基于单片机的交通灯控制系统的设计改

绪论研究背景及意义交通压力巨大作为全球城市都必须共同面对的困难，对它的改善已迫在眉睫。进入21世纪以来，全球范围内的汽车工业迅速发展;人们都习惯以车代步，出行自驾车，自驾车旅游等等。在有限的城市建设道路和汽车的快速增长下，一定会带来城市交通拥堵的困扰。同时汽车尾气的排放，汽油和柴油在发动机燃烧时产生的有害物质，都严重影响着人类的生存环境。交通拥堵在许多城市中己经成为普遍现象。随着社会和经济的发展，原有的道路、交通标志、标线等，已经无法满足现代交通的需求，现在的交通标志、标线、设施等已经不符合现代交通的需要。造成此现象的原因多种多样，占道经营、占道停车、无证驾车、酒后驾车、违反交通信号、不按规定车道行驶、不依次排队等违反交通法规的违章现象也很多，交通专家认为这也是造成交通拥堵的重要原因。汽车的行驶速度8公里/小时是城市交通拥堵的临界值，一旦低于这个临界值那么交通网络近乎瘫痪REF_Ref10993\w\h[1]。因此研究交通灯如何合理控制交通显得特别重要。本设计是以AT89C51为总的控制器件，从而实现对系统的智能控制，在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。这样的系统有这样的几大优点：简易的构造、比较高的可靠性、安装起来比较方便等。一套好的交通灯控制系统关系到人们对于财产、安全和时间相关的利益。具有优良科学的交通控制技术对资源物流和人们出行都是十分有价值的，保证交通线路的畅通安全，才能保证出行舒畅，物流准时到位，甚至是生命通道的延伸REF_Ref15340\w\h[2]。国内外研究现状国内交通灯控制研究现状中国的城市交通一般有四个方面的问题：一是城市的面积与之前相比扩大了不少。随着新城市建设、规划的逐步实施，城市面积还将继续扩大，同时大量务工人员仍源源不断地拥入城市。二是城市范围扩大了，交通警力却没有同步增加，过去确定的警力编制己不能适应新形势发展的需要。三是省级交通管理部门将一些公路下放给市级管理，使管理范围进一步增大。公路长度不断增加，伴随着交通设施跟不上。四是汽车的保有量不断地提升，使得各种往来贸易人数的激增，直接导致了物流和车辆的增加。目前交通拥堵已成为市民反应最强烈、意见最大的问题之一。传统的办法一般使用两种方法来解决交通拥堵问题。第一是拓宽现有的公共交通道路、修建高质量高等级公路、在城市中修建新公路，第二就是充分利用我们现有的交通资源，通过现代高科技手段GPS、嵌入式系统、神经网络系统等使其在一定道路的基础上发挥出更高的运转效率。目前在我国的大城市中，普遍使用各式各样的控制系统对交叉路口交通信号灯实施进行单点、干线或区域控制。公共安全行业标准的实行使得各交通信号控制系统生产企业纷纷参照实施，它的出台使得交通控制信号机的技术水平、实用、可靠性、统一性方面大大增强。交通控制的信号机既决定了它在交通控制的实用性和准确性，也决定了它能否在关键时刻发挥出他的作用，这和它的专业水平和可靠性是分不开的。国外交通灯控制研究现状交通拥堵使得汽车通行时间无限延长，汽车耗油量增加，汽车尾气排放成倍增长，自然环境被污染。一个全球性的问题，土地资源不断被城市所占用，要想通过拓宽路面来解决问题是行不通的。像美国、日本这样的发达国家，之前交通拥堵的问题通过加宽道路和扩大路网的规模来解决，现在通常采用高科技手段来改进交通控制系统，进而提高了道路的通行能力，减少了交通事故的发生。ITS在这样的全球大环境下被人们认识并提出来，也随着运输业的发展不断发展。ITS的研究美国虽然比日本和欧洲的一些国家发展的晚，但是美国是把全国的经济还有科技力量都放一起来研究ITS，并成立了领导、协调部门，这使得交通管理部门的交通控制系统飞速发展，美国公路系统由于得到了巨额的投资，在时间上和金额上都是前所未有的，从1991年开始，美国先后对ITS研究与开发进行投资共七百多个项目，美国先后诞生了多个先进的交通控制管理系统、先进的出行信息系统、芝加哥的“超越”、以及洛杉矶的“开拓者”，这些先进的系统不仅向驾驶员提供道路信息，而且也提供旅馆和饭店、实时交通信息和优化的出行路径等信息。从1992年至1997年并进行了多项融合实验，取得很多的先进技术，获得了宝贵的经验。其中于1996年提出将在全美国主要的大城市中实施智能交通构建(简称ITI)计划，由于资金投入量大，现在已经处于世界领先水平。主要研究内容基于整个交通控制系统的发展情况，本设计主要进行以下方面的研究:用智能、集成，且功能强大的单片机芯片为控制中心，设计出一套十字路口的交通控制系统，用来指挥该路口的实时通行状态。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，在这里，本设计除了有信号灯状态控制能实现基本的交通功能，还增加了倒计时显示提示，基于实际情况，又要求了对车流量检测调整信号灯通行时间，紧急状况处理等强大功能。

