基于单片机的交通灯控制系统设计

1、本科毕业设计基于单片机的交通灯控制系统设计摘 要随着社会经济的发展，交通在人们的日常生活中占有重要的地位，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。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。本设计采用MSC-51系列单片机STC89C52为中心器件来设计交通灯控制器，利用发光二极管和数码管实现了设置红、绿灯亮灭时间的功能，红绿灯循环点亮，绿灯倒计时结束为5秒的黄灯闪烁警示，利用按键使得系统具有倒计时，时

2、间设置，紧急情况处理，根据具体情况手动控制和车辆违规检测等功能。软件上采用KEIL C 编程，主要编写了主程序，数码管显示程序，中断程序，延时程序等。经过PROTUES调试，实现了对十字路口交通灯的模拟。经过对整个设计系统的测试，本系统倒计时每60秒显示误差为0.5秒以内，交通状态信号灯交替显示正常。按下相应的功能按键，都能正常运行，执行相应的操作。车辆违规检测当有车辆闯红灯会有1个违规信号输出。本系统能够在不停的运行1个小时以上，稳定性够强。总的来说，本系统能够很好地实现本次设计要求的功能，还拥有增减倒计时时间、南北通行、东西通行和紧急模式等5个功能，而且精确度够高、操作简单、稳定性较强。关

3、键词：交通灯 单片机 车辆违规检测 模拟 Traffic Light Control System Based on Single Chip Design Chen Wenxing(College of Engineering， South China Agricultural University， Guangzhou ， China)Abstract: With the development of social economy, the transportation is very important in Peoples Daily life, the urban transporta

4、tion problem more and more aroused peoples concern. People, cars, the road three relations coordination, has become a traffic management department needs to solve one of the important issues. So, how to adopt the suitable control method, make the best use of costly to build urban freeway, relieve th

5、e main road and on-ramp, urban traffic congestion and surrounding areas, increasingly become the traffic transportation management major problems to be solved and the urban planning department.This system adopts the MSC - 51 series microcontroller STC89C52 device for the center to design the traffic

6、 light controller, using digital tube LED and a set of red and green light will consume time function, traffic light cycle light, green light for 5 seconds of the end of the countdown yellow lights Flashing warning, using the button makes the system has a countdown, time Settings, emergency processi

7、ng, manual control and vehicle violation detection based on the specific situation, and other functions.In the light of the KEIL C software programming, mainly to write the main program, LED digital tube display program, interrupt program delay procedures, etc. After PROTUES debugging, has realized

8、the simulation of traffic lights at an intersection.After testing on the design of the whole system, this system the countdown display error is 0.5 seconds, traffic status lights alternate display normal. Press the corresponding function key, can run normally, perform the corresponding operation. Ve

9、hicle violation detection when vehicles running red lights will have a bad signal output. This system can constantly running more than one hour, stability is strong enough. In general, this system can well realize the design requirements of function, also has a countdown time increase or decrease, n

10、orth-south traffic, traffic and four road ban and other five function, precision and high stability, simple operation, strong enough. Key words: traffic light single chip microcomputer vehicle violation detection simulation 目 录1 前言11.1 交通灯的研究背景11.2 交通灯的研究意义11.3 交通灯的发展前景21.4 交通灯的设计目的32 总体方案确定32.1 设计方

11、案论证32.2 总体设计框图43 系统硬件设计43.1 系统硬件电路构成43.2 主要芯片器件介绍43.2.1 单片机STC89C52功能与引脚说明43.2.2 数码管73.2.3 发光二极管83.3 单元电路设计93.3.1 单片机最小系统93.3.2 车辆违规检测103.3.3 数码管显示103.3.4 发光二极管信号灯显示113.3.5 按键操作114 系统软件设计124.1 理论基础知识124.1.1 定时器原理124.1.2 软件延时原理124.1.3 中断原理134.2 系统程序设计134.2.1 主程序设计134.2.2 倒计时功能154.2.3 数码管显示154.2.4 交通灯

12、的功能按键174.2.5 延时程序模块184.2.6 车辆违规检测195 系统的调试与结果195.1 硬件调试205.2 软件调试205.3 软硬联试215.4 性能测试结果226 结论236.1 设计总结236.2 改进与建议23参考文献25附录 交通灯控制C 程序26致谢36华南农业大学本科生毕业设计成绩评定表1 前言1.1 交通灯的研究背景随着城市经济的高速发展，机动化交通在城市交通中所占的比例不断增加。但以机动车交通为主体的交通发展方式也给城市带来了诸多问题。道路上汽车数量的增加，使得尾气污染、交通拥堵、交通事故等愈加严重，同时也降低了城市居民的出行安全保障（夏天，2010）。城镇道路

