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1、单片机系统开发与应用工程实习报告选题名称: 基于AT89S52单片机交通灯控制系统的设计 系（院）: 计算机工程学院 专 业: 计算机科学与技术（嵌入式软件设计） 班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 学年学期: 2009 2010 学年 第 2 学期2010年 5 月 30 日摘要：随着我国经济的高速发展,私家车、公交车的增加,无疑会给我国交通系统带来沉重的压力,很多大城市都不同程度地受到交通阻塞问题的困扰。下面以AT89S52单片机为核心，设计出以人性化、智能化为目的的交通信号灯控制系统我用发光二极管模拟交通信号灯，用按键开关模拟车辆检测信号。正常情况下，A、B两车道轮流放行，A车道放
2、行45s，其中5s用于警告；B车道放行25s，其中5s用于警告。交通灯繁忙时，可人为地改变信号灯状态，以缓解交通拥挤状况。遇到紧急情况时，A、B两车道均为红灯，禁行20s。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，二是显示电路等的设计和基本功能要求。三是进行软件系统的设计，对于本系统，本人采用单片机汇编语言编写，总体上完成了软件的编写。关键词：交通控制；AT89S52；汇编语言；目录1 绪论11.1单片机交通控制系统的选题背景11.2单片机交通控制系统选题的现实意义12 项目概述22.1 项目要求22.2 系统
3、设计33 硬件设计43.1 电路图原理43.2 单片机控制交通信号灯模拟系统的电路图54 软件设计64.1 程序流程图64.2 程序清单85 系统仿真及调试10总 结12参考文献13单片机系统开发与应用工程实习计报告1 绪论1.1单片机交通控制系统的选题背景随着人口快速的增多，交通工具的爆炸性的发展，以及道路资源的有限性，交通控制就应运而生，在人类的生活、工作环境中，交通扮演着极其重要的角色，人们的出行都无时不刻与交通打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展带动整个交通运输的发展，从而催生了单独的交通控制学问与管理机构。交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理
4、系统。要保证高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的技术手段加以实现。现代人类科学技术，特别是电子科学技术的发展和成熟能比较好的解决系统建立中硬软件方面要求的技术难题。目前，交通控制方面的研究能完全实现自动智能化，甚至将整个区域整合成一个统一的系统范围，还能根据正常时段以及特定突发时段的情况进行科学的自动调整。交通对于社会的工业经济和人们的生活生产中有着十分重要的意义。随着单片机和传感技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大变化，交通自动监测控制方面的研究有了明显的进展，并且必将以其优异的性能价格比，逐步取代传统的交通控制措施。1.2单片机交通控制系统选题的现实意义城市道路
5、交通自动控制系统的发展是以城市交通信号控制技术为前导，与汽车工业并行发展的。在其各个发展阶段，由于交通的各种矛盾不断出现，人们总是尽可能地把各个历史阶段当时的最新科技成果应用到交通自动控制中来，从而促进了交通自动控制技术的不断发展。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、纽约和芝加哥才重新出
6、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。早期的交通信号灯使用“固定配时”方式实行自动控制，这种方式对于早期交通流量不大的情况曾起过一定的作用。但随着汽车工业的发展、交通流量增加、随机变化增强，采用以往那种单一模式的“固定配时”方式已不能满足客观需要，于是一种多时段多方案的信号控制器开始出现并逐步取代了传统的只有一种控制方案的控制器。 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是气动橡皮管检测器。车辆感应控制器的特点是它能根据检测器
7、测量的交通流量来调整绿灯时间的长短，使绿灯时间更有效地被利用，减少车辆在交叉口的时间延误，比定时控制方式有更大的灵活性。车辆感应控制的这一特点刺激了车辆检测器技术的发展。继气动橡皮管式检测器之后，雷达、超声波、光电、地磁、电磁、微波、红外以及环形线圈等检测器相继问世。当今在城市道路交通自动控制、交通监测和交通数据采集系统中，应用最广的是环形线圈车辆检测器。超声波检测器主要在日本等少数国家得到广泛应用。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，更是实现了以一个城市或者更大地域，而非简单的一个路口的交通总体控制系统。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
