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1、 第 1 页 共 28 页 摘 要本系统由 AT89C51 单片机、键盘、LED 显示、交通灯演示系统组成。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通信号灯的功能。系统除基本交通信号灯功能外，还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。关键词 AT89C51；交通信号灯；控制器第 2 页 共
2、 28 页 目 录摘 要 第章 绪 论 第章 方案设计与论证 第章 系统硬件设计 3.1 总体设计 3. 单片机最小系统 3.3 显示及其驱动模块 3.3.1 键盘与状态显示功能 3.3.2 倒计时计数功能 第 4 章 系统软件设计 104.1 软件总体设计 104.2 软件主要子程序设计 114.2.1 紧急状态子程序设计 114.4.2 设置状态子程序设第 3 页 共 28 页 计 114.2.3 键盘模块子程序设计 12第 5 章 系统调试与测试 135.1 系统操作说明 135.2 调试 13第 6 章 系统可靠性、经济性、实用性分析 15设计总结 16致 谢 18参考文献 19附录
3、1 交通灯的总体设计原理图 20附录 2 PCB 板图 21附录 3 程序清单 22附录 4 元件清单 28第章 绪 论当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在 19 世纪就已出现了。1858 年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红、蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868 年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两种旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869 年 1 月 2 日，煤气灯爆炸，造成人员伤亡，遂被取消。
4、第 4 页 共 28 页 电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，1914 年开始安装于纽约市 5 号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。1918 年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下,另一种是用扩音器来启动红绿灯。信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968 年，联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路
5、口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。基于单片机构成的城市交通信号灯控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。但利用单片机控制交通信号灯涉及到一些现实问题，诸如信号的驱动、车辆到达的感知等。为此，我们采用模拟方式进行说明。所谓模拟，就是用绿、黄、红色三只共两组发光二极管代替交通信号灯。目前，城市交通信号灯控制系统应用广泛，因此，开发这种系统显得非常实用。第 2 章 方案设计与论证本设计以单片机为核心，以 L
6、ED 数码管作为倒计时指示，根据设计的要求我们考虑了各功能模块的几种设计方案，以求最佳方案，实现实时显示系统各种状态，系统还增设了根据交通拥挤情况可分别设置主干道和次干道的通行时间，以提高效率，缓减交通拥挤。系统总体设计框图如图 1-1 所示。第 5 页 共 28 页 单 片 机 最 小 系 统倒 计 时显示 时间交 通 灯键盘 与状 态显 示图 1-1 系统总体设计框图1电源提供方案为使模块稳定工作，须有可靠电源。本次设计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
7、单片机控制模块提供电源。该方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。综上所述，选择第二种方案。2显示界面方案该系统要求完成倒计时功能。基于上述原因，本次设计考虑了两种方案：方案一：完全采用点阵式 LED 显示。这种方案功能强大，可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等，但实现复杂，且须完成大量的软件工作。方案二：完全采用数码管显示。这种方案优点是实现简单，可以完成倒计时功能。缺点是功能较少，只能显示有限的符号和数码字符。根据本设计的要求，方案二已经满足了要求，所以本次设计采用方案二以实现系统的显示功能。3输入方案这里同样讨论了两种方案：第 6 页 共 28 页 方案一：采用 815
8、5 扩展 I/O 口、键盘及显示等。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 I/O 口线上接上按键开关。因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的端口资源还比较多，我们使用六个按键，分别是P16、P17、P27、P30、P32、P33，依次完成倒计时加 1、倒计时减 1、调完确认、调时方向切换、南北强行和东西强行等功能。由于该系统是对交通灯及数码管的控制，只需用单片机本身的 I/O 口就可实现，且本身的计数器及 RAM 已经够用，故选择方案二。第 3 章 系统硬件设计硬件设计是整个系统的基础，要考虑的方方面面很多，除了实现交通灯基本功能以外，主要还要考虑如下几个因素：系统稳定度；器件的通用性或第 7 页 共 28 页 易选购性；软件编程的易实现性；系统其它功能及性能指标；因此硬件设计至关重要。现从各功能模块的实现逐个进行分析探讨。3.1 总体设计本设计以单片机为控制核心，采用模块化设计，共分以下几个功能模块：单片机控制系统、键盘及状态显示、倒计时模块等。单片机作为整个硬件系统的核心，它既是协调整机工作的控制器，又是数据处理器。它由单片机振荡电路、复位电路等组成。键盘及状态显示，开关键盘输入交通灯初始时间，通过单片机 P1 输入到
