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1、基于单片机的智能交通灯控制系统设计与实现XXXXXX毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计基于单片机的智能交通灯控制系统设计与实现是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名： 日期： 年 月 日基于单片机的智能交通灯控制系统设计与实现摘 要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。十字路口车辆穿梭，行人熙
2、攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用STC89C52RC单片机以及单片机最小系统和74HC245电路以及外围的按键和数码管显示等部件，设计一个基于单片机的交通灯设计。设计通过两位一体共阴极数码管显示，并能通过按键对定时进行设置。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。关键词：交通灯；单片机；显示；计时；车流量Design and implementation of intelligent traffic lights control based on MCUAbstractIn recent year
3、s along with the rapid development of science and technology, SCM applications are continually deepening, and promote the traditional control detection technology is updated. In real-time detection and automatic control of the microcomputer application system, the microcontroller is often used as a
4、core component, only SCM knowledge is not enough, should be based on specific hardware structure of hardware and software combination, to be perfect.Crossroads shuttle vehicles, pedestrians bustling, car dealership traffic lane, people walkways, everything in good order and well arranged. So what to
5、 rely on to realize it in order? Is the traffic lights on the automatic command system. A lot of traffic signal control. This system uses STC89C52RC and 74HC245 system and the smallest transistor driving circuit and a periphery of the keys and digital tube display and other parts, a design based on
6、the single chip design of traffic lights. Design through one of two common cathode nixie tube display, and can be key to regular set. This system is practical, simple operation, strong expanding function.Keywords: Traffic light，SCM，Display，Timing，Traffic flow目录1前言11.1本设计的目的及意义11.2本设计在国内外的发展概况及存在的问题2
7、1.3本设计应解决的主要问题32方案介绍32.1设计原理32.2方案选择42.3分析问题53硬件设计73.1系统硬件总电路构成:73.2单片机系统及其历史73.3单片机内部组成以及引脚介绍83.4单片机最小系统103.5 LED显示123.6数码管显示133.7信号显示驱动电路153.8键盘输入电路153.9红外接收原理164软件设计174.1定时器的设置184.2中断程序的设置185调试185.1断电调试185.2通电调试195.3功能部分的测试196结论20参考文献20谢辞22附录231前言当今社会，科技不断的发展，作为微控技术其中一部分的单片机也紧跟着脚步，正在迅速发展，普遍运用到了人们
8、生活的各个领域。它的出现使传统的控制技术发生了本质上的转变。可以说单片机的创造对于以往的控制技术来说就像是一场革命。无论在日常生活中，我们所用到的电饭煲，洗衣机，冰箱等等，还是在工业领域的自动化控制，电子领域的数据收集等等，都能看到单片机存在的身影，在微控领域占据了极高的地位。所以单片机的开发应用是高科技领域的一个里程碑。所以我们有必要更加深入掌握有关单片机的知识以及其应用技术。本文正是运用单片机来制作一个模拟的智能交通灯，通过此交通灯来智能控制十字路口的交通，有效、科学的控制引导过往的车辆和人流。11.1本设计的目的及意义本设计的目的是制作一个比较符合实际情况，价格低廉而不乏性能的交通灯智能
