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1、 2014届本科生毕业设计分类号：TP368.1 题目：基于单片机AT89C51的交通灯控制器的设计某：建猛学号：2010080870学院：机械与电子工程学院专业：自动化指导教师职称：胡波明指导教师职称：助教硕士 工程师2014-05-11 / 摘 要 本文采用AT89C51单片机芯片为核心控制器件设计的交通灯控制器，该系统主要包括单片机最小系统，按键，数码管显示，交通灯演示系统。系统主要具有有人行道，交通灯的根本功能，倒计时，紧急情况处理，根据具体情况手动控制等功能。通过AT89C51并接数码管和发光二极管来实现交通灯的变化规律，P1口设置红，绿灯点亮时间功能的实现;红绿灯循环点亮，倒计时剩
2、余10秒时黄灯闪烁警示。本系统的研发周期短，可靠性高，实用性，操作简单，维护方便，扩展功能强大。本系统软硬件相结合，通过Proteus软件仿真，根本实现了交通信号灯的模拟。关键词：AT89C51；数码管；交通灯控制器ABSTRACTIn this paper, AT89C51 chip as the core control device design traffic light controller, the system includes smallest single-chip system, keyboard, digital display, traffic lights demon
3、stration system. System mainly has a sidewalk, the basic functions of traffic lights, countdown, emergency treatment, according to the specific circumstances of manual control and other functions. And connected via AT89C51 LED digital tube and realized traffic lights change, P1 port settings of red,
4、 green lighting time function is implemented; traffic light cycle light, countdown 10 seconds remaining yellow flashing warning. The system development cycle is short, high reliability, practicality, simple operation, easy maintenance, expansion and powerful. This system bines hardware and software,
5、 Through the Proteus Software Simulation,the basic realization of traffic lights simulation.Keywords: AT89C51; System; Digital pipe; Traffic light controller目 录绪 论11.整体方案设计21.1 方案分析21.2 方案确立32.系统的硬件设计32.1设计原理及方法32.2 AT89C51单片机最小系统42.2.1 复位电路42.2.2 时钟电路42.2.2 EA脚的功能及接法52.3其它硬件模块介绍及连接72.3.1 倒计时显示模块72.
6、3.3 按键控制模块92.3.4 电源模块103.系统的软件设计103.1系统相关参数计算103.1.1 T0的计数初值103.1.2 倒计时显示的理论分析103.1.2 交通灯状态显示的理论分析113.2系统主程序设计114.系统的Proteus软件仿真124.1 Proteus仿真图124.2 Proteus仿真的结果分析12完毕语14参考文献14致 15附录：程序源代码16绪 论随着人口的迅速增长，道路资源的有限性和交通工具爆炸性的开展，城市交通正面临着严峻考验，因此造成日益严重的交通问题，每天的交通拥堵成了家常便饭但又不得不忍受。在这种情况下，与我国城市道路交通的实际情况相结合，开发出
7、适合我们自身特点的智能信号灯控制系统已成为一个主要的任务。一个好的交通灯控制系统，将给道路拥堵，违章行驶等方面给予技术创新。随着电子技术的开展，采用单片机技术，能够智能管理交通灯，已成为目前广泛使用的方法。在人类的生活，工作环境中，交通扮演着极其重要的角色，人们的出行与交通时时刻刻打着交道。城市交通控制系统是基于城市交通信号控制技术为主导的开展，与汽车行业的开展并行。在其开展的不同阶段，由于交通出现的各种矛盾，人们总是试图把各个历史阶段的最新科技成果应用到交通自动控制中，从而促进交通自动控制技术不断开展。早在1850年，城市穿插路口处平安和拥堵问题引起人们的关注，全球第一个自动交通灯诞生，翻开
8、城市交通控制的序幕。在1868年，英国工程师娜奕特在伦敦西部威斯敏斯特街口安装一个红色和绿色煤气照明灯，用来控制穿插路口的马车通行，但一次煤气爆炸事故致使交通信号灯消失了近半个世纪。 1914年，美国克利夫兰，纽约和芝加哥重新出现的交通信号灯，他们使用电动驱动，与现在意义的交通信号灯几乎是一样的。随着时代的开展，各种运输方式和交通管制的需要，第一光名副其实的三色灯红，黄，绿出生于1918年。它的周围是三色圆形投影机被安装在纽约市五号街一座高塔上，由于它的诞生，城市交通大大改善。 在近一个世纪的开展，道路交通信号控制系统经历了一个手动到自动，从固定到灵活配时，从无感应控制到有感应控制，从单点控制
