交通灯控制电路设计
交通灯控制电路的设计（实验报告）
交通信号灯控制电路的设计一、设计任务与要求1、任务用红、黄、绿三色发光二极管作为信号灯，设计一个甲乙两条交叉道路上的车辆交替运行，且通行时间都为25s的十字路口交通信号灯，并且由绿灯变为红灯时，黄灯先亮5s，黄灯亮时每秒钟闪亮一次。
2、要求画出电路的组成框图，用中、小规模集成电路进行设计与实现用EAD软件对设计的部分逻辑电路进行仿真，并打印出仿真波形图。
对设计的电路进行组装与调试，最后给出完整的电路图，并写出设计性实验报告。
二、设计原理和系统框图（一）设计原理1、分析系统的逻辑功能，画出其框图交通信号灯控制系统的原理框图如图2所示。
它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。
秒脉冲信号发生器是该系统中定时器和该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。
图1 交通灯控制电路设计框图图中：Tl：表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25s，即车辆正常通行的时间间隔。
定时时间到，Tl=1,否则，Tl=0.Ty：表示黄灯亮的时间间隔为5s。
定时时间到，Ty=1,否则，Ty=0。
St：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。
它一方面控制定时器开始下一个工作状态的定时，另一方面控制着交通信号灯状态转换。
2、画出交通信号灯控制器ASM图（1）甲车道绿灯亮,乙车道红灯亮。
表示甲车道上的车辆允许通行,乙车道禁止通行。
绿灯亮足规定的时间隔TL时控制器发出状态信号ST转到下一工作状态。
（2）乙车道黄灯亮乙车道红灯亮。
表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行已过停车线的车辆继续通行乙车道禁止通行。
黄灯亮足规定时间间隔TY时控制器发出状态转换信号ST转到下一工作状态。
（3）甲车道红灯亮乙车道绿灯亮。
表示甲车道禁止通行乙车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时 控制器发出状态转换信号ST转到下一工作状态。
交通灯控制电路综合设计实验
放风筝小学生二年级作文7篇放风筝是清明时节人们所喜爱的一项活动，此时的气候风向也非常适宜放风筝。
下面是小编为大家整理的放风筝小学生二年级作文7篇，仅供参考，欢迎大家阅读借鉴。
放风筝小学生二年级作文1星期天下午，阳光明媚，微风吹拂，天气格外温暖，我的心情也很好，因为叔叔要带我去放风筝。
我和叔叔一路走一路说笑着，不知不觉就来到了广场。
广场上的人可真多呀!很多人都在放风筝。
天上的风筝一个比一个飞得高，像鸟儿一样在空中自由地盘旋。
看着一个个高高飞起的风筝，我的心痒痒的，已经有些迫不及待了。
我是第一次放风筝，所以需要身为高手的叔叔示范一次。
只见叔叔拉着风筝线边跑边慢慢放线，不一会儿，风筝便高高地飞了起来。
看着叔叔的示范，我觉得我会放风筝了。
于是，我学着叔叔的样子慢慢放线。
因为我总站在原地，风一停，风筝就会掉下来。
这时，叔叔对我喊：“跑，跑起来!”听了这话，我立马在广场上跑起来，风筝果然如叔叔说的那样飞了起来。
但是广场上放风筝的人太多了，我一放开跑，风筝线就和别人的风筝线缠在一起。
叔叔赶紧过来帮我解开风筝线，并教了几种方法避开别的风筝。
我又重新开始放，这次很顺利，风筝飞得很高。
我仰望我的风筝，它像鸟儿一样在湛蓝的天空中飞翔，和其他风筝一起，让这场空中舞会变得热闹非凡。
望着天空飞舞的风筝，我不禁想到，有时我们就像那风筝，总想飞得更高更远，可总被拿着风筝线的父母紧紧拽着，可换个角度想，没有了父母的帮助，我们怎会高高飞起?放风筝小学生二年级作文2星期天下午，秋高气爽，微风习习，我兴高采烈地和妈妈去太子山公园放风筝我的风筝是金鱼形状的，它有一双圆溜溜的眼睛、淡蓝色的鱼鳞、金色的脑袋和金黄色的尾巴，非常惹人喜爱!我们来到太子山公园，看道人们三个一群五个一伙的在放风筝。
天上无颜六色、形态各异的风筝让人眼花缭乱，有展翅高飞的老鹰，有精美别致的脸谱，有喜气洋洋的猪八戒，还有拖着长长尾巴的蜻蜓……我一边欣赏，一边和妈妈找了一个空旷的地方放风筝。
交通灯控制电路设计
交通灯控制电路设计由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全、迅速地通行，在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。
