基于89C52单片机的交通流量感应式交通灯设计

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1、泰 山 学 院本科毕业设计 基于单片机的交通流量感应式交通灯所 在 学 院 机械与工程学院 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 申请学士学位所属学科 工科 年 级 二九级 学生姓名、学号 尹彦柏 2009170113 指导教师姓名、职称 许 振 保 讲 师 完 成 日 期 二一三年五月 摘要摘 要随着社会的进步，科技的进步使人们的生活水平逐步提高，各种方便人们生活的自动控制系统进入了人们的生活，以单片机为核心的产品越来越多，这标志了自动控制系统成为了数字化时代的一员。本设计主要从单片机的应用上来实现十字路口交通灯智能化的管理，用以控制过往车辆的正常运作。利用单片机作为控制系统，使红绿黄灯按

2、指定时序按不同时间循环点亮，并增添了主从道模式和普通模式的传感器自动检测与转换，蜂鸣器对闯红灯行人的自动检测与声音警示，信号灯转换时间的自动倒计时并进行LED显示等附加功能，使交通灯发挥更加人性化、智能化与自动化的作用，为建立智能、安全、高效的指挥交通秩序而服务。关键词：交通灯，MSC-51，单片机，自动检测ABSTRACTAlong with the progress of the society, the progress of science and technology make peoples life level gradually improve, a variety of co

3、nvenient automatic control system of peoples life has entered peoples lives, with the single chip processor as the core product more and more, this marks the automatic control system became a member of the digital age. This design mainly from the MCU application up to achieve intelligent traffic lig

4、hts at an intersection management, to control the vehicles normal operation. Microcontroller as the control system, make the red, green and yellow lights lit according to specified sequence according to different time cycle, and added a master-slave mode and normal mode sensor automatic detection an

5、d conversion, a buzzer for running a red light pedestrian automatic detection and warning of sound and light conversion time of additional features such as automatic countdown and LED display, traffic lights play a more humane, intelligent and automation for a smart, safe and efficient traffic order

6、 and service.Keywords: traffic light ,MSC-51, SCM, automatic checking目录目 录1引言11.1交通灯控制系统的发展概况及发展前景11.2 单片机交通控制系统设计21.3单片机交通控制系统的功能要求41.3.1 倒计时显示41.3.2 时间的设置41.3.3 紧急处理51.3.4 普通模式和主从模式的切换功能51.3.5 蜂鸣器报警51.4单片机交通控制系统的基本构成及原理51.5设计思路72 系统硬件电路的设计82.1 系统硬件总电路构成。82.2 工作原理92.3 局部电路图102.3.1 按键电路102.3.2 发光二极管

7、电路112.3.2 八段LED数码管122.3.4车流量检测电路及模拟143 系统软件程序的设计153.1 程序主体设计流程153.2子程序模块设计173.2.1状态灯显示及判断173.2.2 LED倒计时显示183.2.3 紧停及调整时间中断子程序193.2.4车流量检测中断服务子程序217.3 系统软件调试224 结束语24附录25参考文献32致谢33泰山学院本科毕业设计1引言1.1交通灯控制系统的发展概况及发展前景今天, 安装在各个道路交叉口上的红绿灯交通指挥系统, 已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段, 而这一技术早在19世纪就已经出现。1858年, 在英国伦敦主要街头安装了以燃煤

8、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。在灯的脚下，一名手持长杆的警察随心所欲地牵动皮带转换提灯的颜色。后来在信号灯的中心装上煤气灯罩 ，它的前面有两块红、绿玻璃交替遮挡。初期的交通灯由于功能能不显著，性能不稳定等诸多问题，经历了一个坎坷的发展历程。而第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善，随着工业革命的逐渐深入，投影器交通灯也演变成了现在的交通信号灯控制系统, 红灯亮表示“停止”, 绿灯亮表示“通行”, 黄灯是警告信号。信号灯的出

9、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。目前，我国许多大中城市的交通压力都非常大。部分交通路口的信号灯工作时间不合理，交通违章或肇事记录不确切并引发诸多问题，不能充分担负起交通监控指挥的功能。所以，改善现有交通系统的工作模式，适当增加一些附加功能，对于提高现有交通系统的工作效率，加强交通路口的信号灯控制和安全状况的监控具有非常重要的意义。近年来，随着科技的飞速发展，电子器件也随之广泛应用，其中单片机也不断深入人民的生活当中。利用单片机AT89C51作为核心元件，实现通过信号灯对路面状况的智能检测与控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时