9、到干线控制，从区域控制到网络控制的长期过程。 交通网络是城市的动脉，是一个城市的生活经济水平，工业文明的象征。交通关系到人民对财产，平安和时间相关的利益。凭借优良科学的交通控制技术对资源物流和人们出行是非常有价值的，确保交通平安线的畅通，才能确保舒适的出行，物流按时到位，甚至是生命通道延伸。为了确保平安，高效的交通秩序，除了制定一系列的交通规那么，而且还必须通过一定的技术手段来实现。随着单片机和传感器技术的迅速开展，自动检测领域发生了翻天覆地的变化，交通自动检测控制研究已经取得了显着的进步，必将以其优良的性能价格比，逐步取代传统的交通控制措施。1. 整体方案设计1.1 方案分析 交通灯一般设在
10、城市道路的十字路口，可以分为东西方向主干道和南北方向次干道，东西南北四个路口均设有有红绿黄3种灯和1个二位数码显示管。在某一时刻规定只有一个方向可以通行，另一方向被禁行，状态经过一定的过渡时间，将通行方向和禁行方向相互对换。其具体状态如下列图所示。白色表示灭。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图1：图1 交通灯状态图东西方向主干道红灯灭，同时绿灯亮，南北方向次干道黄灯灭，同时红灯亮，倒计时显示60秒。在此种状态下，东西方向主干道允许通行，南北方向次干道制止通行。东西方向主干道绿灯灭，同时黄灯闪烁，南北方向次干道红灯亮，倒计时显示10秒。在此种状态下，除了正在通行中的车
11、辆外，其他所有的车辆都应该等待状态转换。南北方向次干道红灯灭，同时绿灯亮，东西方向主干道黄灯灭，同时红灯亮，倒计时50秒。在此种状态下，东西方向主干道制止通行，南北向允许通行。南北方向次干道绿灯灭，同时黄灯闪烁，东西方向主干道红灯亮，倒计时10秒。在此种状态下，除了正在通行中的车辆外，其他所有车辆都应该等待状态转换。1.2 方案确立本设计系统以AT89C51单片机为控制核心，连接成最小系统，由倒计时显示模块、交通灯显示模块、按键开关控制模块组成。软件局部使用的是C 语言编程，由软件设置交通灯的初始时间，东西方向主干道通行60秒，南北方向支干道通行50秒，数码管采用动态显示，P0口送字形码，P2
12、口送字位选通信号，通过单片机的P1口控制各种信号灯的点亮与熄灭，采用中断方式实现各按键的功能。2. 系统的硬件设计2.1 设计原理及方法本设计采用模块化的分层次设计方法，以单片机AT 89C 51为控制核心，连接成最小系统，由倒计时显示模块、交通灯显示模块、按键开关控制模块等组成。系统的总体框图如下所示。 图2 交通灯控制器框图本系统采用AT89C51单片机及外围器件构成最小控制系统，12个发光二极管分成4组红绿黄三色灯构成信号灯指示模块，4个数码管东西南北方向各一个构成倒计时显示模块，通过四个按键、模拟控制交通灯东西通行，南北通行，返回，紧急情况各个交通灯工作情况之间相互转化。2.2 AT8
13、9C51单片机最小系统单片机最小系统一般有晶振、复位、电源、系统的输入控制、输出显示，以及其他外围模块(如通信、数据采集等)等模块组成。2.2.1 复位电路单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。具体数值可以由RC电路计算出时间常数。复位电路由手动复位和上电复位两局部组成。1上电复位电路要求接通电源后，通过外部电容充电来实现单片机自动复位操作。上电瞬间RESET引脚获得高电平，随着电容的充电，RERST引脚的高电平将逐渐下降。RERST引脚的高电平只要能保持足够的时间2
14、个机器周期，单片机就可以进展复位操作。2手动复位：手动复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。单片机复位期间不产生ALE和PSEN信号，即ALE=1和PSEN=1。这说明单片机复位期间不会有任何取指操作。图3 单片机手动复位电路2.2.2 时钟电路 单片机系统里都有晶振，在单片机系统里晶振作用非常大，全称叫晶体振荡器，它结合单片机部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片机的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。单片机晶振的作用是为系统
15、提供根本的时钟信号。单片机的时钟电路由外接的一只晶振和两只起振电容，以及单片机部的时钟电路组成，晶振的频率越高，单片机处理数据的速度越快，系统功耗也会相应增加，稳定性也会下降。单片机的时钟电路设计有两种方式，一种是部时钟方式，一种是外部时钟方式。在部时钟方式下单片机部的高增益、反相放大器通过XTAL1、XTAL2外接作为反应元件的外部晶体管振荡器与电容组成的并联谐振回路构成一个稳定的自激振荡器，向部时钟电路提供振荡时钟。振荡器的频率主要取决于晶体的振荡频率。外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机。此方式常用于多片单片机同时工作，以便于各单片机的同步。一般要求外部信号高电平的持续时间大于20s，且为频率低于12MHz的方波。本设计采用部时钟方式，单片机系统常用的晶振频率有6MHz、110592MHz、12MHz、本系统采用110592MHz晶振，电容选22pF或30pF均可。图4 单片机时钟电路2.2.2 EA脚的功能及接法AT89C51