红灯亮禁止通行;绿灯亮允许通行;黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠在禁行线外。
实现红、绿灯的自动指挥对城市交通管理现代化有着重要的意义。
一、设计目的1.掌握交通灯控制电路的设计、组装与调试方法。
2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。
二、设计任务与要求1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。
2.当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红灯。
3.主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s。
设计30s和20s 计时显示电路。
4.在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮5s的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，设置5s计时显示电路。
三、交通灯控制电路基本原理及电路设计实现上述任务的控制器整体结构如图4-2-4主干道信号灯支干道信号灯译码驱动电路主控制器时传钟感信器号计时器图4-2-4交通灯控制器结构图1(主控制器主控电路是本课题的核心，它的输入信号来自车辆的检测信号和30s、20s、5s 三个定时信号，它的输出一方面经译码后分别控制主干道和支干道的三个信号灯，另一方面控制定时电路启动。
主控电路属于时序逻辑电路，可采用状态机的方法进行设计。
主控电路的输入信号有:主干道有车A,1，无车A,0;支干道有车B,1，无车B,0;主干道有车过30s为L,1，未过30s为L=0;支干道有车过20s为S,1，未过20s为S,0;黄灯亮过5s为P,1，未过5s为P,0。
主干道和支干道各自的三种灯(红、黄、绿)，正常工作时，只有4种可能，即4种状态:主绿灯和支红等亮，主干道通行，启动30s定时器，状态为S; 0主黄灯和支红灯亮，主干道停车，启动5s定时器，状态为S; 1主红灯和支绿灯亮，支干道通行，启动20s定时器，状态为S; 2主红灯和支黄灯亮，支干道停车，启动5s定时器，状态为S。
交通灯控制电路设计
交通灯控制电路设计交通灯是城市交通管理的重要组成部分，通过交通灯控制电路来控制交通信号灯的亮灭，可以使交通流畅有序，提高交通效率和安全性。
下面将详细介绍交通灯控制电路的设计。
首先是输入接口部分。
交通灯控制电路可以通过光电传感器或者车辆探测器等装置来获取交通流量信息，并将其转化成电信号输入到控制电路中。
光电传感器一般采用红外线或激光来感应车辆的到来，车辆探测器则通过地感线圈感应车辆进入或离开的情况。
这些输入装置可以将车辆信息转化成电信号，为后续控制提供数据支持。
接下来是逻辑控制部分。
交通灯的控制有固定时间控制和可调控制两种方式，可以根据实际需要选择。
固定时间控制往往采用时序控制器来实现，时序控制器根据预设的时间来控制交通信号灯的亮灭。
可调控制则需要根据交通流量实时情况来动态调整交通信号灯的运行状态，可以采用微处理器或者PLC控制器来实现。
逻辑控制部分会根据输入接口的数据以及预设的控制规则进行相应的处理，控制交通信号灯的转换。
最后是输出接口部分。
输出接口部分主要是将控制信号转化成驱动交通信号灯的电信号。
交通信号灯一般有红、黄、绿三种颜色，分别表示停、警示和行。
通过驱动器来控制交通信号灯的亮灭状态，驱动器一般由继电器、晶体管等元件组成。
输出接口部分将逻辑控制部分产生的控制信号转化成驱动交通信号灯的电信号，实现交通信号灯的亮灭控制。
首先是稳定性。
交通灯控制电路应具有良好的稳定性，能够在各种环境条件下正常工作，不受外界干扰。
稳定性可以通过增加滤波电路和抗干扰设计来实现。
其次是可靠性。
交通灯是城市交通管理的重要设施，因此交通灯控制电路需要具备高可靠性，能够长时间稳定工作，减少故障率和维护成本。
再次是安全性。
交通灯控制电路在设计时需要遵循安全原则，确保交通灯的控制不会产生误操作，保证交通安全。
最后是灵活性。
交通灯控制电路应具备一定的灵活性，能够根据实际需要进行调整和扩展，以适应交通流量的变化和城市的发展。
综上所述，交通灯控制电路设计是一个涉及多个方面的复杂工程，需要根据实际需求和要求进行综合设计。
