基于单片机的交通灯控制系统设计

课程设计报告

题目：基于单片机的（数显）交通灯控制系统设计

目录

摘要 (3)

一、设计背景 (4)

二、方案分析与对比 (4)

2.1方案分析 (4)

2.2方案对比 (4)

三、智能交通灯控制系统的硬件设计 (4)

3.1 STC89S5单片介 (4)

3.2 控制器的原理框图 (8)

3.3 紧急转换电 (8)

四、智能交通灯控制系统的软件设计 (10)

4.1交通灯的软件设计流程图 (10)

4.2 控制器的软件设计 (10)

五、系统分析及改进措施 (12)

六、心得体会 (13)

参考文献 (14)

附录 (14)

摘要：

自从1858年英国人，发明了原始的机械扳手交通灯之后，随后的一百多年里，交通灯改变了改变了交通路况，也在人们日常生活中占据了重要地位，随着人们社会活动日益增加，经济发展，汽车数量急剧增加，城市道路日渐拥挤，交通灯更加显示出了它的功能，使得交通得到有效管制，对于交通疏导，提高道路导通能力，减少交通事故有显著的效果。

近年来，随着科技的飞速发展，电子器件也随之广泛应用，其中单片机也不断深入人民的生活当中。本模拟交通灯系统利用单片机STC89C52作为核心元件，实现了通过信号灯根据区域车流现实对路面状况的智能控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。

本模拟系统由单片机硬/软件系统，两位8段数码管和LED灯显示系统。和复位电路控制电路等组成，较好模拟了，交通路面的控制。

关键词：交通灯单片机数码管

Abstract：

In 1858, since the invention of primitive mechanical a wrench to the traffic lights, the more than a hundred years, the traffic lights changed to change the traffic and transport in their everyday lives as an important position, increasing

social and economic development and the car has drastically increased, the roads are crowded, and the traffic lights more of its functions, the effective control, for otherwise, the road leading to improve the capability to reduce traffic accident is a notable

In recent years, as technology evolved, eelctronic pieces also widely used, which are monolithic integrated circuits into the life of the people of the traffic lights. the simulation system as a core element of monolithic integrated circuits stc89c52 made by the light on the basis of regional traffic stream reality of the road conditions of the intelligent control. from the extent to solve the traffic congestion or vehicle parking at the waiting time is not reasonable, is a car with the problems. System has a simple structure, high reliability, costs and timely, and install safeguard it conveniently advantages of a wide application prospect.

The analog systems it is monolithic integrated circuits software system, two of 8 the tube and the system led display. and unset control of electrical circuits, simulations, and the road. traffic control

1.设计背景

随着微控技术的日益完善和发展，单片机的应用在不断走向深入。它的应用比定导致传统的控制技术从根本上发生变革。也就是说单片机应用的出现是对传统控制技术的革命。它在工业控制、数据采集、智能化仪表、机电一体化、家用电器等领路得到了广泛应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化控制。因此单片机的开发应用已成为高技术工程领域的一项重大课题。因此了解单片机知识，掌握单片机的应用技术具有重大的意义。

当前,在世界范围内,一个以微电子技术,计算机的通讯技术为先导的,一信息

技术及信息产业的信息革命时期。而计算机技术怎样与实际应用更有效的结合并有效地发挥其作用是科学界最热门的话题,也是当今计算机应用中空前活跃的领域。本文主要从计算机的应用上来实现十字路口交通灯智能化的管理,用以控制过往车辆的正常运作。

2方案分析与对比

2.1方案分析

通过分析可以知道，所要设计的交通灯信号控制电路要能够适应于

有一条干道和一条支干道的汇合点形成的十字交叉路口。能够做到主、

支的红绿闪亮的时间不完全相同。在路灯变红灯的过程中能够用黄灯进

行过渡，似的行驶过程中的车辆有足够的时间听下来。还要求主﹑支干

道各设立一组计时显示器，能够显示相应的红﹑绿﹑黄的倒计时。

2.2方案对比。

实现路口交通灯系统的控制方法很多，可以用标准逻辑电路器件，可编程序控制器和单片机等方案来实现。

用单片机方案来实现的话，模型可以由电源电路、单片机主控电路、无线收发控制电路和显示电路四部分组成。在电源电路中，需要用到+5V

的直流稳压电源，主控电路的主要元件为STC89C52。硬件设计完成后还

要利用计算机软件经行软件部分的设计才能够实现相应的功能。

利用单片机系统设计的交通灯控制器相对来说较稳定，能够完成较多功能的实现。故在这次课题中，我们小组选着了基于STC89C52单片

机交通灯设计方案来实现所需功能。

3智能交通灯控制系统的硬件设计

3.1 STC89S51单片机简介

STC公司的单片机主要是基于8051内核,是新一代增强型单片机,指令代码完全兼容传统8051,速度快8~12倍,带ADC,4路PWM,双串口,有全球唯一ID号,加密性好，抗干扰强.，低价位STC89C52单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。

