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1、 毕业论文（设计） 题 目 单片机交通控制灯设计与实现 院 系 电子信息学院 单片机交通控制灯设计与实现电力系统及其自动化专业 【摘 要】交通红绿灯是建设在各个要塞路口的系统，用于指挥人和车安全有序的通过十字路口，是保证道路畅通的重要手段；随着我经济的快速发展，物流业的快速发展，车流量不断增加；导致交通堵塞成为人们畅通出行的主要问题。因此开发出智能、可靠、廉价的控制系统成为当前的主要问题。 随着科技的快速发展，单片的测控地位不断加深。根据目前的需求，提出以单片机为控制核心的红绿灯系统。单片机的交通灯控制系统主要由STC89C51单片机、LED红绿灯指示、8段数码管倒计时、紧急情况按键处理模块组
2、成。本系统除了基本交通灯功能外，还具有通行时间手动设置、可倒计时显示、夜间模式、发生紧急事件车辆绿色通道等相关功能。通过电路仿真证明该系统能够简单、经济、有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。 【关键词】单片机 交通红绿灯 LED 定时计数 数码管Microcontroller Design And Implementation Of Traffic Control Lights【Abstract】traffic lights building fortress junction system for command and the car safe and orderly through
3、the crossroadsis an important means to ensure that the roads are wider; With the rapid economic development of the logistics industry rapid development,the traffic volume is increasing; cause traffic jams, smooth travel. Therefore developed a smart, reliable, low-cost control system become the main
4、problem.With the rapid development of science and technology, measurement and control of the monolithic status continues to deepen. According to the current demand, a microcontroller as the core control traffic lights system. The the microcontroller traffic light control system mainly by the STC89C5
5、1 microcontroller, LED traffic light indicator, LED countdown, an emergency button processing module. In addition to basic traffic lights, the system also has the access time manually set the countdown display, night mode, the occurrence of the green channel of the emergency vehicles and other relat
6、ed functions. Simulation results show that the system can be simple, economic, effectively ease traffic congestion, improve traffic junction capacity. 【Key Words】 single-chip traffic lights LED Timer counter Digital tube目录1 绪论11.1 交通灯历史背景11.1.1交通灯的定义11.1.2 交通灯的发展历史11.2 研究交通灯的意义21.3 研究内容22系统的方案与论证32.
7、1 设计任务32.2系统总体设计方案52.2.1 系统控制模块52.2.2 系统显示模块52.2.3 系统按键模块62.2.4 显示驱动模块62.2.5 系统电源模块63 原理简介63.1 STC89C51单片机简介63.1.1 STC89C51单片机引脚功能73.1.2 控制引脚83.1.3 输入/输出引脚83.2 单片机最小系统93.2.1 时钟电路93.2.2.复位电路103.2.3 显示原理103.3 74HC245简介114 系统硬件设计134.1 系统的总构成134.2 系统总电路145 系统软件设计155.1 主函数流程图155.2 子函数程序流程图155.2.1 外部中断155
8、.2.2 定时器中断166 调试186.1 软件调试186.2 硬件调试18参考文献19附录20程序20系统实物图30致谢31编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共1页1 绪论1.1 交通灯历史背景1.1.1交通灯的定义交通信号指示灯一般由红灯、黄灯、绿灯组成；红灯表示禁止通行；绿灯表示允许通行、黄灯表示警示的含义。依据其形式、用途不同分为机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路交叉道口信号灯等。1.1.2 交通灯的发展历史十九世纪中叶，当时包括英国在内的部分欧洲国家已经普及了马车，但却并没有指导