交通灯控制电路设计与制作
交通灯控制电路设计与制作交通灯控制电路设计与制作随着人口的不断增长和城市化的进程，各种交通工具的数量不断增加，交通技术的创新和发展也越来越受到关注。
交通灯是现代城市交通中非常重要的一种交通设施，它能够有效地控制车辆流量和行人行动，从而提高道路的安全性和交通效率。
交通灯控制电路是交通灯工作的核心系统。
它通过电子元器件将交通灯控制的信号转换成数字控制信号，进而实现交通灯的开关控制和颜色切换。
本文将介绍交通灯控制电路设计和制作的基本原理和步骤。
一、交通灯控制电路设计原理交通灯控制电路主要由以下几部分组成：时钟电路、数字控制电路、继电器控制电路、LED灯管控制电路等。
时钟电路：时钟电路是交通灯控制电路的基础部分，它通过高精度的电子元器件实现系统的节拍同步和计时。
在交通灯控制电路中，时钟电路的作用是控制信号频率和时间周期，为后面的数字控制和继电器控制提供时间基准。
数字控制电路：数字控制电路是交通灯控制电路的核心部分，它是把传统的机械式控制方式转化成数字化控制，实现自动控制的关键部分。
数字控制电路主要采用的是单片机技术，通过熟练掌握单片机编程语言和电路设计原理，可以实现复杂的交通信号控制方案。
继电器控制电路：继电器控制电路是一种实现数字控制信号与物理控制信号相互转换的电路。
它通过将数字控制信号转换成真实的高电平或低电平信号，从而控制车辆和行人信号灯的开关状态，改变交通灯的亮灭状态。
LED灯管控制电路：LED灯管控制电路是一种专门用于LED 灯传输控制信号的电路。
它通过对LED灯管的电流和电压进行调节，实现交通灯颜色的切换和灯管亮度的调节。
以上几个部分组成了一个完整的交通灯控制电路系统。
在实际设计和制作过程中，需要对各部分电路进行精心的设计和调试，以确保系统的可靠性和稳定性。
二、交通灯控制电路制作步骤1.准备材料和测试工具在制作交通灯控制电路时，需要准备一些基本的材料和测试工具。
其中包括电子元器件、电路设计软件、A/D转换器、逻辑单元、控制线缆、继电器、LED灯管、电路板和焊接工具等。
简易交通灯控制电路的设计
简易交通灯控制电路的设计交通灯控制电路是现代城市交通管理的重要组成部分，其设计方案的合理性和可靠性对保障人民出行的安全和畅通至关重要。
在本文中，我将介绍一个简单的交通灯控制电路的设计方案，涉及到所需材料、电路设计、电路连接和电路测试等方面，旨在提供一种可行的设计思路及实现方法。
一、所需材料1. PCB板2. AT89C2051单片机3. LCD12864液晶显示屏4. DS1302时钟模块5. 7段LED数码管6. 红绿黄LED发光二极管7. 继电器8. 12V电源适配器9. 74HC595芯片10. 电容、电阻、连接线等二、电路设计本次交通灯控制电路采用单片机AT89C2051作为控制核心，通过LCD12864液晶显示屏展示交通灯状态，并且控制红绿黄三色LED灯。
还采用DS1302时钟模块来实现交通灯的定时控制，以确保交通灯的安全和准确性。
具体的电路设计如下：1.电源模块本电路采用12V电源适配器作为供电来源，将电源接入100uf电解电容并接入AT89C2051芯片VCC引脚，以确保芯片工作电压稳定。
2.时钟模块DS1302时钟模块通过连接到P1.0、P1.1和P1.2引脚来实现对交通灯的定时控制。
还需将时钟模块的CLK、DIO和RST引脚分别连接到AT89C2051芯片的P1.4、P1.5和P1.6引脚来实现数据传输和控制信号输出。
3.LCD显示模块将LCD显示屏的RS、RW和E引脚连接到AT89C2051芯片的P3.0、P3.2和P3.1引脚，将LCD数据引脚DB0-DB7连接到AT89C2051芯片的P2.0-P2.7引脚，以在交通灯控制过程中显示交通灯状态。
4.7段LED数码管模块将74HC595芯片、CD4511译码器和7段LED数码管连接在一起，将74HC595芯片的SER、SRCLK和RCLK引脚连接到AT89C2051芯片的P1.7、P1.5和P1.6，将CD4511译码器的A、B、C、D和O引脚分别连接到74HC595芯片的Q0-Q3和74HC595芯片的Q4引脚，将7段LED数码管的公阴极连接到CD4511译码器的O引脚，在交通灯控制过程中实现倒计时显示。
毕业设计96交通灯控制电路设计共12页
