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1、东华理工大学长江院本 科 生 毕 业 设 计论 文论文题目：基于单片机的交通信号灯模拟控制系统的设计姓名：雁晖翔学号：1030620321班级：1130201年级：2021级专业：自动化系：机械与电子工程系指导教师：胡开明完成时间：2021年 5月26日摘 要近年来随着科技的飞速开展,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测技术日益更新,在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往作为核心器件来使用。仅单片机知识是不够的,还应根据具体硬件软件结构结合来加以完善。本系统就是采用MCS-51系列单片机AT89S51和可编程并行I/O接口芯片89s51位中心器件来设计交通灯控制器,AT8
2、9S51的引脚有更加强大的功能，更是兼容此系列的单片机，同时结合局部外围电路，实现了能根据实际车流量通过89S51的P1口设置红绿灯点亮时间的功能,红绿灯循环点亮,倒计时剩5秒时黄灯闪烁警告,本系统实用性强,操作简单,扩展功能强。关键词: 交通灯；MCS-51；单片机 ABSTRACTYears with the rapid development of science and technology.SCM application are deepening at the same time promote more traditional control detection update.
3、In real-time detection and control of the microcomputer application system，the microcontroller is often used as a core component, only the SCM knowledge is inadequate and should be based on specific hardware architecture hardware and software to be improved.In this system，MCS-51 series MCU AT89S51 a
4、nd programmable parallel I/O interface chip 89s51-centered design of traffic signal controller device to realize the actual traffic volume by 89S51 according to the P1 port chip set of red ,green time kindle function : traffic light cycle of light ,yellow light flashes when the countdown 5 seconds l
5、eft warning.The system practical ，simple ，powerful extensions.Keywords: traffic light，MCS-51，SCM 目录摘 要IABSTRACTII目录11.绪论11.1 课题研究背景与意义11.2 研究现状11.2.1 城市交通的作用11.2.2 国内外交通系统开展现状31.2.3 城市交通解决的主要途径31.3 论文研究的主要内容42系统方案设计52.1 课题的方案52.2.课题的要求5设计方案及实现方法53.系统硬件电路设计7总体设计框图73.1.2 单片机的最小系统图73.2 AT89S51芯片简介83.3
6、LED数码管11数码管结构113.2.2 发光二级管113.3 系统的硬件设计133.3.1 硬件接线图134. 系统的软件设计154.1 交通信号灯的控制程序设计15秒信号的产生164.3 显示电路的设计17结束语19致 谢20参考文献22附录221. 绪论1.1 课题研究背景与意义交通掌握着城市经济活动的命脉，对开展城市经济、提高人民的生活水平非常重要。但是城市的交通问题对于困扰城市的开展、制约城市经济建设是个重要的因素。而导致交通问题的根本原因是有限的城市道路与无限增加的车辆这一矛盾。城市街道网络上的交通容量的不断增加，说明车辆对道路容量的要求仍然很高，短期内还不可能改变1。本文提出一种
7、利用单片机自动控制交通灯及时间倒计时显示的方法，将整个系统缩小在一块小小的单片机上，大大提高了产品的经济性和轻便性。设计过程包括硬件电路设计和程序设计两大步骤。硬件电路其结构比拟简单，主要包括核心器件单片机、12只二极管组成的模拟交通灯、复位电路、振荡电路、显示数码管模块。单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，本文就用Keil编程，相比硬件设计程序较为复杂，必需同时考虑灯控制、时间显示、紧急开关等问题，并且具有一定的C语言根底和一定的思维能力及逻辑能力。智能交通灯控制系统设计就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，利用单片机控制技术，实现道路的最大通行效