二是进行智能传感器的硬件电路，显示电路等的设计对各器件的选择及连接，大体分配各个器件及模块的基本功能要求。

三是进行软件系统的设计，对于本系统，采用单片机C语言编写，对单片机内部结构和工作情况做了充足的研究，了解定时器，中断以及延时原理，总体上完成了软件的编写。总体设计方案交通灯控制备选方案对于交通灯控制系统的设计多种多样，可以采用秒脉冲信号发生器、定时器、控制器、译码器和倒计时显示电路来构成交通灯控制系统。但这类交通灯控制系统只能完成交通灯的一些基本功能，而且使用元器件较多，电路复杂，调试中容易出现错误，因此不做选用。也可以选用西门子可编程控制器S7-200为核心器件，重点放在硬件接口设计，利用梯形图和语句表进行编程，实现对十字路口交通灯控制系统的自动化，但PLC的体系结构是封闭的，各PLC厂家的硬件体系互不兼容，编程语言及指令系统也各异，而且成本也相对过高。综上所述，下面将介绍基于单片机来实现交通灯的一系列控制。原理框图根据设计的功能和要求，我们可以得到系统的原理框图，如图2.1所示。紧急车辆通行模块电路电源电路时间显示模块电路AT89C51单片机车流量检测电路信号灯输出控制紧急车辆通行模块电路电源电路时间显示模块电路AT89C51单片机车流量检测电路信号灯输出控制模块图2.1系统原理图系统主要包括最小系统模块、信号灯输出控制模块、时间显示模块、紧急车辆通行模块电路、车流量检测电路和等组成。其中，最小系统模块由单片机、时钟电路、复位电路组成。单片机为系统的中央控制中心，负责对系统的调度及计算各种数据，实现对系统的控制；时钟电路单片机的时钟端(XTAL1及XTAL2)以及12MHz晶振X1、电容C1、C2组成，采用片内振荡方式；复位电路采用简易的上电复位电路，把10μF的电容加在VCC与RST之间，在电容两端加一个按键开关，在加一个10kΩ的电阻放在RST和GND之间，这样就可以实现上电自动复位；电源电路采用桥式整流电路，将交流转换为直流，可为各部分的电路提供+5V的直流电；时间显示电路中道口通行剩余时间采用高亮红色7段LED发光数码管显示，为了提高亮度串联一个PNP型三极管，然后给段选并连一个驱动芯片74LS245；紧急车辆通行模块是当有紧急车辆通过时运用外部中断0口(p3.2)，按下开关，各个方向的红灯就会同时亮起，并且在延时10秒后自动恢复以前的状态；车流量检测电路采用两个红外检测器，分别统计东西方向和南北方向的车流量，当车流量超过系统默认值，便会增加该方向上的通行时间；信号灯输出控制电路通过二极管来模拟信号灯的工作状态。交通灯通行方案东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，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。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯点亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间。设东西道比南北道的车流量大，指示灯点亮的方案如表2-1:表2-1信号灯点亮方案20s5s30s5s东西道红灯亮黄灯亮绿灯亮黄灯亮南北道绿灯亮黄灯亮红灯亮黄灯亮表2-1说明:(1)当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过;南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为20秒。(2)黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。(3)当东西方向为绿灯，此道车辆通行:南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过，行人通行。时间为30秒。东西方向车流大，通行时间长。(4)如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现，这样行人和车辆就能安全畅通的通行。硬件设计单片机最小系统模块51系列单片机简介在51系列的单片机中，最经典、实用的就是ATMEL公司生产出来的，生产出来的不但与8051的指令、管脚完全兼容，而且都是FLASH的存储器，最大的改观就是用电方式擦写的变化，51系列的单片机主要有8051、8031、8751等。8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线REF_Ref12729\w\h[5]。8031片内没有程序存储器，而8751是将8051片内的ROM换成EPROM。由ATMEL公司生产的89C51将EPROM改成了4K的闪速存储器，这样就不用厂家代写程序了，RZ-51单片机开发实验仪是天津锐志电子最新研发的具有“实验、编程、仿真、ISP下载”多功能合一的新一代单片机开发系统。该51单片机学习实验板除了支持ATmel公司的AT89S所有系列之外，还支持STC的所有系列增强型51单片机和SST系列的增强型51单片机的实验、编程与仿真功能，同时兼容AVR系列单片机的烧写和实验。89系列单片机有多种型号，主要有AT89S51,AT89LU51、AT89C52,AT89LU52,AT89C1051、AT89S8252等。AT89LU51和AT89LU52是89C51和89C52的低电压产品，可把电压降低;在这些产品中当数AT89S8252最为高档，它使用了8KBFlash存储程序以外，还包含有2KB的EEP-ROM提高存储数据的能力。RZ51单片机如图3-1所示。图3-1RZ-51单片机产品图AT89C51芯片内部结构简介单片机就是在一片半导体硅片上，集中了中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、终端系统、系统时钟电路及系统总线的用于测控领域的微型计算机REF_Ref29137\w\h[8]。·中央处理器：单片机的核心部件就是中央处理器，它的数据宽度是4位，能够处理4位的二进制和代码，主要负责控制、指挥和协调各个单元系统的工作，可以完成运算以及控制输入输出等一系列的操作。·数据存储器(内部RAM)：数据存储器可以把变化的数据给存储起来。