目录任务书 (2)1、引言 (3)2、总体设计方案 (3)2.1、基本电路组成 (3)2.2、信号灯转换器 (3)3、单元电路设计与原理 (4)3.1．主控电路 (4)3.1.1 原理 (4)3. 1.2 原器件的选择及参数 (5)3.1.3 电路接法 (5)3.2．主干道计时电路 (6)3.2.1 原理 (6)3.2.2 原器件的选择及参数 (6)3.2.3 电路接法 (6)3.3 支干道计时电路 (7)3.3.1 原理 (7)3.3.2 原器件的选择及参数 (7)3.3.3 电路接法 (8)3.3.4 黄灯闪烁控制 (10)4 课程设计总结 (10)5 参考文献 (10)6电路原理图…………………………………………………………（另附）电工电子技术课程设计任务书1. 引言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、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。
然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。
而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。
所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。
为此，笔者进行了深入的研究，以下就城乡交通灯控制系统的电路原理、设计计算和实验调试等问题来进行具体分析讨论。
2. 总体设计方案2.1、基本电路组成交通灯控制系统的原理框图如图1-1所示。
《EDA技术及应用》交通灯控制电路的设计
《EDA技术及应用》交通灯控制电路的设计1 系统设计1.1 设计要求1.1.1 设计任务1、用4个八段数码管分别显示道路东西和南北通行和禁止的倒计时时间。
2、能设置道路东西和南北两侧通行和禁止的倒计时时间，最大设置时间为99秒，最小设置时间为1秒。
3、交通灯用红、绿、黄三种发光二极管(LED）显示控制的结果。
4、红、绿、黄灯显示的次序应符合实际交通道路控制的要求。
5、其它功能。
1.1.2性能指标要求设计一个交通控制器，用LED 显示灯表示交通状态，并以8 段数码显示器显示当前状态剩余秒数南北方向绿灯亮时，东西方向红灯亮;反之亦然，二者交替允许通行，南北方向每次放行99s,东西方向每次放行99s，南北红绿灯始终比东西红绿灯快3s。
每次由绿灯变为红灯的过程中，亮光的黄灯作为过渡，黄灯的时间为3s。
因为开发板没有绿黄灯，所以用两组三个led灯替代显示红黄绿灯。
南北方向与东西方向各用两个8位数码管显示倒计时，并且能实现总体清零功能，计数器由初始状态开始计数，对应状态的显示灯亮。
1.2 设计思路及设计框图1.2.1设计思路本次设计是针对十字路口，进行南北和东西直行情况下交通灯控制。
设定东西方向为主干道方向，根据交通灯的亮的规则，在初始状态下两个方向的都为红灯亮启，进入正常工作状态后，当南北方向红绿灯上绿灯亮时，东西方向红绿灯上红灯亮，各方向最后倒计时3s时，南北方向红绿灯和东西方向红绿灯上的代表黄灯的led灯亮启，持续3S后，南北方向红绿灯上红灯亮启，东西方向红绿灯上绿灯亮启持续99s，之后南北方向和东西方向上的黄灯都亮启3s，一个循环完成，循环往复的直行这个过程。
1.2.2总体设计框图根据任务需求，总体设计有：分频器模块、控制器模块、倒计时模块、红绿灯显示模块、码模块和译码显示模块如下图所示：2 各个模块程序的设计led红绿灯显示：module led(clk,led,N,D,cout,zt);input clk;input [6:0] N;input [6:0] D;output reg [5:0] led;output reg [1:0] zt;output reg [6:0] cout;always@(posedge clk)begincout=cout+1;if(cout<N-3)led=6'b100001;//南北绿灯，东西红灯else if(cout>N-3&&cout<N)led=6'b100010;//南北黄灯，东西红灯else if(cout>N&&cout<D+N-3)led=6'b001100;//南北红灯，东西绿灯else if(cout>N+D-3&&cout<N+D)led=6'b010100;//南北红灯，东西黄灯else if(cout==N+D)cout=0;if(cout<N-4)zt=0;else if(cout>N-4&&cout<N-1)zt=1;else if(cout>N-1&&cout<D+N-4)zt=2;else if(cout>D+N-4&&cout<N+D-1)zt=3;endEndmodule分频器：module