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1、毕业设计基于单片机的智能交通灯的设计与仿真学生姓名学 号学 院计算机与电子工程学院专 业电子信息工程班 级指导教师职 称讲 师2011年6月湖南商学院本科毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业设计作者签名： 年 月 日湖南商学院毕业设计 内容摘要交通灯在现代社会交通管理的作用毋庸置疑，但某些所需的功能仍然不
2、具备，本文设计的交通灯不但实现了基本的倒计数功能，还添加了车流量检测的功能。设计以AT89S52单片机为核心，外接外围电路构成基本电路，编写C语言程序，在PROTEUS软件中仿真，基本实现了交通微控制器的模拟。智能交通灯控制系统通常要实现自动控制和在紧急情况下能够手动切换信号灯让特殊车辆优先通行。该文还对AT89S52单片机的结构特点和重要引脚功能进行了介绍，同时对智能交通灯控制系统的设计进行了详细的分析。最后介绍了PROTEUS嵌入式系统仿真与开发平台的使用方法，利用PROTEUS软件对交通灯控制系统进行仿真。关键词单片机；交通灯；控制器 ABSTRACTThe traffic lights
3、 in the modern society traffic management role, but some no doubt the functionality needed to still do not have, this paper introduces the design of traffic light not only realize the basic pour count function, still added the function of traffic detection. Design with AT89C51 single-chip microcompu
4、ter as the core, an external circuit constitute the basic circuit, periphery type C language program, PROTEUS software simulation, in basically achieved traffic simulation of micro controller. Intelligent traffic control system will usually achieve automatic control and in emergency situations can m
5、anual switching lights make special vehicle right-of-way. The paper also to the structure characteristics of AT89C51 single-chip microcomputer and important pins are introduced, and the function of the design of the control system of intelligent traffic lights were analyzed in detail. At last, the p
6、aper introduces the PROTEUS embedded system simulation and development platform to use a method, the use of the traffic lights PROTEUS software control system simulation. KEY WORDSSCM; The traffic lights; controller 湖南商学院毕业设计 目 录1. 绪 论11.1 课题背景11.2 课题研究的意义11.3 国内外研究现状21.4 论文结构32. 方案论证与设计42.1 课题设计要求4
7、2.2 方案选择与比较42.2.1 基于数字电路的交通灯控制系统42.2.2 基于PLC的交通灯控制系统42.2.3 基于单片机的交通灯控制系统42.3 总体方案设计53. 硬件电路设计73.1 单片机主控模块设计73.1.1 AT89S52介绍73.1.2 单片机主控电路设计93.2 车量检测模块设计103.3 信号灯电路模块设计133.4 时间显示电路模块设计143.5 电源电路模块设计164. 系统软件设计174.1 主程序设计174.2 显示程序设计184.3 紧急车辆中断响应程序设计205. 智能交通灯的仿真225.1 proues软件介绍225.2 仿真过程介绍225.2.1 用P
8、ROTEUS 绘制原理图225.2.2 PROTEUS 对单片机内核的仿真235.2.3 仿真结果与分析25结束语28参考文献29致 谢31附录1 交通灯电路图32附录2 交通灯控制程序33基于单片机的智能交通灯的设计与仿真1. 绪 论1.1 课题背景当今，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。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。它由红绿两色以旋
9、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，使警察受伤，遂被取消。1914年，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，安装在纽约市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，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。信号
10、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。1.2 课题研究的意义科学技术的进步推动了交通工具的现代化，社会经济的发展则导致了交通量的急剧增长并进而加剧了交通拥
11、挤与阻塞的严重程度，城市交通的规模与复杂特征、传统交通控制和交通拥挤一直是困扰世界各国的一大难题，日前美国每年由于交通拥挤造成的直接经济损失达2370亿美元以上，而我国国内百万人以上的大城市每年由交通拥塞造成的直接间接经济损失约计1600亿元以上，相当于国内生产总值的3.2%。解决城市交通问题的根本路经大致有两条：一是加快交通基础设施建设；二是加强交通管理。前者是发展城市交通，满足各种交通需求的物质基础；而后者则为合理使用现有交通设施。保证人车的安全，在良好的交通环境下，使现有设施的能力得以发挥。二者相比，由于在大城市新建和扩建道路的可能性受空间制约越来越小。当前城市交通管理的重点也侧重于加强
12、交通管理。对平面交叉口的研究一般都是应用交通信号在时间上给车辆分配通行权，从而实现车辆在时间上的分离。智能的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，则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，则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，从而实现十字路口城乡交通管理自动化。1.3 国内外研究现状目前
13、国内外较为完善的交通信号控制系统主要有英国的TRANSYT (Traffic Net work Study Tool)和SCOOT(Split, Cycle and Of set Optimization Technique，绿信比、周期和相位差优化技术)系统和澳大利亚的SCATS (Sydney coordinated adaptive traffic system)，悉尼协调自适应交通系统)系统，以及美国、日本等国家开发的一些系统，其中以英国的SCOOT系统和澳大利亚的SCATS系统相对较为著名，它们在中国的城市(如：上海、杭州、宁波等用的是SCATS系统；成都、大连、北京等用的是SCOO
14、T系统)也得到了较好的应用。但由于这些系统多为交通信号控制专用系统，因此开放性较差，难于同其它系统连接和协调控制，系统带有一定的局限性，并且价格比较昂贵，没有充分考虑到我国现有的国情(如自行车交通流和行人的交通流等)。我国近几年经过深入研究，也开发出了一些适用于我国交通状况的交通控制系统，主要有上海交通大学的SUATS系统和南京、深圳等地研制的系统。这些系统在深入研究国外先进系统的基础上，融合了大量交警实际控制经验，以开放型为前提，增加了符合国情的特殊功能。但还不成熟，控制效果也不是非常好，没有得到广泛应用。因此，结合我国国民经济，建立一个相对廉价、获取信息多且准确、工作可靠、具有智能交通控制
15、系统势在必行。1.4 论文结构本论文简要设计了一个基于单片机的智能交通灯控制系统的设计与仿真，系统能够根据十字路口双车道车流量的情况控制交通信号灯按一定的规律变化。在绪论部分讲述了本课题的研究背景与意义、国内外智能交通控制系统的研究现状。在第二章中，基于绪论部分对单片机智能交通控制系统的部分了解以及现实生活中的需求，根据设计要求提出总体设计方案论证与选择。首先，简单介绍基于数字电路交通灯控制系统、基于PLC的交通灯控制系统和基于单片机的交通灯的控制系统他们各自的优缺点，然后经过分析比较，选定用单片机实现智能交通灯的设计与实现的方案并给出了系统结构图。在一、二章的基础上，第三章完成了硬件电路的设计。本章主要分为单片机主控模块设计和各个外围电
