基于单片机的交通信号灯控制.

广东交通职业技术学院毕业论文题目：基于单片机的交通信号灯控制学院：计算机工程学院专业：交通安全与智能控制学生姓名:詹奕凡指导教师：曹成涛开题日期2010年09月02日设计期限2010年09月02日起2010年10月10日止答辩日期2010年10月21日广东交通职业技术学院毕业设计（论文）指导教师评语指导教师评语：指导教师评定成绩：指导教师签名年月日广东交通职业技术学院毕业设计（论文）答辩评语答辩委员会评语：答辩成绩：答辩小组组长签名年月日摘要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用越来越普遍，同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是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，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。靠的是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统主要采用89系列单片机AT89C51，实现了通过AT89C51芯片的P0、P2口设置红、黄、绿灯燃亮时间的功能；显示时间通过AT89C51的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3来选择数码管；通过P0.1、P0.2、P0.3P0.4、P0.5、P0.6、P0.7口输出控制七段数码管显示，系统实用性强、操作简单、扩展性强。关键字：单片机AT89C51LED七段数码管IVAbstractInrecentyears,withrapiddevelopmentofscienceandtechnology,single-chipmicrocomputerapplicationofmoreandmorepopular,drivingrapidchangesintraditionalcontrolupdates.Inreal-timedetectionandautomaticcontrolofsinglechipcomputerapplicationsystem,theMCUisoftenusedasacorecomponenttoonlySCMknowledgeisnotenough,shouldalsobebasedonspecifichardwarestructure,aswellasthespecificfeaturesoftheapplicationobjectsoftware,beimproved.Vehicleshuttleatthecrossroads,pedestrianbustling,trafficlane,onewalkway,methodical.Istheautomaticcommandsystemoftrafficlights.Manytrafficlightscontrolmode.Thissystemmainused89seriessingletabletsmachineAT89C51,implementationhasthroughAT89C51chipofP0,andP2mouthsetred,andyellow,andgreenburninglittimeoffunction;displaytimethroughAT89C51ofP1.0,andP1.1,andP1.2,andP1.3toselectdigitaltube;throughP0.1,andP0.2,andP0.3P0.4,andP0.5,andP0.6,andP0.7mouthoutputcontrolsevensegmentdigitaltubedisplay,Systempracticalitystrong,andoperationsimple,andextendedsexualstrong.Keyword:SCMAT89C51;LEDsevensegmentdigI目录右对齐第1章前言......................................................11.1研究背景来源...............................................11.3市场需求………………………………………………………………错误!未定义书签。第2章交通控制灯硬件设计……………………………………………………32.1总体设计…………………………………………………………………32.2单片机最小系统…………………………………………………………32.2.1振荡电路…………………………………………………………32.2.2复位电路…………………………………………………………42.2.3单片机简介…………………………………………………………52.2.4单片机最小系统……………………………………………………72.3显示及及其倒计时功能……………………………………………………8第3章交通信号灯设计方案.......................................113.1设计要求...................................错误!未定义书签。3.2基本原理……………………………………………………………………123.3交通信号控制电路图……………………………………………………12第4章交通信号灯软件设计…………………………………………………….134.1延时设计…………………………………………………………………..134.2显示原理……………………………………………………………………134.3程序源代码…………………………………………………………………13设计感想…………………………………………………………………………18参考文献………………………………………………………………………19附表1元件清单………………………………………………………………….20第1章前言1第1章前言城市交通矛盾的日益突出,已开始影响城市的发展,为了解决这个问题,专家提出了许多建议,如限制私人购车,增加道路宽度,建立交桥,发展城市轨道交通等等。