div(clk,clkout);input clk;output reg clkout;Parameter CNT_MAX =50_000_000;//1s->1hz(50_000_000/1),0.5s->2hz(50_000_000/2=25_000_000) //parameter CNT_MAX = 1; //for simulationreg [25:0] cnt;always @ (posedge clk)if (cnt < CNT_MAX - 1'b1)cnt <= cnt + 1'b1;elsecnt <= 26'd0;always @(posedge clk)if(cnt == CNT_MAX - 1'b1)clkout=1'b1;elseclkout=1'b0; Endmodule调时控制：module ts(s,N,D,mode);input [1:0] s;input mode;output [6:0] N;output [6:0] D;j u1(.s(s[0]),.q(N),.mode(mode));j u2(.s(s[1]),.q(D),.mode(mode));Endmodule倒计时计数：module seg(clk,N,D,cout,zt,fs1,fs2); input clk;input [6:0] N;input [6:0] D;input [6:0] cout;input [1:0] zt;output reg [6:0] fs1;output reg [6:0] fs2;always@(posedge clk)case(zt)2'b00:begin fs1=N-cout-4; fs2=N-cout-1;end2'b01:begin fs1=N+D-cout-1; fs2=N-cout-1;end2'b10:begin fs1=N+D-cout-1; fs2=N+D-4-cout;end2'b11:begin fs1=N+D-cout-1; fs2=2*N+D-cout-1;endendcaseEndmodule计时输出：module j(s,q,mode);input s,mode;output reg [6:0] q;initialq=15;//初始从15开始启动always@(posedge s)if(mode)q=q+1;elseq=q-1;Endmodule数码管调用：// Module Function:数码管的译码模块初始化module segment7 (seg_datin,seg_led,en);input [3:0] seg_datin; //数码管需要显示0~f共16个数字，所以需要4位数据输入端 input en; //数码管使能端output [7:0] seg_led; //在DE10-Standard上控制一个数码管需要7个信号MSB~LSB=DP、G、F、E、D、C、B、Areg [7:0] seg [15:0]; //定义了一个reg型的数组变量，相当于一个16*8的存储器，存储器一共有16个数，每个数有8位宽initial //在过程块中只能给reg型变量赋值，Verilog中有两种过程块always和initial//initial和always不同，其中语句只执行一次beginseg[0] = ~(8'h3f) ; //对存储器中第一个数赋值8'b0011_1111，7段显示数字 0 seg[1] = ~(8'h06); //7段显示数字 1seg[2] = ~(8'h5b); //7段显示数字 2seg[3] = ~(8'h4f); //7段显示数字 3seg[4] = ~(8'h66); //7段显示数字 4seg[5] = ~(8'h6d); //7段显示数字 5seg[6] = ~(8'h7d); //7段显示数字 6seg[7] = ~(8'h07); //7段显示数字 7seg[8] = ~(8'h7f); //7段显示数字 8seg[9] = ~(8'h6f); //7段显示数字 9seg[10] = ~(8'h77); //7段显示数字 aseg[11] = ~(8'h7c); //7段显示数字 bseg[12] = ~(8'h39); //7段显示数字 cseg[13] = ~(8'h5e); //7段显示数字 dseg[14] = ~(8'h79); //7段显示数字 eseg[15] = ~(8'h71); //7段显示数字 fendassign seg_led = en?seg[seg_datin]:8'hff; //连续赋值，输入不同四位数，输出对于译码的8位输出，共阴数码管取反。
