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1、 -毕业设计报告（论文）毕业设计报告（论文）(2012 届)题 目： 基于单片机的道路管理系统设计 所 属 系： 自动化技术系 班 级： 电子 0911 班 学 生 姓 名： 姜锦祥 学 号： 2009238124 同 组 成 员： 赵以浩 指 导 教 师： 蒋源龙 梅笙 20122012 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）I摘摘 要要 设计了一款具有实现道路最大通行效率功能的基于单片机道路管理系统。通过研究道 路交通灯控制现状、研究意义。设计一款以主控模块为基础的，能够实现汽车优先通过，实现 车流量最大通行效率的单片机道路管理系统。系统包括了主控模块设计、单元模块电路、电源 电路、控制及显
2、示电路、复位电路以及键盘电路设计。并且设计了流程图和程序。此系统以具 有车流量检测并给予优化设置的功能而领先于其他系统。关键词关键词 ATM89C51单片机 交通灯控制系统 红外检测 车流量20122012 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）II目 录 1.前言. 1.1 交通灯控制系统的研究现状. 1.2 基于单片机的交通灯控制系统设计的意义 . 2.交通灯控制系统的总体方案设计. 2.1 交通灯控制系统的规划 . 2.2 交通灯控制系统设计原理. 2.3 交通灯控制系统设计实现的功能 . 3 硬件设计. 3.1 主控模块设计 . 3.2 单元模块电路设计 . 3.2.1 时钟脉冲电路设计
3、 . 3.2.2 电源电路设计. 3.2.3 控制及显示电路设计. 3.2.4 复位电路设计 . 3.2.5 键盘电路设计 . 4 软件设计. 4.1 主程序的设计. 4.2 计时程序设计. 4.3 中断程序设计. 4.4 智能交通灯控制程序 . 5 结论. 参考文献. 致谢. 结束语.20122012 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）- -1.1.前言前言 1.1 交通灯控制系统的研究现状 在今天，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。从采用计算机控制到现代化的电子定时监控，交通信号灯在科学化、自动化上不断地更 新、发展和
4、完善。但是，随着社会的不断进步，传统的交通灯的缺陷也日益出现，其中设计 过于死板，达不到道路的最大通行效率是最明显的问题，红绿灯交替变换时间过于程式化。 随着我国经济的高速发展，人们对各种交通车辆的需求量不断增大，城市的交通拥护问 题日益严重。目前，大部分城市的十字路口的交通控制灯，通常的做法是：事先经过车辆流 量的调查，利用传统的方法设计好红绿灯的延时，然而，实际上的车流量是不断变化的，有 的路口在不同的时间段车流量的大小甚至有很大的差异，所以说，统计的方法己不能适应迅 速发展的交通现状。 1.2 基于单片机的交通灯控制系统设计的意义 国内的交通灯一般设在十字路门，在醒目位置用红、绿、黄三种
5、颜色的指示灯。加上一 个倒计时的显示计时器来控制行车。对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用， 但根据实际行车过程中出现的情况，还存在以下缺点： 1)两车道的车辆轮流放行时间相同且固定，在十字路口，经常一个车道为主干道，车辆较 多，放行时间应该长些；另一车道为副干道，车辆较少，放行时间应该短些。 2)没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施，臂如，消防车执行紧急任务通过时，两 车道的车都应停止，让紧急车通过。 基于传统交通灯控制系统设计过于死板，红绿灯交替是间过于程式化的缺点，智能交通 灯控制系统的设计就更显示出了它的研究意义，它能根据道路交通拥护，交叉路口经常出现 拥堵的情况。利用单
6、片机控制技术提出了软件和硬件设计方案，能够实现道路的最大通行效率。 2.2.交通灯控制系统的总体方案设计交通灯控制系统的总体方案设计 2.1 交通灯控制系统的规划 我们将系统设计成可分离单独工作的主控制机与客户端的形式，但是和传统的 C/S 模式 不一样的是，每个终端机可以脱离主控制机而独立工作。即使主控制机停止工作，或者由于 某种原因不能正常工作，各终端机也可以照常稳定的工作。各个终端机负责管理路口的多个 信号灯。为了方便我们称主控制机为主系统，各个终端机称为子系统。控制系统的总框图如 图 1 所示。20122012 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）- -键盘设置系统红外检测系统单片机系