9、行人与马车通行的信号指示设备，因此无论是在山间小路还是市中心的繁华大道上，马车轧人的事故经常出现，这不仅对行人的安全造成了危害，更会经常造成交通混乱、拥堵的现象。1868年12月10日，历史上第一盏交通信号灯出现，在这盏灯下必须要站立一名手持长杆的警察，通过皮带拉拽提灯进行颜色的转换，后来还在这盏信号灯的中间加装了红、绿两色的灯罩，前面有红、绿两块玻璃交替进行遮挡，白天不点亮煤气灯，仅以红、绿灯罩的切换引导人们前进或停止，夜晚则将煤气灯点燃，照亮红、绿两色灯罩。1869年1月2日，仅仅诞生23天的第一盏交通信号灯便突然爆炸损毁了，但这个仅有23天生命的信号灯却点燃了整个欧洲乃至整个世界开发交通
10、信号灯的激情，不久之后，各式各样的交通信号灯便如雨后春笋般出现了。在“后煤气信号灯”时代，有些欧洲国家开始在道路上设置执勤警察以及可翻转的标识。1912年，美国盐湖城一名叫做Lester Wire的警员发明了第一盏电动交通信号灯。1914年8月5日，美国交通信号灯公司在Lester Wire发明的交通信号灯基础上进行了改进，并在顶部安装了一个蜂鸣器。1917年，美国盐湖城街道上首次出现了相互关联的交通信号系统，由一个岗亭内的警员统一控制颜色的转换。1920年，美国密歇根州底特律一位名叫William Potts的警官在当时交通信号灯的基础上再次进行了改进，研制出了一种四面三灯的多功能交通信号灯
11、，这种信号灯共分为四面，每面均竖立排列三盏灯，当时它的排列形式与功能已经与我们现在所熟知的信号灯大同小异，红灯与绿灯表示停止与通过，黄灯则表示“谨慎”。1922年3月，Garrett Morgan发明了一种完全独立的手摇式交通信号系统。 1936年，在澳大利亚墨尔本的道路上出现了一种名为Marshalite的交通信号指示系统。1963年，加拿大多伦多市的街道上第一次出现了一套用计算机芯片控制的完整交通信号系统。上世纪90年代，美国部分地区开始引进带有计时器的交通信号灯。可以说，在近百年的发展中，道路交通信号控制系统经历了无感应控制到有感应控制、手动控制到自动控制再到智能控制、单点控制(点控)到
12、干线控制(线控)再到区域控制和网络控制(面控)的过程，现在正出现基于物联网的智能交通控制系统1。1.2 研究交通灯的意义2013年1月1日，我国开始实行最新的机动车驾驶証申领和使用规定，有关部门对于新规定的解释中明确提到：“抢黄灯属于违反道路交通信号灯通行的行为，将对驾驶人处20元以上200元以下罚款，并记6分。”新规定一经出台便触动了机动车驾驶员们的神经，许多司机在路口恰好遇到黄灯时往往不知所措，以往为司机们“提醒儿”的黄灯如今成了人见人畏的“违章陷阱”。由于不少司机纷纷“中招”，新规定也因此引发了许多争议，直到公安部近日称将暂时不对闯黄灯的行为做出处罚之后，这次由黄灯引发的风波才算逐渐平息
13、。当前，大量的交通信号灯电路正向着数字化、小功率化、多样化、多值化的方向发展。随着社会经济的发展，人们的生活水平不断提高，城市交通问题越来越引起人们的关注。人们越来越期待更加方便、畅通的出行环境；人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。1.3 研究内容本系统采用STC89C51单片机为控制核心，来设计交通灯控制器，进行交通灯路口的管理。它用简单的硬件电路模拟交通灯信号灯的交替变换，实现红绿灯循环点亮。用LED数码管作为倒计时指示，通行指示灯采用发光二极管，LED显示动态扫描，以节省端口，特殊紧急车辆通行采用实时中断完成。实时的控制当前交通灯时间使LED显示器进行倒计
14、时工作并与状态灯保持同步;设计紧急绿色通道，禁止所有路口通行。使紧急车辆如120、119等车辆安全快速通行;针对2013年新的交通规则，设计黄灯闪烁时，加蜂鸣器起到提示路人和司机采取安全措施，在保持交通安全的同时最大限度的提高交通的顺畅交替运行;同时增加交通灯的夜间模式，使交通灯在夜间黄灯亮以警示司机和路人，关闭LED数码管。大大提高交通运输的运行效率，还可以减少交通事故，节省能源消耗。2系统的方案与论证2.1 设计任务在交通十字路口，分为东西方向和南北方向，在任一时刻最多只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行和禁行方向对换。其具体状态如下图所示。红色表示禁止
15、通行，绿色表示通行，黄灯表示敬告车俩和行人注意安全。十字路口整体设计如图2-1所示：图2-1 整体设计状态一：东西方绿灯亮，表示东西方向行人和车辆通行；倒计时30秒，东西方向绿灯灭，南北方向红灯亮，东西方向黄灯闪烁5秒。切换到下一状态。其状态图如下图2-2所示：图2-2 红绿灯东西通行状态图状态二：南北方向绿灯亮，表示南北方向行人和车辆通行；倒计时30秒，南北方向绿灯灭，东西方向仍为红灯亮，东西方向黄灯闪烁5秒。切换到下一状态。其状态图如下图2-3所示：图2-3 红绿灯南北通行状态图状态三：当为白天正常模式下，为上述四种状态循环切换。当为紧急状态时，需要为紧急车辆和路人提供绿色通道时，东西南北俩个方向均禁止通行；另外当为夜间模式时，使四个路口的交通灯为黄色，均通行警示车辆和行人慢行注意安全。状态图如下图2-4所示：图2-4 红绿灯特殊状态状态图综上所述：整个交通灯的状态可由下表2.1图所示： 表2.1 交通灯状态表2.2系统总体设计方案根据整个系统的设计要求，本系统采用模块化设计。整个系统主要包括控制模块、显示模块、