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答辩情况记录摘要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。
本次设计是基于单片机AT89C51单片机为控制核心的交通控制系统，它可以实现对车辆、行人的有效导引。
设计中我们选用红、绿、黄三种不同LED发光管作为车辆的指示（换而言之，就是用红、绿、黄三种不同LED交通灯指示），简化了设计，形象直观；不仅如此，我们还结合了KeilC51、Proteus进行编程、仿真。
当出现紧急情况时，交警可将系统设置成手动，让某路口车辆通行，此路口行人禁行，紧急情况结束后再转成自动状态。
本次设计并对系统物理结构进行了优化，很有城市交通道口的“模型”味。
关键词：单片机；AT89C51；交通灯；控制系统；LED目录摘要 (I)目录 (II)第1章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2 交通灯的背景及意义 (1)1.3单片机的意义和本设计特点 (2)第2章系统设计 (3)2.1系统总设计结构图 (3)2.2芯片AT89C51单片机的简介 (3)2.2.1主要的特性 (3)2.2.2 特性描述 (4)2.2.3 管脚说明 (4)2.2.4 振荡器特性 (6)2.3 LED的简介 (6)2.3.1 LED发光原理 (6)2.3.2 LED主要参数 (7)2.3.3 LED的特点 (7)第3章系统硬件设计 (8)3.1 系统电路设计 (8)3.2 时钟电路设计 (8)3.3 复位电路设计 (8)3.4 电源 (9)3.5 LED显示电路设计 (9)3.6 Proteus电路图和Protel原理图的绘制 (9)第4章软件设计 (12)4.1 系统软件设计整体思路 (12)4.2 系统软件设计流程图 (12)4.2.1 交通灯控制电路设计分析 (12)4.2.2 软件总体流程图 (13)4.2.3 紧急状态子程序流程图 (13)4.2.4 正常指示程序流程图 (14)第5章程序与仿真编写 (15)5.1 程序调试用到的软件及工具 (15)5.2 Keil C51简介 (15)5.3 Proteus简介 (15)5.4 仿真过程 (16)第6章结束语 (17)参考文献 (18)致谢 (19)附录 (20)第1章绪论1.1 引言随着社会和城市交通的快速发展，近几年机动车辆数字急剧增加，道路超负荷承载道路现象严重，致使交通事故逐年增加。
交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。
俗话说“要想富、先修路”，但路修好了如果在交通控制方面做不好道路还是无法保障畅通安全。
作为交通控制的重要组成部份的交通信号灯也应国际化。
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。
自80年代后期，一些大城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。
然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。
而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。
所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。
可见交通灯是城市交通有序、安全、快速运行的重要保障，因此解决好公路交通信号灯控制问题也成了保障交通有序、安全、快速运行的重要环节。
1.2 交通灯的背景及意义交通是城市经济活动的命脉，对城市经济发展、人民生活水平的提高起着十分重要的作用。
城市交通问题自人类进入21世纪以来，道路交通一直是困扰城市发展、制约城市经济建设的重要因素。
而使用合理的交通灯可以合理的规划城市交通，从而为城市的快速运输和发展提供最优化的交通解决方案。
可以肯定的说，城市道路增长的有限与车辆增加的无限这一对矛盾是导致城市交通拥挤的根本原因。
对于减轻交通拥塞及其副作用特别是对于大的交通网络而言，仍然缺乏一种真正的交通响应控制策略。
计算机硬件能力与控制软件能力很不相符，由此造成的影响是很多交通控制策略根本不能实现。
在少数几个例子中，一些新的控制策略确实能得以实现，但他们却没能对早期的控制策略进行改进。
