间改为40秒，当40秒内通过的车辆数达45辆时车辆判断为拥挤，下一次绿灯放行时间改仍为40秒，当40秒车辆上通过车辆达不到45辆时，判断为少车，下次绿灯放行时间改为20秒，依此类推。绿灯下限时间为20秒，上限值为40秒，初始时间为20秒。这样检测，某次可能不准确，但下次肯定能弥补回来，累积计算是很准确的，这就是人们常说的“模糊控制”。因为路上的车不可能突然增多，塞车都有一个累积过程。这样控制可以把不断增多的车辆一步一步消化，虽然最后由于每个路口的绿灯放行时间延长而使等候的时间变长，但比塞车等候的时间短得多。本系统的特点是成本低，控制准确。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4-2.表4-2显示时间选择车辆情况本次该方向通行时间下次该方向通行时间本次该方向通行时间本次该方向通行时间南往北少车北往南少车20秒20秒40秒20秒南往北少车北往南多车20秒40秒40秒40秒南往北多车北往南少车20秒40秒40秒40秒南往北多车北往南多车20秒40秒40秒40秒东往西少车西往东少车20秒20秒40秒20秒东往西少车西往东多车20秒40秒40秒40秒东往西多车西往东少车20秒40秒40秒40秒东往西多车西往东多车20秒40秒40秒40秒4.10串行通信接口的设计串行通信是路口控制基站和交通灯信号控制机之间的通信。该设计采用串行通信方式。串行通信采用RS-422总线形式。单片机输出的TTL电平，而RS—422是EIA电平，为了传输，采用一片MAX-232作为TTL—EIA电平的转换芯片，为实现RS—422标准串行传输，使用MAX491完成串行通信。图4-11串行通信接口电路图

5软件设计交通信号控制系统的程序设计采用的是单片机汇编语言设计。在软件的设计中采用模块化设计，即将系统分成不同的功能。每个模块都是一个相对独立特定子功能。这种设计是软件结构清晰，测试和调试都相对容易。5.1交通控制设计主要满足以下功能（1）系统参数的显示、查询及修改功能。在信号机中有许多参数需要设置正确才能正常工作。（2）多种控制方式的切换。为了根据不同的车流量而进行适当的控制。本系统采用了手动控制，定时段控制和实时控制这三种控制方式。（3）数据通信。采用串行通信。（4）系统参数。四个方向的红、黄、绿和左转灯时间控制，检测器，车辆通行时间表，最大延迟时间，串行波特率，时间等参数。5.2系统模块组成系统程序由系统主程序，初始化模块，键盘模块，显示程序，中断处理，时钟模块，手动控制模块，定时控制模块，实时控制模块，串行通信控制模块。主程序调用各功能模块，并将它们联系起来，从而形成一个整体，以实现对系统的管理。5.3主要程序流程框图程序框图是算法的一种，又叫流程图，是一种用规定的程序框、流程线及文字说明来准确、直观地表示算法的图形。程序框图中，圆角长方形表示起、止框，平行四边形表示输入、输出框，长方形表示处理框、执行框，用于赋值、计算，菱形表示判断框，成立写是或Y，不成立则写否或N。程序框图的三种基本逻辑结构：顺序结构、条件结构、循环结构.顺序结构是最简单的结构，也是最基本的结构，循环结构必然包含条件结构.这三种基本逻辑结构是相互支撑的，它们共同构成了算法的基本结构，无论怎样复杂的逻辑结构，都可以通过它们来表达.如下图所示为系统的主程序流程框图，系统主程序在上电复位后，首先将系统的状态标志位、秒计数清零，然后初始化设置，即设置堆栈指针，初始化RAM单元和地址等，接着四面启动黄灯闪烁，表明此时路口的交通灯处于不稳定状态，司机需要小心驾驶。随后进行各控制判断，再进入相应的程序处理。若经检测无误，即进入正常的工作。图5-1系统主程序框图在交通信号控制系统中，为了测试及维护的需要，一般都设有手动控制模式。路口机的键盘有按钮，在手动模式下，按下相应的按钮，则执行灯状态。入口入口全“1”送C

口有键按下？（列值=3F）（列值=3F）延时20ms去抖扫描C口被按键在本行？(列值≠0)（列值≠0）窜键标志位加“1”窜键？（R2≠0)R4←列值R3←行值行值左移一位扫完一遍？取键值（KEYCODE）A=0返回NNYYNYYYYYN图5-5求键盘扫描程序框图数字键处理程序数字键处理程序入口行序号初值送R1行值右移一位行值R3=0?行序号左移四位和列值低四位相加得关键字查到关键字？键值送A数字键？功能键处理程序键计数器加“1”行序号加“1”返回NYNNYYN图5-6求键值子程序框图开始开始送字位码到“C”口送字段码到“A”口延时子程序位选左移一位六位显示完？返回图5-7显示子程序框图开始开始初始化子程序测量单位时间内的脉冲个数NE=NK—N有车状态置位、数据处理及通讯判断是否有车?NK与N比较判断是否正常工工作？无车状态置位YY图5-8有无车辆的检测程序框图6智能交通灯方案的局部仿真PROTEUS嵌入式系统仿真软件在设计时已经注意到和单片机各种编译程序的整合了，具备强大的软件仿真和硬件仿真功能。具体步骤如下：（1）首先运行PROTEUSVSM的ISIS，选择“源代码”→设置代码生成工具菜单项，将出现如图所示定义代码生成工具对话框。图6-1定义代码生成工具对话框选择“源代码”→添加/移除源代码菜单项对话框，如图所示：图6-2添加/删除源文件对话框在在目标处理器选项区，单击下三角按钮，选择ASEM52工具。单击“新建”按钮，将出现如图所示对话框。图6-3创建源代码对话框创建好的110.ASM文件，即完成了文件的创建。图6-4AT89C51添加程序文件电路图绘制完成后,再添加AT89C51的应用程序。将鼠标移至AT89C51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11所示的对话框。在ProgramFile栏添加编译好的十六进制格式的程序文件110.hex(可以接受3种格式的文件),给AT89C51输入晶振频率，此处默认为12MHZ，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。PROTEUSVSM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。图6-6交通灯仿真界面