AT89C51中数据存储器的地址空间为256个RAM单元，但其中能作为数据存储器供用户使用的仅有前面128个，后128个被专用寄存器占用。·程序存储器(内部ROM)：程序存储器可以将程序和不变的常数存储起来。通常采用只读存储器，且其又多种类型，在89系列单片机中全部采用闪存。AT89C51内部配置了4KB闪存。·定时/计数器(ROM)：定时/计数器有定时和计数这两个功能。AT89C51共有2个16位定时/计数器。·并行输入输出(I/O)口：AT89C51一共有4组8位I/O口，用于对外部数据的传输。每个口都由1个锁存器和一个驱动器组成。它们主要用于实现与外部设备中数据的并行输入与输出，有些I/O口还有其他功能。·时钟电路：单片机工作所需要的时钟脉冲列由时钟电路产生。·中断系统：中断系统的作用主要是对外部或内部的终端请求进行管理与处理。图3-2AT89C51系列单片机的内部结构示意图AT89C51主要引脚功能AT89C51引脚图如图3-3所示：图3-3引脚图·VCC：电源电压·GND：接地·P0口：可以作为数据输入输出的通道，也可以作为低8位地址数据的输出通道，它是开漏的，使用时要接上上拉电阻，如果不接，则会状态不稳定。·P1口：内部是一个上拉电阻8位双向I/O口，它的缓冲器能接收4TTL的门电流。管脚被置为一时，内部上拉为高，可以用作输入，当p1口被外部置为低电平时，就会输出电流。当p1口作为低八位接收，这个过程是在进行Flash编程和校验的过程中接收的。·P2口：内部是一个上拉电阻8位双向I/O口，它的缓冲器可接收、输出4TTL门电流，当P2口被置为高点平时，管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。接收高八位地址信号和控制信号是在Flash编程和校验中进行的。·P3口：是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，接收输出4TTL门电流。当P3被置为高点平时，它的内部被上拉为高电平，并用做输入。因为外部下拉是低电平，P3口将输出电流。更重要的是它的第二功能，如下表所示：表3-1具有第二功能的P3口引脚端口引脚第二功能：P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外中断0）P3.3/INT1（外中断1）P3.4T0（定时／计数器0外部输入）P3.5T1（定时／计数器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）当进行闪烁编程和变成校验时，可以接收一些控制信号。·RST：复位输入。引导内部复位程序和电路，可以看到SFR的复位值，PC也在此列。同时等待时钟电路的稳定工作，提高抗干扰能力。·ALE／：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1／6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对F1ash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条M0VX和M0VC指令ALE才会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。·EQ\*jc0\*hps16\o(\s\up11(————),PSEN)：程序储存允许（EQ\*jc0\*hps16\o(\s\up11(————),PSEN)）输出是外部程序存储器的选通信号，当AT89C51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的EQ\*jc0\*hps16\o(\s\up11(————),PSEN)信号。·／VPP：外部访问允许。要让使CPU仅访问外部的程序存储器，地址为0000H-FFFFH，EA端必须接地。值得注意的是：要是加密位LB1被编程，那么复位的时候就会锁存EA的状态。如果EA端接的是电源端，那么CPU就会执行内部程序存储器中的指令。在进行Flash存储器编程时，要加上12V的VPP。·XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟电路的输入端。·XTAL2：片内振荡器反放大器的输出端。时钟电路时钟电路单片机的时钟端(XTAL1及XTAL2)以及12MHz晶振X1、电容C1、C2组成，采用片内振荡方式。如图3-4所示。图3-4时钟电路复位电路复位电路采用简易的上电复位电路，把10μF的电容加在VCC与RST之间，在电容两端加一个按键开关，在加一个10kΩ的电阻放在RST和GND之间，这样就可以实现上电复位。如图3-5所示。图3-5复位电路电源电路电源电路采用桥式整流电路，将交流转换为直流，可为各部分的电路提供+5V的直流电。220V的交流电，通过变压器转化为15V左右的电压，在经过整流桥后，得到一个0-8V的波动直流，在经过电解电容C6的滤波，就得到一个平稳的直流，在最后经过7805的稳压得到+5V的直流电。如图3-6所示。图3-6电源电路信号灯输出控制模拟交通信号灯采用直径为ψ5mm的发光二级管，东西南北方向各3个，颜色分别为红（D1、D4、D7、D10）、黄（D2、D5、D8、D11）、绿（D3、D6、D9、D12）。为使电流小于10mA应串联一个阻值为330Ω的限流电阻。如图3-7所示。图3-7信号灯输出控制数码管数码管是以发光二极管为基本元件的一种半导体产品，主要用来显示工作的状态信息和提示信息、一般这些信息只包含数字、字母两种。按照二极管的个数可以将数码管分为七段和八段的数码管，它们两者之间的区别就在于那个DP。八段数码管如下图3-8所示("DP”所示位置就是小数点位)。我们能够看出:这样的一个数码管只能显示1位数，通常按单片机上安装了这样的数码管的个数分为1位、2位、4位、8位数码管。现在比较常见的是4位的。以前经常有人就把此作为数码管的分类方式，自从七段的数码管逐渐被淘汰以后，把二极管单元如何连接起来的方式作为其分类的方法逐渐推广开来。一般说来一位的数码管就有8个发光二极管，现在最普通的单片机上都有两位。