精品基于单片机的十字路口交通灯的控制系统设论文

酒泉职业技术学院毕业设计（论文）11级机电一体化专业题目：基于单片机的十字路口交通灯控制系统设计毕业时间：学生姓名：指导教师：班级：2013年12月25日酒泉职业技术学院2014届各专业毕业论文（设计）成绩评定表姓名班级专业指导教师第一次指导意见年月日指导教师第二次指导意见年月日指导教师第三次指导意见年月日指导教师评语及评分成绩：签字（盖章）年月日答辩小组评价意见及评分成绩：签字（盖章）年月日教学系毕业实践环节指导小组意见签字（盖章）年月日学院毕业实践环节指导委员会审核意见签字（盖章）年月日说明：1、以上各栏必须按要求逐项填写。2、此表附于毕业论文(设计)封面之后1目录摘要..................................................................1一、单片机交通控制系统的选题背景......................................1二、单片机交通控制系统总体设计........................................1（一）通行方案设计.................................................2（二）功能要求.....................................................31.倒计时显示...................................................32.紧急处理.....................................................3三、系统硬件电路的设计................................................3（一）最小系统设计.................................................31.单片机的概述.................................................32.STC89C51芯片最小系统........................................4（二）外围硬件构成.................................................51.数码管显示电路...............................................52.LED显示电路..................................................53.紧急按键控制.................................................6（三）系统原理图...................................................6四、系统软件程序的设计................................................7（一）程序设计流程.................................................71.主体流程图...................................................72.LED交通灯显示流程图..........................................82.数码管显示流程图.............................................8（二）理论基础知识.................................................91.定时器基本原理...............................................92.定时器初值计算...............................................9五、仿真与调试.......................................................10(一)proteus软件仿真..............................................101.proteus软件的认识...........................................102.交通灯仿真电路..............................................103.proteus仿真状态.............................................11(二)硬件调试......................................................111.元件清单....................................................112.实物图......................................................123.调试运行....................................................12参考文献.............................................................13结论................................................................14致谢.................................................................15附录一...............................................................16附录二...............................................................221基于单片机的十字路口交通灯控制系统设计摘要：交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。要保证高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的科技手段加以实现。本设计中交通灯控制系统由STC89C51单片机、交通灯显示、LED倒计时、紧急处理等模块组成。系统除基本交通灯功能外，还具有通行时间可倒计时显示、急车强行通过等相关功能。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：交通控制；STC89C51；倒计时显示一、单片机交通控制系统的选题背景随着人口快速的增多，交通工具的爆炸性的发展，以及道路资源的有限性，交通控制就应运而生，在人类的生活、工作环境中，交通扮演着极其重要的角色，人们的出行都无时无刻与交通打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展带动整个交通运输的发展，从而催生了单独的交通控制学问与管理机构。现代人类科学技术，特别是电子科学技术的发展和成熟能比较好的解决系统在建立中硬件、软件方面要求的技术难题。目前，交通控制方面的研究能完全实现自动智能化，甚至将整个区域整合成一个统一的系统范围，还能根据正常时段以及特定突发时段的情况进行科学的自动调整。二、单片机交通控制系统总体设计单片机设计交通灯控制系统，可用单片机直接控制信号灯的状态变化，指挥交通的具体通行。当然，接入LED数码管就可以显示倒计时，以提醒行使者，更具人性化。据此，本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统，由按键设置模块等产生输入，信号灯状态模块、LED倒计时模块接受输出。系统的总体框图如图1所示。系统进入正常工作状态，执行交通图1控制总图2灯状态显示控制，同时将倒计时数据输入到LED数码管上实时显示。在此过程中还要实时检测紧急按键信号，以达到对异常状态进行实时控制的目的。（一）通行方案设计设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下图所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。交通状态从状态1开始变换，直至状态4然后循环至状态1，周而复始，即如图2所示：图2交通灯状态图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：（1）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30秒。此状态下，东西向禁止通行，南北向允许通行。（2）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。（3）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30秒。此状态下，东西向允许通行，南北向禁止通行。（4）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。3（二）功能要求本设计能模拟基本的交通控制系统，用红绿黄灯分别表示禁行、通行和等待的信号，还能进行倒计时显示等功能。1.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一种方法。2.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，就可达到此目的。三、系统硬件电路的设计实现本设计要求的具体功能，可以选用STC89S51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，8个LED东西南北各两个构成倒计时显示模块，以及一个紧急按键。（一）最小系统设计1.单片机的概述单片微型计算机简称单片机，又称微控制器，嵌入式微控制器等，属于第四代电子计算机。它把中央处理器、存储器、输入/输出接口电路以及定时器/计数器集成在一块芯片上，从而具有体积小、功耗低、价格低廉、抗干扰能力强且可靠性高等特点，因此，适合应用于工业过程控制、智能仪器仪表和测控系统的前端装置。正是由于这一原因，国际上逐渐采用微控制器(MCU)代替单片微型计算机(SCM)这一名称。“微控制器”更能反映单片机的本质，但是由于单片机这个名称已经为国内大多数人所接受，所以仍沿用“单片机”这一名称。单片机的主要特点有：（1）具有优异的性能价格比。（2）集成度高、体积小、可靠性高。4（3）控制功能强。（4）低电压，低功耗。STC89C51是宏晶科技的STC89系列单片机。STC89系列单片机也是MCS-51系列单片机的派生产品，近几年受到市场的追捧。DIP—40封装系列与标准80C51完全兼容。STC89系列的ISP功能可通过232接口和PC的串口连接，在线下载程序。它的开发手段简单，无需仿真器。这一特性避开了以往学习单片机时对仿真器的依赖，极大的简化了学习和开发手段。故本设计采用STC89C51单片机。2.STC89C51芯片最小系统一个最简单的单片机系统包括晶振电路、复位电路，如图3所示。（1）时钟电路首先介绍一下单片机的晶振电路，即时钟电路。单片机的工作流程，就是在系统时钟的作用下，一条一条地执行存储器中的程序。单片机的时钟电路由外接的一只晶振和两只起振电容，以及单片机内部的时钟电路组成，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。单片机系统常用的晶振频率有6MHz、11．0592MHz、12MHz、本系统采用11．0592MHz振，电容选30pF。（2）复位电路系统刚上电时，单片机内部的程序还没有开始执行，需要一段准备时间，也就是复