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1、毕业设计基于单片机的交通灯设计设计题目：基于单片机的交通灯设计摘 要：当今时代是一个自动化时代,交通灯控制等很多行业的设备都与计算切相关。因此,一个好的交通灯控制系统,将在道路拥挤等交通状况方面给予技术革新。本文主要介绍了一个基于89C52单片机的交通灯控制系统,详细介绍了利用89C52设计并仿真实现交通灯控制系统的过程,重点对硬件设计、软件编程、调试分析以及各模块系统流程进行了详细分析,对各部分的电路也一一进行了介绍。本电路由89C52单片机、按键、数码管和LED灯组成,并在Protues软件上实现仿真。关键词：交通控制；单片机；89C52 / Title：Design of Traffic
2、 Light Based on MCUAbstract: The ages is an automation ages nowadays and traffic light controls waiting a lot of equipments of professions is closely related with calculator.Therefore, a goodtraffic light control system will hustle for road, give technique innovation.This paper describes a 80C52 mic
3、rocontroller-based traffic light control system, detailed description of the use 89C52 development process of the traffic light control system. Focus on a detailed analysis of the hardware design, software programming, analysis and debugging process of the modular system, on the part of the circuit
4、are introduced one by one. The circuit is made up of 80C52 microcomputer, keyboard ,digital tubeand LED lamp display and realize simulation in the Protues software. Keywords:Traffic Control; Single Chip Microcomputer ;89C52目 录摘要IAbstractII1绪论11.1交通灯的发展历史及研究意义11.2我国当前的交通现状21.3本课题的主要研究工作22设计方案32.1系统机构
5、总框架32.1.1 自动控制方式32.1.2 人工控制方式42.2交通管理的方案论证62.3系统电路框图62.4电路的工作原理73 硬件设计83.1 MCS-51单片机简介83.1.1 单片机的部结构83.1.2单片机应用系统93.1.3单片机的发展趋势103.2 系统电路103.2.1 最小系统模块103.2.2 LED显示模块113.2.3 数码管显示模块123.2.4 按键控制模块123.2.5 驱动模块134 软件设计154.1 主程序流程图154.2子程序流程控制154.2.1 自动控制模式程序164.2.2人工控制模式程序164.2.3键盘扫描程序174.2.4 数码管中断显示程序
6、184.2.5 定时器T1子程序195 调试分析205.1 proteus软件简介205.2 proteus仿真图205.2.1 自动控制仿真215.2.2人工控制仿真22结语23参考文献24致25附录1261绪论1.1交通灯的发展历史及研究意义早在1850年,城市交叉口处不断增长的交通就引发了人们对安全和拥堵的关注。世界上第一台交通自动信号灯的诞生,拉开了城市交通控制的序幕,1868年,英国工程师纳伊特在伦敦威斯特敏斯特街口安装了一台红绿两色的煤气照明灯,用来控制交叉路口马车的通行,但一次煤气爆炸事故致使这种交通信号灯几乎销声匿迹了近半个世纪。1914年及稍晚一些时候,美国的克利夫兰、纽约和
7、芝加哥才重新出现了交通信号灯,它们采用电力驱动,与现在意义上的信号灯已经相差无几。1926年英国人第一次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号灯,这是城市交通自动控制的起点。1917年,在美国盐湖市开始使用联动式信号系统,把六个交叉路口作为一个系统,以人工方式加以集中控制。1922年,美国休斯顿市建立了一个同步系统,它以一个交通亭为中心控制十二个交叉路口。1928年,上述系统经过改进,形成灵活步进式定时系统;由于它简单、可靠、价格便宜,很快在美国推广普及。这种系统以后不断改进、完善,成为当今的协调控制系统。20世纪30年代初,美国最早开始用车辆感应式信号控制器,之后是英国,当时使用的车辆检测器
8、是气动橡皮管检测器。计算机技术的出现为交通控制技术的发展注入了新的活力,1952年,美国科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了对交通信号机网的配时方案自动选择式信号灯控制,而加拿大多伦多市于1964年完成了计算机控制信号灯的实用化,建立了一套由IBM650型计算机控制的交通信号协调控制系统,成为世界上第一个具有电子数字计算机城市交通控制系统的城市。这是道路交通控制技术发展的里程碑。国外对城市区域交通控制的研究,开始于20世纪60年代初。1967年,英国运输与道路实验室成功开发出TRANsYT交通控制系统,后来又在TRANsYT的基础上开发了seOOT系统。澳大利亚在70年代末也开