把这样至少16个二极管所有的阳极接在一起形成公共的端口即COM的形式叫做共阳数码管，需要点亮某段的时候就给它发送一个低电平信号0，其他的段发送高电平信号1。如下图3-9所示。一般把COM端口接VCC的+5V电压上。另外把二极管所有的阴极接在一起形成公共的端口即COM的形式叫做共阴数码管，需要点亮某段的时候就给它发送一个高电平信号1，其他的段发送高电平信号0。一般把共阴极数码管是把公共极与地线连接在一起。还有必要解释一下的是数码管也有两种驱动方式，前面所说的高低电平信号正好将这些信号转换成了二进制的代码，实际应用中也可以是BCD数来进行驱动，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的输入输出端口，而且功耗更低。图3-8八段数码管图3-9共阴极、阳极接法示意图时间显示模块道口通行剩余时间采用高亮红色7段LED发光数码管显示，采用共阳数码管，为了提高亮度给数码管的位选串联一个PNP型三极管，给段选并联一个驱动芯片74LS245。图3-10时间显示模块紧急车辆通行电路运用外部中断0口，当有紧急车辆通过时，按下开关，各个方向的红灯就会同时亮起，并且在延时10秒后自动恢复以前的状态。图3-11紧急车辆通行电路车流量检测电路采用的是E18-D80NK红外线避障碍传感器，这是一种集发射与接收与一体的光电传感器，发射光经过调制后发出，接受头对反射光进行解调后输出。有效的避免了可见光的干扰REF_Ref26749\w\h[9]。检测障碍物的具体距离可以通过尾部的电位器旋钮进行调节。但由于E18-D80NK红外避障传感器无法在Proteus软件中无法仿真，因此用按键产生的低电平来代替传感器检测到物体输出的低电平。图3-12E18-D80NK原理图软件设计主程序设计将整个系统的流程分为四个状态：状态1：东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮，倒计时20秒。东西方向禁止通过，南北方向可以通过。状态2：东西方向红灯亮，南北方向黄灯闪烁5秒。状态3：东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，倒计时30秒。东西方向可以通过，南北方向禁止通行。状态4：东西方向黄灯闪烁5秒，南北方向红灯亮。主程序流程图如图4-1所示。YN显示时间是否为0显示时间减1YN显示时间减1开始初始化状态1，状态1显示时间显示时间是否为5YN状态4，状态4显示时间NY显示时间是否为5显示时间减1状态3，状态3显示时间显示时间是否为0显示时间减1状态YN显示时间是否为0显示时间减1YN显示时间减1开始初始化状态1，状态1显示时间显示时间是否为5YN状态4，状态4显示时间NY显示时间是否为5显示时间减1状态3，状态3显示时间显示时间是否为0显示时间减1状态2，状态2显示时间图4-1主程序流程图车流量检测程序设计单片机的I/O口接收到低电平开始计数，设南北或东西车流量一分钟初值为10，实际测的一分钟的车流量为x，当x<10时，绿灯通行时间不变；当10<x<20时，绿灯通行时间增加10秒；当x>20时，绿灯通行时间增加20秒，由此实现对车流量的智能化控制。如图4-2所示。开始开始记录车流量数据YY绿灯通行时间不变X<10绿灯通行时间不变X<10NNY10<X<20Y10<X<20绿灯通行时间增加10秒10miao绿灯通行时间增加10秒10miaoYNYN绿灯通行时间增加20秒X>20绿灯通行时间增加20秒X>20图4-2车流量监测流程图中断程序设计中断程序是当某个按键按下去以后，取得了相应的值，并判断和预先规定的值是否相等，然后执行相应服务程序，编程来完成设定键的特殊功能处理，从而达到对信号机进行各种操作的目的。中断程序是使当前运行的模块中断，运行指定的模块或者程序，并设定运行的时间，然后再恢复原来运行的模块。例如在运行了‘日间正常模式”的状态下，有特殊车辆的车队需要通过;这时可以使用“全红灯控制”状态来控制各相位上的交通灯，控制的时间参数由车队的长度决定，通过手动的方式输入。中断程序模块的流程图和程序都比较简单，由于篇幅的原因这里不再叙述。(论文)PAGE11显示程序设计信号灯的时间显示主要靠数码管来实现，本设计采用动态设计的数码管来操作。流程图如图4-3所示。输出显示数据段选十位数显示数码管输出显示数据段选个位数显示数码管开始输出显示数据段选十位数显示数码管输出显示数据段选个位数显示数码管开始图4-3显示程序流程图系统仿真实现Proteus软件介绍Proteus软件是英国Labcenter电子公司开发的EDA工具软件。它不仅具有其他EDA工具软件的仿真功能，还可以对单片机和外围设备进行仿真。它是模拟单片机和外围设备的最佳工具。虽然国内才刚刚接触这类软件，但却受到了SCM爱好者以及致力于SCM开发和应用的科技工作者的热爱。Proteus是世界上著名仿真软件，无论从原理图的布局、代码的调试还是到单片机与外围电路的仿真，可以一键切换到PCB设计上，从真正意义上实现了从模型到实体的总体设计，它可以将电路仿真、PCB设计以及虚拟模型仿真这些功能都装备在自己的设计平台。其处理器型号支持8051、HC11、AVR、arm、MSP430等。功能特点：Proteus拥有其他的EDA软件相同的功能:(1)原理设计图(2)PCB自动或人工布线(3)SPICE电路仿真革命性的特点：(1)互动的电路仿真用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。(2)仿真处理器及其外围电路可以仿真51系列、PIC等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示以及输出，能看到运行后输入输出的效果。在配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。Proteus系统仿真根据设计需要和上述框图，就可得到交通灯控制系统各过程仿真图如下图所示用P1端口作为输出端口,用P1.0到P1.5端口分别控制东西和南北两组灯的状态低电平点亮,具体端口功能如下:P1.0控制南北红灯的亮灭P1.1控制南北黄灯的亮灭P1.2控制南北绿灯的亮灭P1.3控制东西红灯的亮灭P1.4控制东西黄灯的亮灭P1.5控制东西绿灯的亮灭具体的程序就以点亮东西红灯南北绿灯为例:MOVP1,#0EEH其余部分根据硬件不同而修改#0EEH的值.