13、建设由于历史等原因的相对滞后，人们也越来越受到交通拥堵、交通事故频发等问题所带来的困扰，特别是街道的各十字路口，更成为交通网中通行能力的隘口和交通事故的多发源（覃娴，2012）。交通安全问题不仅仅是交通领域的问题，它的严重程度已经成为社会问题。根据联合国和世界卫生组织的有关报告，人们每天所而对的各种问题中，道路交通伤害是最复杂也是最危险的。据估计，全世界每年约有120万人死于道路交通事故，受伤者多达5000万人。如果不采取强有力的预防措施，今后20年中道路交通事故致死和受伤人数将增加65%左右。交通安全已经成为一个波及社会各个部门的全球性问题。世界卫生组织的报告指出，全世界每天有3000多人死

14、于道路交通伤害。因道路交通伤害引起的85%的死亡以及90%的伤残调整寿命年发生在中、低收入国家。研究表明，2000到2020年，道路交通事故死亡人数在高收入国家将下降30%左右，而在中、低收入国家则会大幅度增加，如果不采取适当措施，到2020年，道路交通伤害预计将成为全球疾病与伤害负担的重要原因（王笑京，2008）。交通问题是世界各国面临的共同问题。交通拥挤造成了巨大的时间浪费，加大了环境污染。我国大多数城市的平均行车速度已降至20km/h以下，有些路段甚至只有7-8km/h;由于车辆速度过慢，尾气排放增加，使得城市的空气质量进一步恶化。交通问题造成了巨大的经济损失，据研究报道，美国每年因交通

15、阻塞造成的经济损失约410亿美元，日木东京每年因交通拥挤造成的时间损失相当于1000多亿美元。为了缓解经济发展带来的交通运输方面的压力，尽量的利用现有的资源，使其发挥最大的作用，各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度（梁琳，2008）。1.2 交通灯的研究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。汽车现已成为人们日常生活中必不可少的交通工具。汽车在给人们带来便利的同时，也带来了一系列令人困惑的问题，如环境污染、交通拥挤、交通事故频繁发生，给人们的生命和财产带来了很大的损失。城市交通问题困扰城市发展、制约城市经济建设的重要因素，人们对交通有效控制的

16、意识越来越强烈（孙玉芳，2009）。随着我国国民经济和城市化的迅速发展，城市交通堵塞问题越来越严重，而街道各十字路口，又是车辆通行的瓶颈所在。解决城市交叉口的交通拥挤问题越来越紧迫(苏玉萍，2011)。对于拓宽道路，投资甚多，且征用土地在城市中难于实现，因此改善道路交通设施，提高现有道路的利用率不失为解决道路拥塞比较好的方案(宋依青等，2008)。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(邱烨等，2009)。交通控制和管理性能方面通常是评估一些重要的属性，例如：成本、时间、可靠性和安全性。一个有效的和高效的流量控制和管理系统有利于社会的大

17、量减少燃料消耗，保护环境，促进发展，减少交通拥堵，提高安全性（John Wiley etal,2012）。交通控制灯是我们日常生活中重要的交通控制设施，安装在各个交叉路口，在疏导车辆通行中有着很重要的意义。1.3 交通灯的发展前景我国对城市交通灯控制系统的分析与研究工作起步较晚，20世纪80年代，我国一方面把城市交通灯技术的提高放在了交通改变的核心地位；另一方面制定了开发与引进相结合的方针政策，逐渐建立了一些简单的城市交通灯控制系统。在北京和上海等大城市，采用简易单点的信号灯，并与国外的几个交通灯控制系统相结合使用，但对于西安、成都等中小城市，主要采用的仍然是简易单点信号灯以及与集中协调式的信

18、号灯。而以上系统的红绿灯的时间，都是事先预设好的，在运行期间固定不变。这些交通信号灯控制系统暂时虽然获得较好的效果，对其交通起到了一定的作用。随着我国机动车的增多，这些简单的控制系统已经远远不能够满足当前我国交通的需求。为了解决上述问题，我国的交通灯控制系统需要进行的改进主要包括：完善交通灯控制系统的实时性；降低成本、使其安装及维修方便；合理解决混合交通流问题：实现区域网络协调控制；对于小型的路口，应研制并设计能够对交通流量进行监控的交通信号灯系统（欧玉荣，2012）。所以，现今的交通控制系统不断趋向智能化。智能交通系统是指人们将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术、传感器技术以及计