9、操控系统。通过对现在的交通灯的了解和研究，本人打算使用红外线检测传感、根据实际情景来改变智能化控制的技术。系统除了一般的交通灯的功能之外，还可以通过检测十字路口车的数量的多少来控制红绿灯时间的改变。不仅如此，除了自动控制红绿灯的变化之外，在紧急的特殊情况下，还可以手动的变换红绿灯来使一些特殊的车辆快速通过交通路口等。因为根据综合情况考虑到经济和实际运用等等，本人使用单片机来控制整个系统的运作，跟ARM这种功能等各方面更加完善的控制方案相比，单片机确实是无法比拟的。然而，正是因为如此，怎么通过单片机的设计来发挥出其最大的功效才能体现出本设计的难点所在。总的来说，本设计意义有如下4个方面：(a)用
10、单片机这个完善的控制系统在交通灯应用的这个方面来实现与运用。(b)从人性话的角度来设计交通灯。(c)探究全新的交通灯管理系统。(d)通过红外线传感器来检测车流量，以达到自动调整红绿灯时间的功能。这次除了运用单片机，还运用了可编程并行输入输出接口芯片当作中心件来完成交通灯控制器的设计，对交通十字路口路口进行管理。通过单片机来控制硬件电路，进行现实情况的模拟，实现红绿灯之间的转换，使之按次序点亮。通过LED数码管来显示倒计时的时间，红绿灯采用红、黄、绿3种发光二极管来显示，而特殊紧急车辆的通过通过实时中断来实现。用红外线作为检测车流量的方法，根据车流量的多少来智能的计算倒计时时间。1.2本设计在国
11、内外的发展概况及存在的问题现在，交通灯遍布在各个道路上，疏通交通、管理交通秩序全靠它。然而它确起始于上个世纪。早在1850年，城市交叉口处持续增多，对交通带来极大的不便，这个问题开始引起了大家的留意。在1868年英国的伦敦，开始了首次对交叉路口交通的控制，在那个时候，通过警察不断的更换其手上的旗子来指挥，这个控制的命令在当时叫作旗语。40年后，它被传到了美国的纽约，而且迅速的在传遍了全国。由于城市电气化的快速发展壮大，在1914年，俄亥俄州的克利夫兰市出现了世界上第一台通过电力来控制的交通信号灯。5年之后，纽约市开始将人工旗子控制的方式更换成电机控制的信号灯。在1923年的时候，Garrett
12、Morgan申请了专利Morgan交通信号灯，通用电气公司买了这个专利。9年后，电机控制信号灯取代了最后一个人工控制的旗子。由1920年至1970年将50年的过程中，电机驱动的信号灯在交通信号控制系统领域中成了主导的地位。以便能够使相邻的交叉口在一个交通信号系统当中，在设定的信号周期、相位差以及绿信比下正常运行，人们发明了“七条线缆”的连接方式，能够让相邻的信号灯在一个系统控制的模式下运行，尽管现在我们进入了新世纪，在某部分地方依然在使用这种根据七条线缆的连接方式。不仅如此，绝大多数在电机驱动的系统中所运用的术语，即使到了现在，微处理控制器依然在使用。在上个世纪60年代初，计算机被引进到交通信
13、号控制系统中。在1963年，第一个计算机控制的交通信号控制系统在加拿大的多伦多市安装，到了20世纪70年代，微处理器被普遍使用，相应的硬件和软件也逐渐发展起来。如今，交通控制变得越来越智能化，相信我们未来的交通必然是更加人性化，更加方便。自从交通灯出现以后，交通的管制变得更加有效，在疏导车辆、提升道路的流畅性、降低交通事故的发生率等方面有积极的影响。在1968年的时候，联合国出台了道路交通和道路标志信号协定，给每一种信号灯的作用给出了定义。绿灯代表通行的意思，看见绿灯的车辆能够通行，左转弯或者右转弯，要不然就是另外一个标志禁止某一种转向。左右转弯车辆的优先级比直行的车辆和在人行道通行的路人要低
14、。红灯表示禁行的意思，看见红灯的车辆应该在交通路口的停车线后停车。黄灯表示警告的意思，看见黄灯的车辆要停一停，在停车线后的车辆应该停止，不应该向前行驶，如果车辆已经非常靠近停车线却不能安全停车的时候可以通过。本设计的单片机控制交通灯就是基于信号灯。2存在的问题：现在，我国的交通灯一般安装交通路口，在显眼的地方通过红、黄、绿三种颜色的指示灯来指示。再增加一个倒数的数字显示器来指导车辆。在一般的正常的行车情况下，车辆分流可以发挥其作用，然而依据车辆行驶过程中出现的实际情况，发现有以下缺陷： a、两车道的车辆具有一样的倒计时时间，而在十字路口，正常是一个车道为主干道，车辆比副干道的要多，所以正常来说
15、时间应该比它要长一点。B、不能智能检测车流量，红绿灯倒计时时间不会根据车流量的多少而改变，从而导致交通拥挤等情况。1.3本设计应解决的主要问题本设计将设计并制作一个智能交通灯控制系统。设计的内容是：A、熟练掌握单片机的用法与最小系统的搭建。B、完成智能交通灯控制系统的硬件与软件设计。C、应具有智能判断车流量功能。D、应具有根据车流量智能设定红绿灯时间功能。E、在制作的单片机系统上实现所设计的功能，并完成演示。F、其他可扩展功能。目前，限制单片机智能交通灯设计的因素主要有以下两个：a、根据各道路路口车流量的大小自动调节通行时间，因为这个问题就关系到了通过运用什么技术来检测。正常情况下车流量检测器通过传感器加单片机，再加上一些其他器件来运行。考虑到整体情况，本人这次用红外线来检测车流量。b、考虑特殊车辆通行情况，设计紧急切换开关。例如消防车、救护车、警车等等，遇到这些紧急情况的话就要考虑到这些车辆的迅速通行，因为这都是性命攸关的时刻，所以设计紧急切换开关是必须的。而这个紧急切换开关就关系到了程序的设计，这个问题的实现难度对于本人来