3.1.1 STC89S52单片机的主要性能参数

与单片机产品兼容8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作：0Hz～33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。

3.1.2 STC89S52芯片内部结构简介

·中央处理器：

中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。

·数据存储器(内部RAM)：

数据存储器用于存放变化的数据。AT89S51中数据存储器的地址空间为256个RAM单元，但其中能作为数据存储器供用户使用的仅有前面128个，后128个被专用寄存器占用。

·程序存储器(内部ROM)：

程序存储器用于存放程序和固定不变的常数等。通常采用只读存储器，且其又多种类型，在89系列单片机中全部采用闪存。STC89S52内部配置了8KB闪存。

·定时/计数器(ROM)：

定时/计数器用于实现定时和计数功能。STC89C52共有2个16位定时/计数器。

·并行输入输出(I/O)口：

8052共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。每个口都由1个锁存器和一个驱动器组成。它们主要用于实现与外部设备中数据的并行输入与输出，有些I/O口还有其他功能。

·全双工串行口：

89C52内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。

·时钟电路：

时钟电路的作用是产生单片机工作所需要的时钟脉冲序列。

·中断系统：

中断系统的作用主要是对外部或内部的终端请求进行管理与处理。AT89S51共有5个中断源，其中又2个外部中断源和3个内部中断源。

图1 AT89S51系列单片机的内部结构示意图

3.1.3 主要引脚功能

图2 AT89S51引脚图

·VCC：电源电压

·GND：接地

·P0口：P0口是一组8位双向I／0口。P0口即可作地址／数据总线使用，又可以作为通用的I/O口使用。当CPU访问片外存储器时，P0口分时先作低8位地址总线，后作双向数据总线，此时，P0口就不能再作I/O口使用了。在访问期间激活要使用上拉电阻。

·P1口：Pl 是一个带内部上拉电阻的8准位双向I／O口，P1作为通用的I/O口使用。

·P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位准双向I／O 口，P2即可作为通用的I/O口使用，也可以作为片外存储器的高8位地址总线，与P0口配合，组成16位片外存储器单元地址。

·P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位准双向I／0 口。P3 口除了作为通用的I/O口使用之外，每个引脚还具有第二功能，具体分配如表2

端口引脚第二功能：

P3.0 RXD（串行输入口）

·RST ：复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。WDT 溢出将使该引脚输出高电平，设置SFR AUXR 的DISRT0 位（地址8EH ）可打开或关闭该功能。DISRT0位缺省为RESET 输出高电平打开状态。 ·ALE ／PROG ————

：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE （地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE 仍以时钟振荡频率的1／6 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。对F1ash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG ）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR ）区中的8EH 单元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。该位置位后，只有一条M0VX 和M0VC 指令ALE 才会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE 无效。

·PSEN ————程序储存允许（PSEN ————）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S51 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN ————有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的PSEN ————信号。

·EA ——／VPP ：外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H －FFFFH ），EA 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA 端状态。如EA 端为高电平（接VCC 端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。F1ash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程电压Vpp 。 ·XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。

3.2 控制器的原理框图

按任务和要求,可画出该控制器的原理框图如图3, 为确保十字路口的交通安全，往往都采用交通灯自动控制系统来控制交通信号。其中红灯（R ）亮，表示禁止通行；黄灯（Y ）亮表示暂停；绿灯（G ）亮表示允许通行。

图3 控制器的原理框图

3.3 紧急转换电路

一般情况下交通灯按照车流量大小合理分配通行时间，按一定规律变化，但考虑紧急车通行车况，设计紧急通行开关,下面简述单片机的中断原理。

3.3.1 Mcs—51的中断源

8051有5个中断源，它们是两个外中断INT0（P3.2）和INT1（P3.3）、两个片内定时/计数器溢出中断TF0和TF1，一个是片内串行口中断TI或RI，这几个中断源由TCON和SCON两个特殊功能寄存器进行控制,其中5个中断源的程序入口地址如表4所示：

表4中断源程序入口

中断源的服务程序入口地址

中断源入口地址

外中断0 0003H

定时/计数器0 000BH

外中断1 0013H

定时/计数器0 001BH

串行口中断0023H

3.3.1交通灯中的中断处理流程

（１）现场保护和现场恢复：

有特殊车辆要通过时就要进行中断，在中断之前，先将交通灯中断前情况保护好，当中断执行后再恢复现场，包括信号灯和时间显示电路。