这些措施和办法虽然短期内也能缓解交通压力,但从长远来看,城市的空间毕竟是有限的,这些办法除了需要大量的资金支持外,还要付出惨重的代价。这些问题在北京、上海、广州这样的一线城市就显得更加突出。就拿广州来说塞车的现象十分严重，一到节假日这个问题就突现出来。而造成这个原因除了车的数量多外之还有一个比较重要的原因就是十字路口交通信号灯的设计不够完善。那么解决城市拥堵的最科学又行之有效的途径在哪里呢?最行之有效的良方或许就是大力发展智能化交通。出现双向绿波，实现道路尽量，甚至不出现交通堵塞，使车辆在连升路上行驶畅通无阻。1.1研究背景来源19世纪初，在英国中部的约克城，红、绿装分别代表女性的不同身份。其中着红装的女人表示我已结婚，而着绿装的女人则是未婚者。后来，英国伦敦议会大厦前经常发生马车轧人的事故，于是人们受到红绿装启发。1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德·哈特设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯--煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。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。不幸的是只面世23天的煤气灯突然爆炸自灭，使一位正在值勤的警察也因此断送了性命。从此，城市的交通信号灯被取缔了。直到1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过，这时已是“电气信号灯”。稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继重新出现了交通信号灯。随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，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。广东交通职业技术学院毕业论文2黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，他怀着“科学救国”的抱负到美国深造，在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯而正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一身冷汗。回到宿舍，他反复琢磨，终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族，遍及全世界陆、海、空交通领域了。中国最早的马路红绿灯，是于1928年出现在上海的英租界。从最早的手牵皮带到20世纪50年代的电气控制，从采用计算机控制到现代化的电子定时监控，交通信号灯在科学化、自动化上不断地更新、发展和完善。1.2市场需求随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。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。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、广州等地出现了交通超负荷运行的情况，交通事故的问题也越来越严重。广州就是一个很好的例子，近年来广州飞速发展，外来人口不断增加，私家车增长速度更是惊人，交通问题越来越收到大家的关注。因此设计出一套完善的交通灯控制系统是迫切需要的。第2章交通控制灯的硬件设计3第2章交通控制灯的硬件设计硬件设计是整个系统的基础，要考虑的方方面面很多，除了实现交通灯基本功能以外，主要还要考虑如下几个因素：①系统稳定度；②器件的通用性或易选购性；③软件编程的易实现性；④系统其它功能及性能指标；因此硬件设计至关重要。现从各功能模块的实现逐个进行分析探讨。2.1总体设计本设计以单片机为控制核心，采用模块化设计，共分以下几个功能模块：单片机控制系统、状态显示、倒计时模块等。单片机作为整个硬件系统的核心，它既是协调整机工作的控制器，又是数据处理器。它由单片机振荡电路、复位电路等组成。状态显示，开关键盘输入交通灯初始时间，通过单片机P1输入到系统。系统采用双数码管倒计时计数功能，最大显示数字99。友好的人机界面、灵活的控制方式、优化的物理结构是本设计的亮点。2.2单片机最小系统2.2.1振荡电路AT89C51是内部具有振荡电路的单片机，只需在18脚和19脚之间接上石英晶体，给单片机加工作所需直流电源，振荡器就开始振荡起来。振荡电路就为单片机工作提供了所需要的时钟脉冲信号，是单片机的内部电路、单片机的内部程序（若有）开始工作。振荡电路不工作，整个单片机电路都不能正常工作。AT89C51常外接6MHz、12MHz的石英晶体，18脚和19脚分别对地接了一个20pF的电容，目的是防止单片机自激。若从18脚输入外部时钟脉冲，则19脚接地。如图2-1广东交通职业技术学院毕业论文2图2-12.2.2复位电路复位电路就是在RST端（9脚）外接的一个电路，目的是使单片机上的电开始工作时，内部电路从初始状态开始工作，或者在工作中人为让单片机重新从初始状态开始工作。在时钟工作的情况下，只要复位引脚高电平保持在两个机器周期以上的时间，AT89C51便能完成系统重置的各项工作，使得内部特殊功能寄存器的内容均被设置成已知状态，并且从地址0000H处读入程序代码而执行程序。单片机最小系统电路如图2-2所示。图2-2第2章交通控制灯的硬件设计142.2.3单片机的简介单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机是一种集成电路芯片,采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算,逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU),随机存取数据存储器(RAM),只读程序存储器(ROM),输入输出电路(I/O口),可能还包括