图5-1系统仿真图东西方向变黄灯，南北方向禁行南北方向通车，东西方向禁行南北方向禁行，东西方向通车结论基于单片机的交通灯控制系统的设计，主要完成的工作有：通过书籍或者是网络了解和认识交通灯控制的研究资料，做好个人的总结。结合做出的总体规划，运用Protel绘图软件画出总的硬件原理图。运用Keil编写设计的程序，并将程序写入用Proteus做好的仿真电路图里，并进行仿真调试，直到准确无误的实现设计的功能为止。在本次的交通灯系统设计中，系统出了可以实现交通灯基本的功能之外，还可以实现信号灯的倒计时显示、紧急车辆通行以及检测车流量来控制系统时间的功能。但随着社会的快速发展，车辆的迅速增加，这些功能的设计已越来越无法满足十字路口通行的状况。因此，交通灯控制系统只会越来越趋向于智能化，不仅会有上面提到的功能，还会有夜间行驶模式、违章报警等功能的实现。最后对于我来说，交通灯系统的研究还远远没有结束，之后我还会做更加细致、准确的研究。致谢我历时将近两个月多月时间终于把这篇论文写作完成，在这段时间虽然过程充满着艰难与困苦，但却让我锻炼了自己的能力，收获了不少的成果。当在我论文写作的过程中，会遇到各种各样的困难，但都在老师和同学的帮助下顺利的克服了困难。在学校的图书馆里，那里的老师也帮助了我许多，尤其要感谢我的论文指导老师，没有她不厌其烦的对我讲解遇到的问题，我的论文就不能更好的完成。在此，我向指导和帮助我的老师表示真挚的感谢！与此同时，我还要感谢本次论文所引用的的各位学者的著作，如果没有这些著作的启发和帮助，我将无法完成本篇论文的写作。至此，我也要感谢我的朋友和同学，在我的论文写作过程中给予了我很多有用的文章和素材，也给我带来了许多不错的灵感。金无足赤，人无完人。由于我的学术水平有限，所以论文难免会有些许不足之处，希望老师们和同学们批评指正。参考文献张立成.基于视觉的智能交通灯设计[D].武汉理工大学,2013.张莉娜.浅谈解决城市交通拥堵问题的思路[J].现代企业文化，2009，(5):119丁效平,顾晓辉.PLC和触摸屏在交通灯设计中的应用[J].科技信息,2010,000(030):128.杨礼林.基于linux的可web监控的交通灯设计[J].西部皮革,2017(4).李全利，迟荣强.单片机原理及接口技术[M].北京:高等教育出版社，2004.01张恺.变色电致发光器件的新型交通灯设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2010(08):48-50.董云龙,王念春,张颖.基于RTOS的智能交通灯设计方法%DesignofIntelligentTrafficLightsBasedonRTOS[J].单片机与嵌入式系统应用,2003,000(010):53-56楼惠群,高华.基于单片机的感应式人行横道智能交通灯设计[J].公路交通科技:应用技术版,2012(11):346-348.刘勇.数字电路[M].电子工业出版社2004.郭爱芳.传感器原理及应用[M].西安电子科技大学出版社.2010.9.115-119楼惠群,高华.基于单片机的感应式人行横道智能交通灯设计[J].公路交通科技:应用技术版,2012(11):346-348.聂影,程允丽.基于MATLAB图形图像处理的智能交通灯设计方法%IntelligentTrafficLightsDesignMethodsBasedonMATLABImageProcessing[J].机械工程与自动化,2018,000(003):170-171,174.汤宇,孙慧.基于单片机和组态王监控交通灯控制系统的设计[C]//中国职协2015年度优秀科研成果获奖论文集（上册）.0.仝瑞宁,韩晓光.道路交通灯控制系统设计仿真[J].当代旅游,2018,000(007):286.万海峰,王慧,叶义成.基于SPCE061A语音识别技术的智能交通灯设计[J].可编程控制器与工厂自动化,2009,28(8):110-112.杨宁,阳泳,江世明.基于单片机的智能交通灯设计与论述[J].电子世界,2016(3):52-53.赵凯,ZHAOKai.一种基于EDA的智能交通灯设计[J].武汉轻工大学学报,2009,28(1):53-56.谢兆清.基于单片机控制的交通灯设计[J].城市建设理论研究:电子版,2012(22).郭长辉,王思明,王思明.基于VerilogHDL语言的带左转复杂交通灯设计[J].微型电脑应用,2006,22(4):37-39.陶涛.基于VHDL语言实现十字路口交通灯设计[J].青海交通科技,2006,000(006):13-15.MichaelGH.Bell.FutureDirectioninTrafficSignalControl.Transpn.Res.-A1992,26(4):303-313.KurtJensen.ColouredPetrinetsbasicconcepts,Analysismethodsandpracticalusevolume1.Secondedition.1992.附录一（硬件原理图）：附录二（程序）：#include<reg51.h>;调用单片机头文件#defineucharunsignedchar;宏定义“uchar”代替“unsignedchar”#defineuintunsignedint;宏定义“uint”用来定义无符号整型数///数码管段选定义0123456789ucharsmg_du[]={0x40,0x75,0x0c,0x14,0x31,0x12,0x02,0x74,0x00,0x10,//ABCDEF不显示0x20,0x03,0x4a,0x05,0x0a,0x2a,0xff};断码uchardis_smg[8]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8};ucharsmg_i=4;;显示数码管的个位数ucharflag_che;;本看车流量//数码管位选定义sbitsmg_we1=p1^6;;数码管位选定义sbitsmg_we2=p1^7;sbitsmg_we3=p3^6;sbitsmg_we4=p3^7;chardx__s=0;