9、发了基于配时方案实时选择方法来实现路网协调控制的SCAT系统。这些系统己经在西方国家的城市网络交通中取得了成功的应用。进入20世纪80年代后期,随着城市化进程的加快和汽车的普及,城市交通拥挤、阻塞现象日趋恶化,由此引发的事故、噪声和环境污染己成为日益严重的社会问题,交通问题成为困扰世界各国的普遍性难题。于是,智能交通系统应运而生,并得到迅猛发展。除在技术和功能上得到增强和完善的SCOOT和SCATS以外,STREAM、ITACA、MOTION、RT-TRACS、SURFZ000、PRODYN和UTOPIA等新一代城市交通控制系统相继推出并投入应用1。1.2我国当前的交通现状我国是一个文明古国,
10、许多城市已有上千年的历史,城市布局和道路结构是在漫长的历史进程中逐步形成的,近几年虽然作了些改建和扩建,但毕竟还难以冲破原来的基本格局。目前我国城市道路普遍存在以下三个弊端：路网密度低；交通干道少；路口平面交叉。道路状况与车辆状况的综合作用形成了我国城市交通的特殊性,主要有以下表现：城市路网稀,干道少,间距大,市区人口稠密,出行需求集中,迫使车辆集中于少数干道上行驶。尤其是一些中小城市,干道特征更为明显,往往只有一两条干道贯穿全市,而其他支路上交通量极小。从流量变化情况来看,除外围过境干道外,都是有一定规律的,高峰小时基本上都集中在几个时段。我国城市机动车车种繁杂,从50年代的老式车到80年代
11、的新型车,从大货车到小轿车都在一个平面上行驶,不少城市拖拉机还是一种主要运输工具,前面一辆旧车挡道,尾随的新型车只能跟着爬行,过交叉口时经常出现启动慢的车挡住启动快的车,严重影响了人们的生活节奏和出行效率2。1.3本课题的主要研究工作本课题主要通过利用89C51单片机设计一个交通控制系统通过对十字路口的实际调查,由交通状况的车流量的大小,确定车辆放行时间为60秒,即当一条干道的车辆处于放行状态时,另一条干道禁止放行,持续60秒；并在最后10秒时,放行车道的路灯闪烁,警示行人注意红灯的到来。为了应对可能发生的突发状况,使其中一条干道随时可以强制放行,因此,整个系统的设计分为两种模式：自动控制模式
12、和人工控制模式。在自动控制模式中,两个干道依次各放行60秒,轮流进行。人工控制模式中,通过按键操作,使某个干道处于强行通行状态,另一车道禁止通行。由此大大改善了交通运营状况,提高了交通路口的运转效率,方便了人们的出行。2设计方案2.1系统机构总框架本系统是针对一个大型十字路口设计的交通信号灯控制系统。通过单片机89C52控制LED灯和数码管,模拟现实生活中的交通灯工作情景。南北方向的红绿灯分别用LED1和LED2表示,东西方向的红绿灯分别用LED3和LED4表示,用数码管显示倒计时时间3。交通灯的控制分为自动控制和人工控制两种方式：正常情况下,交通灯处于自动控制方式,此时东西方向和南北方向的交
13、通灯轮流导通；特殊情况下,可以通过人工方式延长南北方向或东西方向交通灯的导通时间。设计三个按键K1、K2、K3；K1为自动方式,K2、K3分别为南北方向交通导通和东西方向交通导通。2.1.1 自动控制方式系统开始上电后处于自动控制方式：1. 系统上电后,首先是南北方向交通导通,LED1亮、LED2灭、LED3亮、LED4灭,数码管从60秒开始倒计时,每隔1秒减1；2.倒计时到10秒时,南北方向绿灯开始闪烁,闪烁间隔为0.5秒；3. 60秒倒计时结束之后,东西方向交通导通,LED1灭、LED2亮、LED3灭、LED4亮,数码管重新开始从60秒倒计时,每隔1秒减1；4. 倒计时到10秒时,东西方向
14、绿灯开始闪烁,闪烁间隔为0.5秒；5. 60秒倒计时结束后,操作同步骤1。其控制流程如下：图2-1 自动控制流程图2.1.2 人工控制方式在自动控制状态下,若将按键K2或K3按下,则系统进入人工控制状态：1. 若K2键按下,则强制南北方向交通导通。此时若系统处于东西方向交通导通状态,则数码管从10秒开始倒计时,操作步骤同自动控制步骤4,倒计时结束后进入南北交通导通状态,数码管显示9999,且不递减；2. 若K3键按下,则强制东西方向交通导通。此时若系统处于南北方向交通导通状态,则数码管从10秒开始倒计时,操作步骤同自动控制步骤2,倒计时结束后进入东西交通导通状态,数码管显示9999,且不递减。
15、图2-2 自控转手控在人工控制状态下,若将按键K1按下,则系统进入自动控制状态：1. 若系统处于东西方向交通导通状态,则数码管从10秒开始倒计时,操作同自动控制步骤4,倒计时完成后进入南北交通导通状态,从自动控制步骤1进入自动控制状态。2. 若系统处于南北方向交通导通状态,则数码管从10秒开始倒计时,操作同自动控制步骤2,倒计时完成后进入东西交通导通状态,从自动控制步骤3进入自动控制状态。图2-3 手控转自控2.2交通管理的方案论证东西、南北两干道交于一个十字路口。各干道有红灯、绿灯各一组,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。绿灯闪烁提示人们注意红、绿灯的状态即将切换,K2强制南北方向交通导通,K3强制东西方向交通导通,K1切换到自动模式。2.3系统电路框图本系统每个信号指示灯接一个对应的I/O口,通过对