致谢通过几个月的努力，我的毕业设计任务已经圆满的完成了。我设计的基于单片机为核心的交通灯控制系统的硬件电路、部分软件的程序框图和程序清单，在付涛老师的精心指导下和小组成员的共同努力与帮助下，我的毕业设计才得以结束，在此我对他们表示衷心的感谢！让我大声的说声：谢谢你们！通过本次设计，使我对以前所学的知识进行了一个系统的复习，获得了许多新的知识，以及对以前不理解或不懂的地方进行了复习，让我有了新的认识和理解。通过设计，更让我有了实际的设计经验，对即将走上工作岗位的我来说，是一个很好的铺垫。尤其是在单片机系统方面，让我对以前的知识得到了强化，也学到了以前没有学到的知识，对系统的设计有进一步的理解。通过这次毕业设计使自己在理论上作一个归纳和总结。在系统硬件和软件目标设计过程中，硬件的选择是软件设计的基础，选择合适硬件以便于软件设计，在硬件的选择中始终贯彻的要求是：尽量满足设计的可靠性、精确性、安全性的前提下，使系统简单，降低成本。部分功能可以用硬件代替的就不用软件来做。在硬件的设计中应考虑系统的抗干扰性能要好，使系统能稳定的工作。软件的设计是依附在硬件系统上的，是实现系统功能的内核，它是整个系统中重要的一部分，因此在设计中也应该重视软件的设计。总之，本次设计是对大学三年来的一个检验和总结，通过设计锻炼了自己的动手能力和分析问题的能力，以及相互协作的团队精神，是走向工作岗位的一次模拟考试。在设计中也遇到了很多的问题，锻炼了我们解决问题的能力。同时我也深知自己知识的贫乏和不足，以及一些基础知识的不牢固。我希望自己在以后的工作和学习中，一定要努力完善自己。在本次的设计中，由于本人水平有限，有很多不足之处在所难免，望老师和同学们加以指正。谢谢！

参考文献[1]赵佩华.单片机接口技术及应用[M].北京：机械工业出版社,2003.[2]沈红卫.单片机应用系统设计实例与分析[M].北京：航空航天大学出版社,2003.[3[M].北京：北京航空航天大学出版社，1992.[4[M].北京：北京航空航天大学出版社，1994.[5[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1990.[6[M].北京：清华大学出版社，1989.[7]李广第.单片机基础[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001,147.

附录一/******************************************************本交通灯实现的功能：1、正常时可以分时段车流高峰与低峰进行控制2、可以紧急控制，让某些车通过3、可以人为设置为车流高峰区状态******************************************************/#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuchart,b,s,s1,s2,s3,s4,yellowtime,yellowflag,half_sec,sec,a;uinttime;sbitdula=P2^7;sbitwela=P2^6;bitg; //中断标志位ucharcodetable[]={ 0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71};voiddelay(uintz) //延时函数{ ucharx,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--);}voidinit() //初始化函数{half_sec=0;s=1;sec=20;t=0;g=0;time=5;yellowtime=5;yellowflag=0;s1=15; s2=10;s3=10;s4=20; IT1=0; //设置外部中断1为低电平触发IT0=0; //设置外部中断0为低电平触发EX0=1; //允许外部中断0EX1=1;TMOD=0x01; //设置定时器为十六位工作方式TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;//设置定时时间为50MSEA=1;//总中断使能ET0=1;//定时器0中断开TR0=1;//定时器0}voidmain(){init();/****************状态S1，绿灯亮********************/while(1){ if((s==1)&&(yellowflag==0)) { P1=0xd7;//设置车道灯 P3=0xed;//设置人行道灯 dula=1; //打开段锁存器 P0=table[(sec-yellowtime)/10];//存入段码，显示绿灯十位 dula=0; //锁住段码 P0=0xff;//消影 wela=1; //打开位锁存器 P0=0xfe;//存入位选，设置某位数码管显示 wela=0; P0=0; //消影 delay(3); dula=1; P0=table[(sec-yellowtime)%10]; //显示绿灯的个位 dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xfd; wela=0; P0=0; delay(3); dula=1; P0=table[sec/10]; //显示