19、算机处理技术等有效地综合运用于整个运输体系中，从而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输综合管理系统。实施智能交通系统工程不仅能够提高交通的效益与效率，增强交通安全性，降低环境污染，而且有利于合理利用土地与能源，甚至对于国民经济的持续发展与社会经济效益的全而提高都是至关重要的（陈艳等，2007）。1.4 交通灯的设计目的交通灯是城市交通的重要指挥系统，与人们的日常生活密切相关。随着经济的快速发展，城市中的车辆逐渐增多，交通拥挤和堵塞现象日趋严重，引起交通事故频发、环境污染加剧等一系列问题。交通灯控制系统为解决这些问题起到重要的作用。本设计是采用MSC-51系列单片机ST

20、C89C52为中心器件来设计交通灯控制器，发光二极管和数码管实现了设置红、绿灯燃亮时间和显示的功能，控制十字路口红绿灯以及人行道红绿灯交替亮和熄灭。通过按键进行对交通控制系统的控制，实现增减数码管倒计时时间、南北通行、东西通行和全路禁行等功能。并拥有对车辆进行违规检测，发出信号说明车辆进行了违规操作。2 总体方案确定2.1 设计方案论证根据设计内容要求，提出了如下三种方案：方案一：采用STC89C52单片机作为控制核心，采用四组高亮红绿黄二极管作为东西南北四个路口的通行指示灯；采用四组2位数码管作为四个路口的通行倒计时显示器，显示采用动态扫描方式，以节省端口数。按以上系统构架设计，单片机端口资

21、源刚好满足要求。方案二：采用AT89C2051单片机作为控制器，通行倒计时显示采用1616点阵LED发光管，左拐、右拐、直行及行人4种通行指示也采用1616点阵双色LED发光管。LED点阵的列驱动采用74LS595，用串行端口扩展实现，行驱动采用1/16译码器74LS154动态扫描，译码器74LS154生成16条行选通信号线，再经过驱动器驱动对应的行线。每条行线上需要较大的驱动电流，应选用大功率三极管作为驱动管。方案三：采用AT89C2051单片机作为控制器，通行倒计时及左拐、右拐、直行、行人通行指示采用单块LCD液晶点阵显示器。三种方案的特点比较如下：方案一具有电路简单，设计方便，显示亮度高

22、，耗电较少，可靠性高等特点；方案二显示逼真，单片机占用端口资源少，缺点是需要大量的硬件，电路复杂，耗电量大，不太适合于模型制作；方案三设计占用单片机的端口最少，硬件也少，耗电也最少；虽然显示图案也很精美，但由于亮度太暗，晚上还得开背光灯，不够实用。可见方案一优于其他两种方案，因此本设计选用方案一。2.2 总体设计框图本系统应该由振荡电路、复位电路、按键操作电路、红绿灯显示电路、数码管显示电路和车辆违规检测电路组成，如图1所示。振荡电路 STC89C52复位电路按键操作红绿灯显示数码管显示车辆违规检测图1 交通灯控制系统总体设计框图3 系统硬件设计3.1 系统硬件电路构成本系统以STC89C52

23、为核心，由违规检测电路，2位共阴数码管，LED显示状态灯，按键，复位电路与时钟振荡电路组成。其具体的硬件电路总图如图1所示。其中P0，P2，用于显示两位共阴数码管，P1用于控制红绿黄发光二极管，XTAL1和XTAL2接入晶振时钟电路，RST引脚接上复位电路，P3.1即INT1接违规检测电路，P3.3即增加倒计时时间，P3.4即减少倒计时时间，P3.5南北通行，P3.6东西通行，P3.7四路进行。3.2 主要芯片器件介绍3.2.1 单片机STC89C52功能与引脚说明与MCS-51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：0Hz33Hz，三级加密程序存

24、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。STC89C52是一种低功耗，高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容，片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有8位CPU和在线系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。STC89C52具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，3

25、2位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式，空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM，定时器/计数器，串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作暂停，直到下一个中断或硬件复位为止。P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平，对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。而访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内

26、部上拉电阻。而在Flash编程时，P0口也用来接收指令字节，在程序校验时，输出指令字节，程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平，对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用，作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下所示。在Flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能：P1.0：T2（定时器/计数器T

27、2的外部计数输入），时钟输出；P1.1：T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）；P1.5：MOSI（在线系统编程用）；P1.6：MISO（在线系统编程用）；P1.7：SCK（在线系统编程用）；P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平，对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，可以作为输入口使用。而作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2口送出高八位地址，在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址访问外部数据

