交通灯课程设计论文报告

单片机课程设计

——智能交通灯控制系统设计

电气与控制工程学院

微电子科学与工程1101班

组员：

李少飞1106080118

和彬彬1106080122

王军1106080130

余盛强1106080131

指导老师：邵小强、刘晓蓉

2014年7月3日

智能交通灯控制系统的设计

摘要：近年来，随着我国国民经济的快速发展，我国机动车辆发展迅速，。而城镇道路建设由于历史等各方面因素相对滞后，交通拥挤和堵塞想想时常发生。如何利用当今计算机和自动控制技术，有效地疏导交通，提高城镇交通路口的通行能力，减少交通事故是很值得的研究课题。目前，国内的交通灯一般设计在十字路口，在醒目位置用红绿黄三种颜色的指示灯再加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。我国交通法规也对交通指挥信号灯做出了规定：

（1）绿灯亮时，准行车辆，行人通行，但已越过停止线的车辆和已进入人行横道的行人，可以继续通行。

（2）黄灯亮时，不准车辆，行人通行，但已越过停止线的车辆和已进入人行横道的行人，可以继续通行。

（3）红灯亮时，不准车辆，行人通行

（4）绿灯箭头灯亮时，准许车辆按箭头所示方向通行

（5）黄灯闪烁时，车辆行人在确保安全的原则下可以通行

信号灯的出现，市交通得到有效地管制，对于疏导交通流量，提高道路通行能力和减少交通事故有明显效果

关键词：红绿灯，黄灯闪烁，全红，南北禁行，东西禁行

1设计任务

本设计要求学生用单片机设计一个交通灯控制系统，使其能模仿城市“十字”路口交通功能，并能满足特殊的控制要求（如按键k1,k2,k3的使用），该系统的具体功能要求如下：

（1）该控制系统能控制东西南北四个路口的红黄绿信号灯的正常工作

（2）当东西方向准行，南北方向禁行时，东西方向亮绿灯，南北方向亮红灯

（3）当南北方向准行，东西方向禁行时，南北方向亮绿灯，东西方向亮红灯

（4）量垂直方向的准行时间均为60s（由于时间太长改为30秒）

（5）准行方向亮绿灯与禁行方向亮绿灯55s后，四个道口同时加亮一盏黄灯进行闪烁，以警告车辆及行人，准备方向与禁行方向即将改变（及准行变为禁行，禁行变为准行）

（6）四个道口军用数码管显示准行（禁行）的剩余时间

（7）在交通情况比较特殊的情况下，可以通过k1,k2,k3三个按键对交通灯进行控制，具体实现的功能如下：

当有紧急情况发生，如消防车。救护车等紧急车辆通过时，按下K1键，四个路

口同时加亮黄灯信号灯进行闪烁（闪烁时间为2s），并且倒计时显示装置关闭，

黄色灯闪烁5s后，四个路口的信号灯全部变为红灯，这样四个路口的普通的车辆禁行，只允许紧急车辆通过，待紧急车辆通过后，松开K1键，表示紧急状态消除，交通灯控制系统恢复正常工作.当东西方向车辆过多时，按下K2键，四个路口同时加亮黄色信号灯进行闪烁（闪烁时间为5s），并且倒计时显示装置关闭，黄灯5s闪烁完成后只允许东西方向车辆通过，南北方向车辆禁行吗，从而有效地调节东西方向车辆过多的情况。松开K2键，交通灯又开始正常工作,当南北方向车辆过多时，按下K3键，四个路口同时加亮黄色信号灯进行闪烁（闪烁时间为5S），并且倒计时显示装置关闭，黄色灯5s闪烁完成后，只允许南北方向车辆通行，东西方向车辆禁行，从而有效地调节南北方向车辆过多的情况。松开K3键，交通灯又开始正常工作。

主要硬件设备：AT89C51单片机。发光二极管。共阳型LED数码管，开关按键，连线若干等

2整体设计方案

本系统采用AT89C51单片机作为智能交通的系统的控制核心。从设计所要完成的任务和要求来看，单一路口显示倒计时时间的数码管必须用两位数，对于七段数码管，考虑AT89C51单片机所能提供的I\O接口的数量并结合实际编程，倒计时显示装置中的数码管在本系统中采用静态显示；设置了3个按键用来处理交通灯在实际应用可能出现的特殊情况，共使用3个I\O端口，其中P3.0接K1，P3.1接K2键，P3.6键K3键：十字路口共需要4组I\O红绿灯，加上转换黄灯，一共是12只灯，须用6个端口进行控制，具体I\O 接口分配为：P1.0~P1.2分别接东西方向的红绿黄共6盏信号灯，P1.3~P1.5分别接南北方向的红绿黄共6盏信号灯；AT89C51单片机的I\O口作为输出时具有较大的吸收电流能力，因此我们可以选用共阳极数码管，这样由单片机的I/O口就可以直接驱动，从而简化硬件电路的设计，系统的整体方案设计图所示

3．系统硬件电路设计

3.1 交通灯电路

为了方便实验，采用发光二极管作为交通灯使用，单片机的I/O接口直接和交通灯（发光二极管）连接。在十字路口的四座红黄绿三色交通灯中，东西方向道路上的两组同色灯连接在一起，南北方向道路上的两组同色灯也彼此连接，收单片机额P1.0~P1.5控制。单片机的I/O接口和交通灯电路的具体连接方式：P1.0~P1.2分别接东西方向的红路灯共6个发光二极管。12个发光二级黄，P1.3~P1.5分别接南北方向的红绿灯共6个发光二极管。12个发光二极管采用共阳极的连接方式，因此I/O口输出低电平时，与之相连的二极管会亮，I/O口输出高电平时，相应的发光二极管会灭，交通灯电路如图所示

3.2复位电路

为确保控制系统能够稳定可靠工作，复位电路时必不可少的一部分。它可以保证程序从指定处开始执行，即从程序存储器的0000H地址单元开始执行程序。另外，当程序运行出错或操作错误是系统处于“死机”状态时，需复位以重新启动。

3.3倒计时显示电路

该交通灯控制系统在正常工作情况下，每60s（由于时间太长本次我们调试为30秒延时）循环一次，为方便提示路上行人及车辆交通灯转换的剩余时间，专门为控制系统设计了一个倒计时显示装置，该显示装置选用七段数码管来显示交通灯转换的剩余时间，根据控制要求，每个路口需要两个数码管，这样四个路口就需要八个数码管。由于AT89C51单片机的I\O口作为输出时，具有较大的吸收电流能力，因此我们可以选用共阳极数码管，这样由单片机的I/O就可以直接驱动，从而简化硬件电路的设计。四个路口倒计时显示装置在同一时刻显示相同的数字，其中P0口用来显示时间的十位，P2口作为显示时间的个位；东西南北四个方向共四个路口，令DS1和DS2是一组，DS3和DS4是一组，DS5和DS6是一组DS7和DS8是一组，考虑到AT89C51单片机所能提供的I/O接口的数量以及该控制系统所需的I/O的个数并结合学生实际编程的能力，数码管在本系统采用的是静态显示。所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的数码管恒定的导通和截止。知道要

显示新的数据时，再发送新的字型码，倒计时显示电路如图所示