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1、SHANDONG毕业设计说明书基于单片机的智能交通灯控制系统设计学 院： 计算机科学与技术学院专 业： 通信工程 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2013年06月中 文 摘 要摘 要人口的增加和经济的发展给交通运输带来了一些传统方法难以解的问题，使道路资源浪费，耽误人们的时间。道路拥挤现象日趋严重，造成的经济损失越来越大，现在的交通系统已经不能满足经济发展的需求。针对道路交通拥挤，交叉路口经常出现拥堵的情况，本文在对目前的交通控制深入分析后，提出了这种基于单片机的智能交通灯控制系统的设计方案。单片机通过定时器控制红绿灯的亮灭时间，还可以接收控制信号和设定时间。该交通灯控制系统选用了MCS-5
2、1单片机作为控制芯片，除具有交通灯的基本功能外，还具有倒计时提示、车流量检测及调整、串口通信和红外遥控等功能，提高了交通灯的智能性、可靠性和实用性。理论证明本系统能简单、经济、有效地疏导交通，提高路口的通行能力，并最大限度的提高路口车辆的通行速度。关键词：MCS-51单片机、智能交通灯、倒计时、车流量IAbstractAbstractThe population growth and economic development have brought some problems which is difficult to solve with the traditional method .
3、It caused the waste of road resources and it wasted peoples time. The phenomenon of road congestion is m ore and more badly and the economic loss is serious. Now, the present traffic system has been unable to meet the needs of economic development.According to the phenomenon of the road traffic cong
4、estion and the traffic jam in the intersection, this paper put forward the design scheme of the intelligent traffic light control system based on SCM in behind of the depth analysis for the current traffic control . SCM can not only controls the time of the traffic light through the timer, but also
5、receives the control signal and sets time. The traffic light control system use MCS-51 single chip microcomputer as control chip, in addition to the basic function of traffic lights, has prompted the countdown, traffic detection and adjustment, serial communication and infrared receiver functions. I
6、t can improve the traffic lights intelligent, reliability and practicability.Theory proves that this system can simple, economic, efficient grooming of traffic, and traffic speed to maximize the improvement of road vehicles.Key words: MCS-51，Intelligent traffic lights，The countdown, traffic flowII目
7、录目 录摘 要IAbstractII目 录III第一章 绪论11.1 课题的背景和意义11.2 国内外研究现状1第二章 单片机简介32.1 单片机的发展历史32.2 单片机的发展趋势52.3 单片机的特点82.4 MCS-51单片机简介82.4.1 MCS-51单片机的外特性82.4.2 MCS-51单片机的内部结构102.4.3 MCS-51单片机的中断系统122.4.4 MCS-51单片机的定时器/计数器14第三章 智能交通灯控制系统的总体设计153.1 智能交通灯设计的基本要求153.2 智能交通灯通行方案的设计153.3 智能交通灯控制系统的功能要求173.4 智能交通灯的基本构成及原