;东西

南北

倒计时变量

sbitdx_

red

=

P1^3;;东西红灯sbitdx_

green

=

P1^5;；东西绿灯sbit

dx_

yellow=

P1^4;;东西黄灯

sbitnb_

red

=

P1^0;；南北红灯sbit

nb_

green

=

P1^2;;南北绿灯sbit

nb_

yellow=

P1^1;；南北黄灯

sbit

nb_

che

=

P3^3;；南北车计流量sbitdx_

che=

P3^4;；东西车计流量uint

nb_

che_

value;

uintdx_

che_

value;

uchar

xdata

nb[30];

uchar

xdata

dx[30];

uchar

flag_

jtd.

mode;

；交通灯的模式根据时间bitflag_1s=0;

bit

flag

_500ms;

bitflag_

dx_

nb=

0;；东西南北模式

uchar

flag_5m_

value;

uchar

i;

uchar

flag_alarm;;模式

uchar

dx_time=30,nb_time=

20;；东西、南北的时间uchar

flag_jdgz

;；交通管制

uchar

miao

,miaol;/******************数码位选函数*************/void

smg_we_switch(uchar

i){

switch(i){

case

0:

smg_wel

=0;

smg_we2=

l;smg_we3=

l;

smg_we4=

l;

break;case

l:

smg_wel

=

l;

smg_we2=

0;

smg_we3=

l;

smg_we4=

l;

break;case

2:

smg_wel=

l;

smg_we2=

l;

smg_we3=0;

smg_we4=

l;

break;case

3:

smg_wel=

l;

smg_we2=

l;smg_we3=

l;

smg_we4=

0;

break;}}void

delay_1ms(uint

q)

{

uint

i,j;

for(i=0;i<q;i++)

for(j=0:j<110:j++);}void

display()

{

uchar

i;

for(i=0;i<smg_i;i++)

{

P0

=

0xff;;消隐

smg_we_switch(i);；位选

P0=dis_smg[i];

；段选

delay_1ms(3);}}/****************定时器0、定时器1初始化*****void

time0_init()

{

TMOD=0X11;

；定时器0、

定时器1工作方式1

ET0=

1;；开定时器0中断TR0=

1;；允许定时器0定时ET1

=

l;；开定时器1中断

TR1=

1;；允许定时器1定时}/*************交通灯处理函数**************/void

jiaotongdeng_dis()

{

if(flag_

1s==

1)

{flag_ls=0;

miao++;

if(miao>=

60)

{miao=

0;

}

for(i=0;i<60;i++)

dx_che_value

+=dx[i];

for(i=0;i<60;i++)

nb_che_value

+=

nb[i];

dx_

_s--;

if(dx_

s<0)

{

flag_dx_nb=~flag_dx_nb;

if(flag_dx_nb==

1)

