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1、湖北省高等教育自学考试毕业论文论文题目：智能交通灯管理系统主考学校：武 汉 大 学 专 业：电子信息工程技术指导教师：陈小桥考生姓名：魏超准考证号：013510210535工作单位：武汉职业技术学院2012 年 08 月 31 日 摘 要介绍一种基于 AT89C51 单片机的智能交通灯的设计方法，模拟定周期交通信号灯的工作状态。该系统通过红外接收器接收信号实现特种车辆自动放行；通过霍尔车辆检测电路采集路况信号，经单片机处理后，分配各车道的绿灯时间，实现车流动态调节；左拐、右拐、直行及行人的通行指示灯采用了发光二极管，此外，还添加了盲人提示声音电路，方便盲人过人行道；最后利用 KEIL 软件和T
2、KS 仿真器对交通灯控制系统进行编程和仿真。 关键词：交通灯；单片机；KEIL 软件；TKS 仿真 Abstractone kind based on the AT89C51 single-chip microcomputer intelligent traffic light design method, simulation of periodic traffic signal lamp working state. The system through the infrared receiver for receiving the signal to achieve special ve
3、hicle automatic release by Holzer; vehicle detection circuit collect traffic signal, which is processed by the microcontroller, assigning each lane green time, realize the dynamic regulation; turn left, turn right, go straight and pedestrian traffic indicator lamp using light-emitting diodes, in add
4、ition, also added the blind prompt sound circuit, facilitate the blind sidewalk; finally using KEIL software and TKS emulator for traffic light control system programming and simulation。Key words: traffic lights; single chip microcomputer; KEIL software; TKS simulation 目 录引言 .1第一章 智能交通灯的总体设计 .21.1 智
5、能交通灯的通行方案论证 .61.2 智能交通灯灯系统框图 .81.3 智能交通灯的工作原理 .6第二章 智能交通灯硬件系统设计 .62.1 单 片 机 说 明 .62.2 各 模 块 电 路 .152.3 74LS373 和 TC4511BP 简介 .82.4 八段 LED 数码管显示电路 .6第三章 智能交通灯软件系统设计 .73.1 软件设计思路 .73.2 程序设计流程 .8第四章 智能交通灯控制系统软件调制 .144.1 TKS 仿真器 .144.2 集成开发环境 KEIL.154.3 系统软件调试 .15小结 .18致谢词 .18参考文献 .18引言由于我国经济的快速发展从而导致了汽
6、车数量的猛增，大中型城市的城市交通，正面临着严峻的考验，从而导致交通问题日益严重，其主要表现如下：交通事故频发，对人类生命安全造成极大威胁；交通拥堵严重，导致出行时间增加，能源消耗加大；空气污染和噪声污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成为人们司空见惯而又不得不忍受的问题，在这种条件下，结合我国城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统已经成为当前的主要任务。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。本文采用了 51 系列单片机 AT89C51 为中心器件设计交通灯控制系统。第一章 智能交通灯的设计原理1.1 智能交通灯的方案
7、论证图 2.1.1 是一个典型的十字路口示意图。从图中可知：（1）东西方向和南北方向信号灯控制是中心对称的，即无论是主干道还是支干道两侧系统对同方向的信号灯控制是同步的（2）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是一致的。（3）通过对上面整体思路分析，可以用单片机 P2 口和 P0 口，锁存芯片和显示译码芯片的配合来实现控制 LED 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利用。图 2.1.1 典型十字路口交通灯示意图1.2 智能交通灯系统框图该交通灯控制系统有以