10、间不合理、急车强通等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。1.2 单片机交通控制系统设计交通灯的控制方式很多，本系统主要是以89C52为核心来设计交通控制系统，单片机外接六个发光二极管交替发光来表示交通灯的红绿灯的交换，另外用四个数码管来倒计时各个发光二极管亮的时间，除此之外，本设计还采用个开关按钮来实现一系列扩展功能，如红绿灯亮的时间的长短的切换，复位，紧急情况下的检测，显示车流量和闯红灯的人数，为了合理的管理和调度，本设计增加了一个光电传感器来检测车流量，按照南北与东西方向车流量的大概比值确定车流量的相对大小，并对红绿灯时间作出适当的修改

11、，达到自动调节交通流量的目的。 黄灯红灯绿灯 图1 交通灯循环图图2 交通状态通过具体的路口交通灯状态的演示分析我们可以把这四个状态归纳如下：东西方向红灯灭，同时绿灯亮，南北方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时20秒。此状态下，东西向允许通行，南北向禁止通行。东西方向绿灯灭，同时黄灯亮，南北方向红灯亮，倒计时5秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。南北方向红灯灭，同时绿灯亮，东西方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时20秒。此状态下，东西向禁止通行，南北向允许通行。南北方向绿灯灭，同时黄灯亮，东西方向红灯亮，倒计时5秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。下

12、面我们可以用图表表示灯状态和行止状态的关系如下：表1 交通状态及红绿灯状态状态1状态3状态4状态6东西向禁行等待变换通行等待变换南北向通行等待变换禁行等待变换东西红灯1100东西黄灯0001东西绿灯0010南北红灯0011南北绿灯1000南北黄灯0100东西南北四个路口均有红绿黄3灯和数码显示管2个，在任一个路口，遇红灯禁止通行，转绿灯允许通行，之后黄灯亮警告行止状态将变换。状态及红绿灯状态如表1所示。说明：0表示灭，1表示亮。1.3单片机交通控制系统的功能要求本设计能模拟基本的交通控制系统，用红绿黄灯表示禁行，通行和等待的信号发生，还能进行倒计时显示，通行时间调整和紧急处理等功能。1.3.1

13、 倒计时显示倒计时显示可以提醒驾驶员在信号灯灯色发生改变的时间、在“停止”和“通过”两者间作出合适的选择。驾驶员和行人普遍都愿意选择有倒计时显示的信号控制方式，并且认为有倒计时显示的路口更安全。倒计时显示是用来减少驾驶员在信号灯色改变的关键时刻做出复杂判断的1种方法，它可以提醒驾驶员灯色发生改变的时间，帮助驾驶员在“停止”和“通过”两者间作出合适的选择 。1.3.2 时间的设置本设计中可通过键盘对时间进行手动设置，增加了人为的可控性，避免自动故障和意外发生，并再紧急状态下，可设置所有灯变为红灯。键盘是单片机系统中最常用的人机接口，一般情况下有独立式和行列式两种。前者软件编写简单，但在按键数量较

14、多时特别浪费I0口资源，一般用于按键数量少的系统。后者适用于按键数量较多的场合，但是在单片机I0 口资源相对较少而需要较多按键时，此方法仍不能满足设计要求。本系统要求的按键控制不多，且I0口足够，可直接采用独立式。1.3.3 紧急处理交通路口出现紧急状况在所难免，如特大事件发生，救护车等急行车通过等，我们都必须尽量允许其畅通无阻，毕竟在这种情况下是分秒必争的，时时刻刻关系着公共财产安全，个人生死攸关等。由此在交通控制中增设禁停按键，就可达到想此目的。1.3.4 普通模式和主从模式的切换功能普通模式就是按红、黄、绿灯分别按照显示36、5、36秒的时间进行固定循环显示，但光电传感器随时将车流量信息传送给单片机进行判断，并在比值达到设定数值时调整南北向和东西向的红绿灯时间，实现主从车道车流量的调节，这种模式即为主从模式。两种模式的切换有两种方式：第一种方式是手动切换，按下复位键，在这种情况下，按下切换键，可以进行主从/普通模式的切换；第二种方式是自动切换，即系统根据光电传感器检测结果自动做出模式切换。1.3.5 蜂鸣器报警报警方式有两种，智能报警和手工报警方式。当某个干道上是红灯的时候，传感器检测到有车闯过去时，蜂鸣器智能报警、同时蓝色警示灯示警。其二，在紧急情况下当有车闯红灯时可手工按键报警。