{

if(dx_che_value

>=

30)

dx_s=dx_time+

20;；东西时间

else

if(dx_che_value

>=

20)

dx_s=dx_time+

10;；东西时间else

dx_s=dx_time

;；东西时间}else{

if(nb_che_value

>=

30)

dx_s=nb_time

+

20;;南北时间

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HYPERLINK电脑快捷知识大全编辑本段一、常见用法F1显示当前程序或者windows的帮助内容。F2当你选中一个文件的话，这意味着“重命名”F3当你在桌面上的时候是打开“查找：所有文件”对话框F10或ALT激活当前程序的菜单栏windows键或CTRL+ESC打开开始菜单CTRL+ALT+DELETE在win9x中打开关闭程序对话框DELETE删除被选择的选择项目，如果是文件，将被放入回收站SHIFT+DELETE删除被选择的选择项目，如果是文件，将被直接删除而不是放入回收站CTRL+N新建一个新的文件CTRL+O打开“打开文件”对话框CTRL+P打开“打印”对话框CTRL+S保存当前操作的文件CTRL+X剪切被选择的项目到剪贴板CTRL+INSERT或CTRL+C复制被选择的项目到剪贴板SHIFT+INSERT或CTRL+V粘贴剪贴板中的内容到当前位置ALT+BACKSPACE或CTRL+Z撤销上一步的操作ALT+SHIFT+BACKSPACE重做上一步被撤销的操作Windows键+L锁屏键Windows键+M最小化所有被打开的窗口。Windows键+SHIFT+M重新将恢复上一项操作前窗口的大小和位置Windows键+E打开资源管理器Windows键+F打开“查找：所有文件”对话框Windows键+R打开“运行”对话框Windows键+BREAK打开“系统属性”对话框Windows键+CTRL+F打开“查找：计算机”对话框SHIFT+F10或鼠标右击打开当前活动项目的快捷菜单SHIFT在放入CD的时候按下不放，可以跳过自动播放CD。在打开word的时候按下不放，可以跳过自启动的宏ALT+F4关闭当前应用程序ALT+SPACEBAR打开程序最左上角的菜单ALT+TAB切换当前程序ALT+ESC切换当前程序ALT+ENTER将windows下运行的MSDOS窗口在窗口和全屏幕状态间切换PRINTSCREEN将当前屏幕以图象方式拷贝到剪贴板ALT+PRINTSCREEN将当前活动程序窗口以图象方式拷贝到剪贴板CTRL+F4关闭当前应用程序中的当前文本（如word中）CTRL+F6切换到当前应用程序中的下一个文本（加shift可以跳到前一个窗口）在IE中：ALT+RIGHTARROW显示前一页（前进键）ALT+LEFTARROW显示后一页（后退键）CTRL+TAB在页面上的各框架中切换（加shift反向）F5刷新CTRL+F5强行刷新目的快捷键激活程序中的菜单栏F10执行菜单上相应的命令ALT+菜单上带下划线的字母关闭多文档界面程序中的当前窗口CTRL+F4关闭当前窗口或退出程序ALT+F4复制CTRL+C剪切CTRL+X删除DELETE显示所选对话框项目的帮助F1显示当前窗口的系统菜单ALT+空格键显示所选项目的快捷菜单SHIFT+F10显示“开始”菜单CTRL+ESC显示多文档界面程序的系统菜单ALT+连字号(-)粘贴CTRL+V切换到上次使用的窗口或者按住ALT然后重复按TAB，切换到另一个窗口ALT+TAB撤消CTRL+Z编辑本段二、使用“Windows资源管理器”的快捷键目的快捷键如果当前选择展开了,要折叠或者选择父文件夹左箭头折叠所选的文件夹NUMLOCK+负号(-)如果当前选择折叠了，要展开或者选择第一个子文件夹右箭头展开当前选择下的所有文件夹NUMLOCK+*展开所选的文件夹NUMLOCK+加号(+)在左右窗格间切换F6编辑本段三、使用WINDOWS键可以使用Microsoft自然键盘或含有Windows徽标键的其他任何兼容键盘的以下快捷键。