由于缺乏能提高交通状况、特别是缺乏拥塞网络交通状况的实时控制策略，几乎可以说真正成熟的控制策略仍然不存在.智能化和集成化是城市交通信号控制系统的发展趋势和研究前沿，而针对交通系统规模复杂性特征的控制结构和针对城市交通瓶颈问题并代表智能决策的阻塞处理则是智能交通控制优化管理的关键和突破口。
车辆的不断增多，表明车辆对道路容量的要求仍然很高，短期内还不可能改变。
自从开始使用计算机控制系统后，不管在控制硬件里取得什么样的实际进展，交通控制领域的控制逻辑方面始终没能取得重大突破。
因此，研究基于智能集成的城市交通信号控制系统具有相当的学术价值和实用价值。
把智能控制引入到城市交通控制系统中，未来的城市交通控制系统才能适应城市交通的发展。
从长远来看该研究具有巨大的现实意义。
1.3 单片机的意义和本设计特点单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。
它是把中央处理器--CPU（运算、控制）、随机存取存储器--RAM（数据存储）、只读存储器--ROM（程序存储）、输入/输出端口--I/0（列如串行口、并行口等）、定时器/计数器、A/D、D/A等都集成在一块集成电路芯片中形成的微处理器。
虽然计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。
微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，它为我们改变了什么？目前，单片机已渗透到人们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
例如：从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC 卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。
由此可见，单片机在工商、金融、科研、教育、航空、航天等领域都有着十分广泛的用途。
以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。
在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。
这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了，且容易升级改善。
本设计通过采用单片机AT89C51来作为交通灯电路的控制器，单片机运算能力强，软件编程灵活，稳定可靠。
本设计采用KeilC51软件编写控制程序、proteus仿真其结果以及使用Protel99SE软件画出交通灯控制电路的PCB板，然后只需将各个元件按照仿真内电路焊接实物即可。
第2章 系统设计2.1系统总设计结构图其系统总设计结构控制框图如下图2-1所示：图2-1 控制框图本设计由主控芯片51单片机，单片机时钟电路，复位电路，电源电路，LED ，水位高度监测电路组成。
单片负责控制整个系统的执行过程。
2.2 芯片AT89C51单片机的简介AT89C51是一种带4K 字节FLASH 存储器（ FPEROM —Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本，AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
外形及引脚排列如下图2-2所示：2.2.1 主要的特性.与MCS-51 兼容.4K 字节可编程FLASH 存储器 ·寿命：1000写/擦循环·数据保留时间：10年.全静态工作：0Hz-24MHz·三级程序存储器锁定·128×8位内部RAM·32可编程I/O线·两个16位定时器/计数器·5个中断源·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式2.2.2 特性描述AT89C51 提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
2.2.3 管脚说明VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。
在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL 门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。