7、统处理显示屏交通灯图 1 控制系统的总框图 2.2 交通灯控制系统设计原理 1.首先了解实际交通灯的变化情况和规律。假设一个十字路口如下图 2，所以，为东南西北 走向。初始状态 0 为东西南北都红灯亮。然后转状态 1 东西绿灯通车，南图 2 十字路口图北红灯亮。过一段时间后，转状态 2，东西绿灯灭，黄灯闪几下，南北还是红灯。再转状态 3，南北绿灯通车，东西红灯亮。过一段时间后转状态 4，南北绿灯灭，闪几个黄灯，东西 还是为红灯亮，一段时间后，又循环至状态 1。交通信号灯的状态表如表 1，其中，1 代表 灯亮，0 代表灯灭。表 1 交通信号灯状态表人行道人行道人行道人行道20122012 届毕业
8、设计（论文）届毕业设计（论文）- -北北西西南南东东状态状态绿 黄 红绿 黄 红绿 黄 红绿 黄 红0 00010010010011 10011000011002 20010100010103 310000110000140100010100012.对于交通信号灯来说，应该有东西南北共四组灯，但由于同一道上的两组的信号灯的显示 情况是相同的，所以只要用两组就行了,因此，采用单片机内部的 I/O 口上的 P1 口中的 6 个 引脚即可来控制 6 个信号灯。 3.通过编写程序，实现对发光二极管的控制，来模拟交通信号灯的管理。每延时一段时间， 灯的显示情况都会按交通灯的显示规律进行状态转换。 4.通
9、过延时时间送显，可以在原有的交通信号灯系统的基础上，增添其倒计时间的显示功能， 实现其功能的扩展。 2.3 交通灯控制系统设计实现的功能交通信号灯指挥着人和各种车辆的安全运行,实现红、黄、绿灯的自动指挥是城乡交通 管理现代化的重要课题.在城乡街道的十字交叉路口,为了保证交通秩序和行人安全,一般在 每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯,其中红灯亮,表示该条道路禁止通行; 黄灯亮, 表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行; 绿灯亮,表示该条 道路允许通行.交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换,指挥各 种车辆和行人安全通行,实现十字路口城乡交通管理
10、自动化。 在传统交通灯控制系统的基础上，智能交通灯控制系统实现以下功能。 1) 设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向和东西方向两个交叉路口的车辆交 替运行，两个方向能根据车流量大小自动调节通行时间，车流量大，通行时间长，车流量小， 通行时间短。2) 每次绿灯变红灯时,要求黄灯先亮 5S,才能变换运行车辆。3) 东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用数码管显 示器进行显示（采用倒计时的方法） 。 4) 同步设置人行横道红、绿灯指示。20122012 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）- -5) 考虑到特殊车辆情况，设置紧急转换开头 3 3 硬件设计硬件设
11、计 3.1 主控模块设计 主控模块是本次设计的核心部分，它就像人的大脑一样，控制着其他外围电路的正常工 作。在本次的设计过程中，基于 AT89C51 单片机的指令、外围电路简单，硬件设计十分的 方便，IO 口操作简单，性价比高等众多的优点，更重要的是它十分适合本次的设计内容， 所以本次设计的主控芯片采用了 AT89C51。 AT89C51 提供以下标准功能:4k 字节 Flash 闪存存储器，128 字节内部 RAM，32 个 I/O 口线，两个 16 位定时/计数器。一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振 荡器及时钟电路。同时，AT89C51 可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节 电工作模式。空间方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时、计数器，串行通信口及中断 系统继续工作，掉电方式保存 RAM 中的内存，但振荡器停止