目的快捷键在任务栏上的按钮间循环WINDOWS+TAB显示“查找：所有文件”WINDOWS+F显示“查找：计算机”CTRL+WINDOWS+F显示“帮助”WINDOWS+F1显示“运行”命令WINDOWS+R显示“开始”菜单WINDOWS显示“系统属性”对话框WINDOWS+BREAK显示“Windows资源管理器”WINDOWS+E最小化或还原所有窗口WINDOWS+D撤消最小化所有窗口SHIFT+WINDOWS+M编辑本段四、“我的电脑”和“资源管理器”的快捷键目的快捷键关闭所选文件夹及其所有父文件夹按住SHIFT键再单击“关闭按钮（仅适用于“我的电脑”）向后移动到上一个视图ALT+左箭头向前移动到上一个视图ALT+右箭头查看上一级文件夹BACKSPACE编辑本段五、使用对话框中的快捷键目的快捷键取消当前任务ESC如果当前控件是个按钮，要单击该按钮或者如果当前控件是个复选框，要选择或清除该复选框或者如果当前控件是个选项按钮，要单击该选项空格键单击相应的命令ALT+带下划线的字母单击所选按钮ENTER在选项上向后移动SHIFT+TAB在选项卡上向后移动CTRL+SHIFT+TAB在选项上向前移动TAB在选项卡上向前移动CTRL+TAB如果在“另存为”或“打开”对话框中选择了某文件夹，要打开上一级文件夹BACKSPACE在“另存为”或“打开”对话框中打开“保存到”或“查阅”F4刷新“另存为”或“打开”对话框F5编辑本段六、桌面、我的电脑和“资源管理器”快捷键选择项目时，可以使用以下快捷键。目的快捷键插入光盘时不用“自动播放”功能按住SHIFT插入CD-ROM复制文件按住CTRL拖动文件创建快捷方式按住CTRL+SHIFT拖动文件立即删除某项目而不将其放入SHIFT+DELETE“回收站”显示“查找：所有文件”F3显示项目的快捷菜单APPLICATION键刷新窗口的内容F5重命名项目F2选择所有项目CTRL+A查看项目的属性ALT+ENTER或ALT+双击可将APPLICATION键用于Microsoft自然键盘或含有APPLICATION键的其他兼容键编辑本段七、Microsoft放大程序的快捷键这里运用Windows徽标键和其他键的组合。快捷键目的Windows徽标+PRINTSCREEN将屏幕复制到剪贴板（包括鼠标光标）Windows徽标+SCROLLLOCK将屏幕复制到剪贴板（不包括鼠标光标）Windows徽标+PAGEUP切换反色。Windows徽标+PAGEDOWN切换跟随鼠标光标Windows徽标+向上箭头增加放大率Windows徽标+向下箭头减小放大率编辑本段八、使用辅助选项快捷键目的快捷键切换筛选键开关右SHIFT八秒切换高对比度开关左ALT+左SHIFT+PRINTSCREEN切换鼠标键开关左ALT+左SHIFT+NUMLOCK切换粘滞键开关SHIFT键五次切换切换键开关NUMLOCK五秒QQ快捷键，玩QQ更方便Alt+S快速回复Alt+C关闭当前窗口Alt+H打开聊天记录Alt+T更改消息模式Ait+J打开聊天纪录Ctrl+A全选当前对话框里的内容Ctrl+FQQ里直接显示字体设置工具条Ctrl+J输入框里回车(跟回车一个效果)Ctrl+M输入框里回车(跟回车一个效果)Ctrl+L对输入框里当前行的文字左对齐Ctrl+R对输入框里当前行的文字右对齐Ctrl+E对输入框里当前行的文字居中Ctrl+V在qq对话框里实行粘贴Ctrl+Z清空/恢复输入框里的文字Ctrl+回车快速回复这个可能是聊QQ时最常用到的了Ctrl+Alt+Z快速提取消息Ctrl+Alt+A捕捉屏幕最常用的快捷键F5刷新DELETE删除TAB改变焦点CTRL+C复制CTRL+X剪切CTRL+V粘贴CTRL+A全选CTRL+Z撤销CTRL+S保存ALT+F4关闭CTRL+Y恢复ALT+TAB切换CTRL+F5强制刷新CTRL+W关闭CTRL+F查找SHIFT+DELETE永久删除CTRL+ALT+DEL任务管理SHIFT+TAB-反向切换CTRL+空格--中英文输入切换CTRL+Shift输入法切换CTRL+ESC--开始菜单CTRL+ALT+ZQQ快速提取消息CTRL+ALT+AQQ截图工具CTRL+ENTERQQ发消息Alt+1保存当前表单Alt+2保存为通用表单Alt+A展开收藏夹列表资源管理器END显示当前窗口的底端HOME显示当前窗口的顶端NUMLOCK+数字键盘的减号(-)折叠所选的文件夹NUMLOCK+数字键盘的加号(+)显示所选文件夹的内容NUMLOCK+数字键盘的星号(*)显示所选文件夹的所有子文件夹向左键当前所选项处于展开状态时折叠该项，或选定其父文件夹向右键当前所选项处于折叠状态时展开该项，或选定第一个子文件夹自然键盘【窗口】显示或隐藏“开始”菜单【窗口】+F1帮助【窗口】+D显示桌面【窗口】+R打开“运行”【窗口】+E打开“我的电脑”【窗口】+F搜索文件或文件夹【窗口】+U打开“工具管理器”【窗口】+BREAK显示“系统属性”【窗口】+TAB在打开的项目之间切换辅助功能按右边的SHIFT键八秒钟切换筛选键的开和关按SHIFT五次切换粘滞键的开和关按NUMLOCK五秒钟切换切换键的开和关左边的ALT+左边的SHIFT+NUMLOCK切换鼠标键的开和关左边的ALT+左边的SHIFT+PRINTSCREEN切换高对比度的开和关运行按“开始”－“运行”，或按WIN键+R，在『运行』窗口中输入：（按英文字符顺序排列）%temp%打开临时文件夹.C:\DocumentsandSettings\用户名所在文件夹..C:\DocumentsandSettings