8、下几个部分组成：车辆检测电路、特种车转换模块、单片机、显示时间电路，信号灯。系统框图如图 1.2 所示。图 1.2 系统框图1.3 智能交通灯的工作原理本系统运用单片机对交通灯控制系统实施控制，通过直接控制信号灯的状态变化，指挥交通的具体运行，运用了 LED 数码管显示倒计时以提醒行驶者，更添加了盲人提示音电路，方便视力障碍群体通行，更具人性化。在此基础上，加入了特种车辆自动通行控制模块和霍尔车流量检测电路，经单片机进行具体处理，及时调整通行方向。通过 P0 和 P2 用做输出显示控制口。P0 口通过锁存器芯片74LS373 和显示译码器芯片 TC4511BP 分时复用控制 LED 数码管实现
9、RSTP0 AT89C51系统处理INT1INT0 P2上电复位 74LS373 锁存TC4511BP车道红黄绿信号灯LED 数码管显示人行道红黄绿信号灯特殊车辆转换模块霍尔车检电路自动/手动键行车道上红绿灯规律变化。P2 口当作普通输出口直接控制人行道红绿灯控制规律变。LED 数码管通过静态显示方式实现倒计时读秒。第二章 智能交通灯硬件设计2.1 单 片 机 说 明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。A T89C51 单 片 机 是 美 国 ATMEL 公 司 生 产 的 低电 压 、 高 性 能
10、 CMOS 8 位 单 片 机 ， 具 有 丰 富 的 内 部 资 源 ： 4KB 闪存 、 128BRAM、 32 根 I/O 口 线 、 2 个 16 位 定 时 /计 数 器 、 5 个 向量 两 级 中 断 结 构 、 2 个 全 双 工 的 串 行 口 ， 具 有 4.25 5.50V 的 电压 工 作 范 围 和 0 24MHz 工 作 频 率 ， 使 用 AT89C51 单 片 机 时 无 须外 扩 存 储 器 。 因 此 ， 交 通 灯 实 际 上 就 是 一 个 带 有 八 个 发 光 二 极 管的 单 片 机 最 小 应 用 系 统 ， 即 为 由 发 光 二 极 管 、
11、晶 振 、 复 位 、 电 源等 电 路 和 必 要 的 软 件 组 成 的 单 个 单 片 机 。2.1.1 AT89C51 单片机硬件结构AT89C51 是 8051 系列单片机的典型产品，是一种带 4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的单片机芯片，它采用静态 CMOS 工艺制造 8 位微处理器，最高工作频率位 24MHZ。AT89C51 单片机包含中央处理器，程序存储器（ROM） ，数据存储器（RAM） ，定时/计算器，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
12、线和控制总线等三大总线，如图 2.1.1 所示： 图 2.1.1 总线结构现在说明如下：（1）中央处理器（CPU）中央处理器（CPU）是单片机芯片中最复杂，最核心的智能部件，是 8 为数据宽度的处理器，能处理 8 位二进制数据或代码。CPU负责控制，指挥和调度整个单元系统协调的工作，用于完成运算和控制功能。（2）数据存储器（RAM）AT89C51 内部有 256B 的数据存储器 RAM，其中有 128 个 8 位数据存储单元和 128 个专用寄存器，他们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，不能用于存放用户数据。（3）存储器（ROM）AT89C51 内部有 4KB 的
13、制度程序存储器 ROM，用来存放程序或程序运行过程中不会改变的原始数据（4）中断系统AT89C51 共有 5 个中断源，其中 2 个用于外部中断，2 个用于定时/计时器中断，1 个用于串行口中断。全部中断分为高级和低级 2个优先级别。（5）定时/计时器AT89C51 内部有两个 16 位的定时/计时器 T0 和 T1，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。（6）串行接口AT89C51 内部含有 1 个全双工串行接口，以实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。（7）I/O 口AT89C51 内部有 4 个 8 位并行 I/O 端口（P0，P1，P2 和 P3） ，可以实现数据的并行输入和输出。（8）时钟振荡电路AT89C51 内置最高频率达 12Hz 的时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。石英电路可为单片机产生时钟脉冲序列。2.1.2 AT89C51 单片机的管 脚 说 明AT89C51 单片机内部总线是单总线结构，即数据总线和地址总线是公用的。89C51 有 40 条引脚，这 40 条引脚可分为 I/O 接口线，电源线，控制线，外接晶体线 4 部分。89C51 单片机为双列直插式封装结构，引脚如图 3.1.2 所示图 3.1.2 89C51 引脚分配图VCC：电源电压。GND：接地。RST： 复