8、率。通过单片机课程设计，熟练掌握C语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高动脑和动手的能力。同时通过交通信号灯控制系统的设计，掌握定时/计数器、中断的使用方法，和简单程序的编写，最终提高逻辑抽象能力。1.2 研究现状1.2.1 城市交通的作用城市是人类从事经济、政治、社会和文化的活动中心，对于社会的开展起到了非常重要的作用。汽车是现代社会的文明产物，它一方面给人们带来了巨大的便利，而另一方面也使人们面临交通拥挤和道路交通平安事故等问题。在我国，伴随改革开放政策的贯彻和实施的同时，国民经济也得到了迅速的开展，道路交通也得到了飞速开展。但是，由于城市化进程加速进行，城市的规模不断得到扩张，城市的
9、经济贸易和城市内的社会活动也越来越频繁，人员流动与社会交往越来越多，使得交通拥挤和道路交通平安事故等问题更加突出。城市交通作为城市的根底设施里重要的一局部，所以如何改善和开展城市交通问题，也越来越得到人们的重视。城市交通是城市的主要根底设施，它支撑着城市活动的进行，是城市的枢纽和命脉，如果没有得到及时的治理，城市居民生活水平的提高和城市经济的开展将会受到严重的影响。因为我国城市的根底设施的开展比城市建设的开展落后，城市及周边地区的经济开展受到了严重的影响。所以，城市交通问题的解决，不但可以使人们的生命财产有保障，而且可以加快经济的开展和社会的进步。城市交通系统在城市大系统中占着很大的比例，是其
10、中非常重要的一个系统。开展城市国民经济和提高人民生活水平都需要它，社会生产与其环环相连，并且维系着千家万户的日常生活。城市交通有其两面性：城市结构、经济状况、生产布局、人口分布等因素虽然制约了它，但它的有效性、平安性、可靠性、经济性同时又影响了城市的经济效益、工作效率、和人民的生活水平。城市交通系统的运行状况的好坏同时也反映了城市开展的上下。因此，先进的科学技术和管理方法应用于交通管理中也保证了道路的平安畅通，是经济开展的需要。交叉路口是交通系统中的非常重要的一局部，是城市道路网的核心所在，它通行能力的上下影响着城市道路的通畅程度。众所周知，而提高交叉路口通行能力的最好方法就是修建立交桥。受到
11、我国道路根底设施现状和各个城市经济水平的不同等因素，立交桥还不能得到广泛应用。所以，人们更多是采用交通控制来更好的管理交叉路口，按照它们现实的交通情况给予它们最适宜的交通控制，尽可能得提高交叉路口的通行能力，这不仅可以提高车辆通过交叉路口的速度，还能减少交通延误并且节约人们出行的时间，同时能防止该交叉路口发生堵车，影响交叉路口临近路段及更远路段的顺利通行。据有关的资料显示，机动车辆在其减速制动和起动期间所排放的有害物质是其正常行驶时的7倍左右。因此，解决好城市交叉路口通行问题，减少机动车辆在交叉路口附近停车延误对提高社会的经济效益和环境保护都是具有重大意义的1。1.2.2 国内外交通系统开展现
12、状随着现代社会对交通运输的日趋依赖，交通系统的控制越来越受到普遍的重视。近年来，英国、美国等西方国家均在某些城市建立智能交通控制系统。在这些系统中，大局部都在路口附近装有车辆检测器，并由各路口的控制设备或工作人员将交通控制参数通过 线、电缆、光纤或是无线网络等方式输入到微处理器，用小型计算机控制。尤其是伴随着信息技术的开展，交通控制的概念已从交通管理者的行为改变为交通管理者和道路使用者共同的行为，从而使得交通的最优化向全局最优开展。在这些开展中，除了新设备的应用外，数据的采集、传输、处理、存储与发送等技术的开展也起了关键的作用。新型的监测器，包括用摄像机采集图像信息和进行图像处理技术，为人们提
13、供了大量的时变数据；新的通信技术，包括光纤通信、无线通信等技术，能使人们更快的传送数据。而计算机技术的开展，使交通控制系统的开展又向前进了一大步。这些控制技术与现代控制理论、现代的管理方法相结合，使交通控制系统日趋完善。与国外相比，我国目前的交通控制很落后，目前中国城市的问题呈现如下些问题：管理不力，秩序混乱；没有科学、合理、有效的城市交通监控系统。由此带来的后果表现为道路的通行能力明显低于设计要求且波动性大、出行难，交通事故发生率高，交通环境恶化，出行者易疲劳等问题。1.2.3 城市交通解决的主要途径针对城市交通拥挤，有人提出修建新的城市道路或是修建新的立交桥。可是，过不了多长的时间，道路又
14、恢复到原来的拥挤状态。一般来说修建新的道路不会改变原来的拥挤，由此引发的交通量将会以极快的速度占据新增的道路设施，而这是由于以前道路供应短缺的制约才导致这局部潜在的交通量的产生。因为修建新的道路解决不了城市交通拥挤的根本问题，所以人们才开始寻找新的解决方法。伴随着计算机技术的开展以及人们对控制理论不断的了解和深入，利用控制理论和计算机技术来解决交通问题显得越来越重要了。各国相继开发了不同的交通控制系统，为缓解交通问题做出了很大的奉献。随着人工智能这一新兴的科学的兴起，人们开始将其引入到城市交通控制中来。经过大量的探索和研究实践，人们相信智能控制是解决城交市通问题的强有力的工具。1.3 论文研究
15、的主要内容随着我国经济的开展，汽车工业也在迅速开展，如果我们做不好城市规划和城市交通控制，那么随之而来的城市交通将会面临严峻的形式。而现有的比拟成熟的交通控制系统存在有上节中所讲的诸多问题，针对这些问题，本文把单片机控制引入到城市交通控制系统中,利用其不需要建立精确数学模型和它吸收了人工控制的经验，使得控制过程简化，而且能满足实时性和控制精度的要求。在城市交通控制中，定周期控制在交通不大且稳定的情况下是简单有效的，与感应控制没什么区别。担当交通量大且拥挤车流变化快的时候，为减少车辆延误，这时就需要采用动态反应控制系统，本设计采用单片机交通信号灯模拟控制系统，动态检测，电子警察，来解决城市交通拥挤问题。2系统方案设计2.1 课题的方案1)通过交通信号灯控制系统的设计，掌握at89s51并行口传输数据的方法,以控制发光二极管的亮与灭。(2)用at89s51作为输出口,控制十二个发光二极管熄灭,模拟交通灯管理。(3)通过单片机控制设计，熟练掌握汇编语言