8、理17第四章 智能交通灯硬件的设计194.1 系统硬件电路构成及原理194.2 电源电路194.3 信号灯电路204.4 倒计时显示电路214.5 车流量监测电路234.6 串口通信电路254.7 红外遥控模块27第五章 智能交通灯软件的设计295.1 主程序295.2 串口通信模块305.3 红外遥控模块325.4 倒计时模块34结 论36参考文献37致 谢39附 录40IV第一章 绪论第一章 绪论1.1 课题的背景和意义随着近年来人口的不断增多，交通工具的数量也在快速的增加，但是道路资源有限，所以道路拥挤现象日趋严重，给人们造成了越来越多的经济损失。在大中型城市，路口的红绿灯是司机以及行人
9、所遵守的行为规范，它是保障人们安全和道路通畅的关键。目前，国内的城市采用的交通灯大部分是具有固定红绿灯转换时间的能自动切换的交通灯。这种交通灯的时间控制固定，按一定的周期交替变化。但是实际上车辆流通状况是复杂多变的，不同时刻的车流量是随机的，并且还受人为因素影响。采用这种定时的交通灯会造成交通资源的浪费和道路的阻塞，耽误时间。而智能交通灯控制系统可以有效的利用道路资源，提高效率。在这种情况下，为有效疏导交通，最大程度的利用道路资源，根据车流量动态调整通行时间并让特殊车辆先行是十分必要的。结合我国的实际情况开发一种适合我们自身特点的智能交通灯控制系统已成为主要问题。而单片机技术则成为目前广泛被采
10、用的一种技术。只有保障了交通线路的畅通安全，才能保证人们出行的舒畅，甚至是生命的延伸。1.2 国内外研究现状交通灯通常指由红、黄、绿三种颜色灯组成用来指挥交通的信号灯。绿灯亮时，准许车辆通行，黄灯亮时，已越过停止线的车辆可以继续通行；红灯亮时，禁止车辆通行。最早的交通灯出现在19世纪的英国，当时只有红绿两种颜色，它是机械扳手式的煤气信号灯。后来因为煤气灯爆炸造成警察受伤被取消。直到1914年美国的克富兰市才最先恢复了红绿灯。此时的红绿灯已经由煤气信号灯变成相对安全的电气信号灯。在1918年，人们又发明了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。而中国最早的红绿灯出现在1928年上海的英租界。从1868年首
11、次使用燃汽信号灯以来，交通灯控制系统经过了由手动控制到自动控制，从无车辆检测器到有车辆检测器的历程，有近百年的历史。在1963年加拿大建立了一套使用IBM650型计算的集中协调感应控制信号系统，从而标志着交通灯控制系统的发展进入了新阶段。之后各国陆续建成了配备交通监视系统和数字电子计算机区域交通灯控制系统的交通管制中心。在发达国家，交通控制系统基本上已经由传统的交通控制系统转变为智能交通控制系统ITS，但是在我们国家，因为受客观条件的制约智能交通系统刚刚起步。在20世纪90年代初，我国的一些学者开始意识到研究和开发ITS是很重要的。90年代中期的时候，在国外ITS研发的影响下，政府有关部门也开
12、始重视对ITS的研究。随后，对ITS的研究又得到中央部门和部分地方政府的支持。在1999年，我国专门成立了全国智能交通系统(ITS)协调指导小组及办公室和全国智能交通运输系统(ITS)专家咨询委员会。目前，我国在对国外ITS进行研究的基础上已经逐渐开始摸索并逐步开发设计适合自己国情的ITS系统。从最早的手牵皮带到20世纪50年代的电气控制，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、发展和完善。14- -第二章 单片机简介第二章 单片机简介2.1 单片机的发展历史单片机即单片微型计算机，也称微控制器或嵌入式控制器，它是微型计算机发展的一个重要分支。随着超大规
13、模集成电路技术的发展，单片机也随之有了很大的发展，各种新颖的单片机层出不穷，并已广泛的应用到人类生活的各个领域，成为当今科学技术现代化不可缺少的重要工具。单片机具有嵌入式应用系统所要求的体系结构、微处理器、指令系统、总线方式和管理模式等。它把计算机的基本功能部件微型化并集成到一块芯片上，通常片内含有中央处理部件（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）、定时器/计数器、和各种输入/输出（I/O）接口，如RS串行通信口、中断控制、系统时钟及系统总线等。它们之间的相互连接结构如图2-1所示。CPU时钟ROMRAM定时器/计数器I/O外设接口图 2-1 单片机结构如果将8位单片机的诞生为
14、单片机的发展的起点，那么其发展大致可以分为三个阶段，如表2-1所示。表2-1 单片机的发展阶段阶段代表CPU寻址空间第一阶段MCS-488位4KB第二阶段MSC-518位64KB第三阶段MCS-96/196、MSP430、68HC128位、16位、32位大于64KB第一阶段：单片机的初级阶段。这时期的单片机内集成了一个8位CPU、一个8位平行I/O口和一个8位定时器/计数器，片内存储器RAM、ROM容量较小，并且没有串行接口。第二阶段：单片机的高性能阶段。自1978年以后，8位单片机的应用日益广泛，各公司和生产厂家不断的改进产品，使单片机的功能大大增强。这段时期的单片机都有串行接口、16位定时器/计数器和多级中断控制系统，片内存储器的容量也有所增加，并且寻址范围均可达64 KB。第三阶段：8位单片机的巩固发展和16位、32位单片机的推出阶段。这个时期不仅推出了16位和32位单片机，并且不断完善和提高8位单片机的性能。16位的单片机主要应用于工业控制、智能仪器仪表、便携式设备等场合。32位的单片机是今后单片机发展的趋势，主要用于掌上电脑、个人数字助理、可视电话、移动电话等设备中。8位单片机是目前品种最丰富并且应用最广泛的单片机。由于制造工艺的提高和新技术的采用，8位单片机的性能以惊人的速度提高和完善。现在在单片机内集成的应用系统常用
