交通灯设计论文

1 绪论 1.1交通灯设计的意义交通的发达，标志着城市的发达，相对交通的管理则显得越来越重要。交通灯是城市交通中的重要指挥系统，它与人们日常生活密切相关随着人们生活水平的提高，对交通管制也提出了更高的要求，因此提供一个可靠、安全、便捷的多功能交通灯控制系统有着现实的必要性。对于复杂的城市交通系统，为了确保安全，保证正常的交通秩序，十字路口的信号控制必需按照一定的规律变化，以便于车辆行人能顺利地通过十字路口。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多场合的应用，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、性能可靠、价格低廉，其易于产品化、抗干扰能力强、可在各种恶劣环境下可靠的工作等特点。特别是它强大的面向控制能力，使它在工业控制领域，智能仪表、外设控制、家用电器、机器人、军事装置等方面得到了广泛的应用。考虑到单片机具有物美价廉、功能强、使用方便灵活、可靠性高等特点，拟采用MCS - 51系列的单片机来实现十字路口交通信号灯的控制。 正常情况下，十字路口的红绿灯应交替变换，考虑紧急情况下，如有救护车或警车到来时，应优先让其通过。另外，单片机课程设计是应用电子专业学生的必修课程。通过交通灯模拟系统的设计可以进一步认识单片机在控制系统中的重要性。在完成理论学习和必要的实验后，掌握了单片机的基本原理和各种基本功能的应用，但对单片机的硬件实际应用设计和单片机完整的用户程序设计还不清楚，实际动手能力不够，因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。交通灯模拟系统的课程设计既让学生巩固了课本学到的理论，还让学生学习了单片机硬件电路设计和用户程序设计的整个过程，同时学习了查阅资料、参考资料的方法。单片机的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件，编写和调试用户程序，来加深对单片机的认识，充分发挥学生的创新能力。1.2交通灯设计的思想该设计在熟练掌握单片机及其仿真系统的使用方法基础上，综合应用单片机原理、单片机应用技术等课程方面的知识，设计一个采用AT89C52单片机控制的交通灯控制电路。该系统的主要原理框图如图所示。1.3交通灯设计满足的基本功能1、南北方向（主干道）车道和东西方向（次干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为20秒、支干道每次通行间为20秒，时间可设置修改。2、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮3秒钟，才能变换运行车道；3、黄灯亮时，要求每秒闪亮一次4、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用计时的方法）。2 总体设计2.1总体方案设计思想根据传统十字路口交通灯的设计，可将本系统分为四个模块，第一个模块是控制模块，主要负责整个系统工作的控制和运算，从而使各模块正常工作；第二个模块为显示模块，主要是对车辆和行人应该遵守交通规则的指导性的直观显示，它主要包括倒计时显示和红、绿、黄灯两大部分；第三个模块是输入模块，它的主要作用是辅助控制模块，相当于输入装置，利用它可以对交通灯各路口通行时间的设置以及出现紧急情况时，进行不同工作方式的切换设置，第四个模块是电源模块，负责给各模块提供合适的电压，让各模块能稳定工作。2.2 交通灯通行模式及行车方向指示按交通灯控制规则，每个街口有转弯、直行及行人三种指示灯。主要指示灯有红、绿、黄三种颜色，为了更好的缓解交通压力又能更好的节约单片机的串口减少系统的也运算负担，本设计选用一只绿色、一只蓝色LED发光管来指示转弯、直行等交通指示信息。绿灯亮表示直行，蓝灯亮表示允许转弯行驶，红色则表示禁止通行。2.3键盘功能的使用为了更好的处理紧急情况以及上下班高峰期交通堵塞，本设计添加了按键辅助功能来调节各个车道的通行时间，SET_KEY按键为设置、UP_KEY按键为加、DOWN_KEY按键为减。按下开始设置SET_KEY一下首先开始南北直行绿灯设置，可以增也可以减时间；按下SET_KEY两下设置南北的左转弯蓝灯时间，可以增也可以减时间；按下SET_KEY三下东西直行绿灯设置，可以增也可以减时间；按下SET_KEY四下东西左转弯蓝灯设置，可以增也可以减时间；按下SET_KEY五下返回正常运行状态。2.3数码管显示本系统使用数码管完成倒计时显示功能。以南北方向为例，数码管显示的数值从绿灯的设置时间最大值往下减，每秒钟减1，一直减到0。然后又从红灯的设置时间最大值往下减，一直减到0。接下来又显示绿灯时间，如此循环。系统共有2个两位的LED数码管，分别放置在模拟交通灯控制板上的南北、东西路口。因为对应的两个方向应该显示同样的内容，所以可以把它们同样对待。2.4 软件总体流程图软件总体设计及流程图，主要完成各部分的软件控制和协调。本系统主程序模块主要完成的工作是对系统的初始化。3系统调式3.1 总体硬件电路调试总硬件图如图5-1所示：如硬件系统图所示接线,图中,在十字路口的红、黄、绿、蓝交通灯，主要是对通行方式功能调试、倒计