基于单片机的交通灯控制系统设计与实现.doc

基于单片机的交通灯控制系统设计与实现目的：本文以AT89S51 单片机为核心器件,设计了多功能交通灯控制系统。 软件仿真和硬件实现的结果表明该系统具有红绿灯显示功能、时间倒计时显示功能、左转提示和紧急情况发生时手动控制等功能。 由于计算机技术、自动控制技术和人工智能技术不断发展,城市交通的智能控制有了良好的技术基础,各种交通方案实现的可能性大大提高。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。本文设计的交通灯管理系统在实现了现代交通灯系统的基本功能的基础上,增加了左转提示和紧急情况(重要车队通过、急救车通过等) 发生时手动控制等功能。1 交通方案：东西、南北两干道交于一个十字路口,各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯和一组红、绿两色的左转指示灯,指挥车辆和行人安全通行。 红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行。 黄灯闪亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换,且黄灯闪亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间.。当发生紧急情况发生时,所有信号灯转变为红色禁行信号。当深夜时, 信号灯呈黄灯缓行信号。2 电路设计21 电源电路设计 由于单片机工作时需要的+ 5V 电压,所以在设计电源电路时,需要一个电子元件能提供+ 5V电压,本文采用7805 提供5V 的电压，即在7805 的1 脚和公共接地端(即2 脚) 之间接入0. 3F 的电容,在公共接地端和三脚+ 5V电压输出端之间接入0. 1F 的电容。2.2 复位电路设计 MCS - 51 的复位输入引脚RST 为MCS - 51 提供了初始化的手段。有了它可以使程序从指定处开始执行,即从程序存储器中的0000H 地址单元开始执行程序。在MCS - 51 的时钟电路工作后,只要RST 引脚上出现10ms 以上的高电平时,单片机内部则初始复位。 只要RST 保持高电平,则MCS - 51循环复位。只有当RST 由高电平变低电平以后,MCS - 51 才从0000H 地址开始执行程序。2.3 时钟电路设计 MCS - 51 的时钟可以由两种方式产生,一种是内部方式,利用芯片内部的振荡电路;另外一种为外部方式。 本文根据实际需要和简便,采用内部振荡方式.MCS - 51 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,引脚XTAL1 和XTAL2 分别是此放大器的输入端和输出端. 这个放大器与作为反馈元件的片外晶体或陶瓷谐振器一起构成一个自激振荡器。 MCS - 51 虽然有内部振荡电路,但要形成时钟,必须外接元件所以实际构成的振荡时钟电路.外接晶体以及电容C1 和C2 构成并联谐振电路接在放大器的反馈回路中。对接电容的值虽然没有严格的要求,但电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。 晶体频率可在1. 2MHz12MHz 之间任选,电容C1 和C2 的典型值在20pF100pF 之间选择,考虑到本系统对于外接晶体的频率稳定性要求不高,所以采取比较廉价的陶瓷谐振器。 由于本系统应用的机器周期为1s ,所以晶振选择为12MHz ,根据调试电容选择30pF。 在硬件电路焊接时,晶体或陶瓷振荡器和电容应该尽可能地与单片机芯片靠近,以减少寄生电容,可以更好地保证振荡器稳定和可靠的工作。2.4 数码时间显示电路 七段LED 数码管是有八个发光二极管构成,通过给其引脚不同的高低电平,从而显出09 的数字和小数点。本文的交通灯数字显示部分,通过将四个一位数码管并联通过P1口控制作为个位实时显示,四个数码管并联通过P3 口控制作为十位实时显示,但考虑到单片机的系统功耗问题以及焊接电路后的实际显示效果等, 本部分的电路中又引入一7805 进行单独供电。交通灯的时间倒计时显示部分是通过将数码管分别与单片机的P1 口和P3 口连接,通过单片机内部已经烧录好的程序,对P1 口和P3 口进行电平输出控制,从而实现数码管的倒计时时间显示。2.5 信号灯电路设计 本部分电路设计,应用单片机的P0 口对直行方向提示灯控制,P2 口对左转方向提示灯控制。 其中P0. 0 ,P0. 1 ,P0. 2 三个输出控制口,分别控制东西方向上的绿灯、黄灯、红灯。 P0. 3 , P0. 4 , P0. 5 三个输出控制口,分别控制南北方向上的绿灯、黄灯、红灯。 P2. 0 ,P2. 1 ,两个输出控制口,分别控制东西道左转方向的绿灯和红灯.。P2. 2 ,P2. 3 两个输出控制口分别控制南北道左转方向的绿灯和红灯。3 软件设计 本设计使用keil 软件完成该系统的软件设计.通过新建源文件、建立工程文件、编译和连接,最后生成所需单片机烧录的HEX文件。依据硬件电路图和设计方案设计的本系统实现程序如下:东西红灯,南北绿灯,倒计时30s 部分程序: MOV P0 , # 0F3H;东西方向红灯,南北方向绿灯MOV P2 , # 09H;东西左转红灯,南北左转绿灯MOV P1 , # 0C0H;倒计时时间个位显示0MOV P3 , # 0B0H;倒计时时间十位显示3黄灯闪烁,倒计时5s 部分程序:MOV P0 , # 0EDH;黄灯点亮MOV P1 , # 92H;倒计时时间的个位显示5MOV P3 , # 0C0H;倒计时时间的十位显示0东西绿灯南北红灯,倒计时30s 部分程序:MOV P0 , # 0DEH;东西方向绿灯,南北方向红灯MOV P2 , # 06H;东西左转绿灯,南北左转红灯MOV P1 , # 0C0H;倒计时时间个位显示0MOV P3 , # 0B0H;倒计时时间十位显示3紧急状况控制程序JB P2. 7 ,L1JMP L2L1 : JMP ZHONGDUANL2 : MOV P1 , # 0C0HMOV P3 , # 0B0HZHONGDUAN: MOV P0 , # 0EDH4 系统的硬件实现 通过对AT89S51 专用底座的焊接、时钟电路的焊接、复位电路的焊接、数码管和信号灯的焊接、电源电路的焊接,最后完成了本文设计的交通灯系统。通电进行调试后证明该硬件系统实