8、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。可以说，在近百年的发展中，道路交通信号控制系统经历了手动到自动，从固定配时到灵活配时，从无感应控制到有感应控制，从单点控制到干线控制，从区域控制到网络控制的长远过程。交通控制研究的发展，旨在解决人类交通因需求的增多而日益繁重带来的问题，局限于道路建设的暂时不足和交通工具的快速增长，就要使更多的车辆安全高效的利用有限的道路资源，避免因无序和抢行等
9、无控制原因造成的不必要阻塞甚至瘫痪，另外，针对整个交通线路车辆的多少实时调整和转移多条线路的分流也十分必要。2 项目概述随着我国经济的高速发展,私家车、公交车的增加,无疑会给我国交通系统带来沉重的压力,很多大城市都不同程度地受到交通阻塞问题的困扰。下面以AT89S52单片机为核心，设计出以人性化、智能化为目的的交通信号灯控制系统。2.1 项目要求用AT89S52单片机控制一个交通信号灯系统，晶振采用12MHz。设A车道与B车道交叉组成十字路口，A是主车道，B是支道。设计要求如下： （1）用发光二极管模拟交通信号灯，用按键开关模拟车辆检测信号。（2）正常情况下，A、B两车道轮流放行，A车道放行5
10、0s，其中5s用于警告；B车道放行30s，其中5s用于警告。（3）交通灯繁忙时，交通信号灯控制系统应有手控开关，可人为地改变信号灯状态，以缓解交通拥挤状况。在B车道放行期间，若A车道有车而B车道无车，按下开关K1使A车道放行15s；在A车道放行期间，若b车道有车而A车道无车，按下开关K2使B车道放行15s。 （4）有紧急车辆通过时，按下K3开关使A、B车道均为红灯，禁行20s。2.2 系统设计 2.2.1 总体设计思想交通灯控制系统主要控制A、B两车道的交通，以AT89S52单片机为核心芯片，通过控制三色LED的亮灭来控制各车道的通行；另外通过3个按键来模拟各车道有无车辆的情况和有紧急车辆的情
11、况。根据设计要求，制定总体设计思想如下：（1）正常情况下运行主程序，采用0.5s延时子程序的反复调用来实现各种定时时间。（2）一道有车而另一道无车时，采用外部中断1执行中断服务程序，并设置该中断为低优先级中断。（3）有紧急车辆通过时，采用外部中断0执行中断服务程序，并设置该中断为高优先级中断，实现二级中断嵌套。2.2.2 框图设计基于AT89S52单片机的交通信号灯控制系统由电源电路、单片机主控电路、按键控制电路和道路显示电路几部分组成，框图如图1-1所示。图2-1 基于AT89S52单片机的交通灯控制系统框图3 硬件设计3.1 电路图原理用12只发光二极管模拟交通信号灯，以AT89S52单片
12、机的P1口控制这12只发光二极管， 由于单片机带负载能力有限， 因此，在P1口与发光二极管之间用74LS07作驱动电路，P1口输出低电平时，信号灯亮；输出高电平时，信号灯灭。在正常情况和交通繁忙时，A、B两车道的6只信号灯的控制状态有5种形式，即P1口控制功能及相应控制码如表1-1所示。分别以按键K1、K2模拟A、B道的车辆检测信号，开关K1按下时，A车道放行；开关K2按下时，B车道放行；开关K1和K2的控制信号经异或取反后，产生中断请求信号（低电平有效）,通过外部中断1向CPU发出中断请求；因此产生外部中断1中断的条件应是：=K1+K2 (3-1)，可用集成块74LS266（如无74L266
13、，可用74LS86与74LS04组合代替）来实现。采用中断加查询扩展法，可以判断出要求放行的是A车道（按下开关K1）还是B车道（按下开关K2）。以按键K0模拟紧急车辆通过开关，当K0为高电平时属正常情况，当K0为低电平时，属情况直接将K0信号接至INT0（P3.2）脚即可实现外部中断0中断。表3-1 交通信号灯与控制状态对应关系控制状态P1口控制码P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0未用未用B道绿灯B道黄灯B道红灯A道绿灯A道黄灯A道红灯A道放行，B道禁止F3H11110011A道警告，B道禁止F5H11110101A道禁止，B道放行DEH11011110A道禁止，
14、B道警告EEH11101110A道禁止，B道禁止F6H111101103.2 单片机控制交通信号灯模拟系统的电路图图3-1单片机控制交通信号灯模拟系统的电路图4 软件设计主程序采用查询方式定时，由R2寄存器确定调用0.5延时子程序的次数，从而获取交通灯的各种时间。子程序采用定时器1方式1查询式定时，定时器定时50ms，R3寄存器确定50ms循环10次，从而获取0.5s的延时时间。 有车车道放行的中断服务程序首先要保护现场，因需用到延时子程序和P1口，故需保护的寄存器有R3、P1、TH1、TL1，保护现场时还需关中断，以防止高优先级中断（紧急车辆通过所产生的中断）出现导致程序混乱。 开中断，由软件查询P3.0口和P3.1口，判别拿哪一道有车，再根据查询情况执行相应的服务。待交通灯信号出现后，保持15s的延时，然后，关中断，恢复现场，再开中断，返回主程序。紧急车辆出现时的中断服务程序也需保护现场，但无须关中断（因其为高优先级中断），然后执行相应的服务，待交通灯信号出现后延时20s，确保紧急车辆通过交叉路口，然后，恢复现场，返回主程序。4.1 程序流程图交通信号灯模拟控制系统程序流程图如图4-3所示图4-1 交通信号灯模拟控制系统程序流程图4.2 程序清单ORG 0000H LJMP MAIN ;转向主程序 ORG 0003H LJMP INTT0 ;转向紧急车辆中断服务程序