28、存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在Flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如下所示。在Flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。端口引脚第二功能：P3.0：RXD(串行输入口)；P3.1：TXD(串行输出口)；P3.2：INTO(外中断0)；P3.3：INT1(外中断1

29、)；P3.4：TO(定时/计数器0)；P3.5：T1(定时/计数器1)；P3.6：WR(外部数据存储器写选通)；P3.7：RD(外部数据存储器读选通)；P3口还接收一些用于Flash闪存编程和程序校验的控制信号。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为单片机复位。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。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，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Flash存储器编程期间，该引脚还用于输

30、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MOVX和MOVC指令才能将ALE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禁止位无效。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STC89C52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，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次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：

31、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的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。3.2.2 数码管数码管按段数分为7段数码管和8段数码管，8段数码管比7段数码管多一个发光二极管单元（由小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等数码管，按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴

32、极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮，本系统选用的是共阴数码管。数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。第一类为静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二

33、-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5840根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个），实际应用必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。第二类为动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划“a，b，c，d，e，f，g，dp”的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，

34、取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显出字形，没有选通的数码管就不亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动，在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度够快，给人的感觉就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁的感觉，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低基于交通灯所要实现的的功能要求，所以选用第二种，动态显示驱动。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电

35、源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。3.2.3 发光二极管发光二极管简称LED，采用砷化镓、镓铝砷、和磷化镓等材料制成，其内部结构为一个PN结，具有单向导电性。当在发光二极管PN结上加正向电压时，PN结势垒降低，载流子的扩散运动大于漂移运动，致使P区的空穴注入到N区，N区的电子注入到P区，这样相互注入的空穴与电子相遇后会产生复合，此时产生的能量大部分以光的形式出现，因此而发光，当所有二极管都发出光时，大多数都不是很有效的，在普通二极管里，半导体材料本身吸引大量的光能而结束。发光二极管是由一个塑性灯泡覆盖集中灯光于一个特定方向。由于不同材料的禁带宽度不同，所以由不同材料制成的

36、发光二极管会发出不同波长的光。另外，有些材料由于组分和掺杂不同，例如，有的具有很复杂的能带结构，相应的还有间接跃迁辐射等，因此有各种各样的发光二极管。发光二极管在制作时，使用的材料有所不同，那么就可以出现不同颜色的光。发光二极管的发光颜色有：红色光、黄色光、绿色光、红外光等等。发光二极管的外形有：圆形，长方形，三角形，正方形，组合形，特殊形等。常用的发光二极管应用电路有4种，即直流驱动电路，交流驱动电路，脉冲驱动电路，变色发光驱动电路。因此我们选的二极管颜色为红色，黄色，绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯

37、的车辆不能越过停车线。3.3 单元电路设计3.3.1 单片机最小系统单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统，如图2所示。对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括:电源，晶振电路，复位电路。1k10F30pF30pF12MHzXTAL2wads1XTAL1wadsVCCRSTGND图2 单片机最小系统电路图（1）电源单片机芯片的第40脚为正电源引脚VCC，一般外接+5V电压。第20脚为接地引脚GND。 （2）时钟电路时钟电路用于产生MCS-51单片机工作时所必须的时钟控制信号。其内部电路在时钟信号控制下，严格地按时序执行指令进行工作。在执行指令时，CP

38、U首先要到程序存储器中取出需要执行的指令操作码，然后译码，并由时序电路产生一系列控制信号去完成指令所规定操作。单片机是一种时序电路，必须要有时钟信号才能正常工作。单片机芯片的18脚、19脚分别为片内反向放大器的输出端和输入端，只要在18脚（XTAL2）和19脚（XTAL1）之间接上一个12MHz的晶振，再加上2个30pF的瓷片电容即可构成单片机所需的时钟电路。他们构成一个稳定的自激振荡器。该电容的大小影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。为单片机提供标准时钟。其中两个瓷片电容起微调作用。此外，当采用外部时钟时，19脚（XTAL1）接地，18脚（XTAL2）接外部时钟信号。（3）复

39、位电路设计单片机芯片的第9脚RST（Reset）是复位信号输入端。单片机系统在开机时或在工作中因干扰而使程序失控，或工作中程序处于某种死循环状态等情况下都需要复位。复位的作用是使中央处理器CPU以及其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。STC89C52单片机的复位靠外部电路实现，信号从RST引脚输入，高电平有效，只要保持RST引脚高电平2个机器周期，单片机就能正常复位。常见的复位电路有上电复位电路和按键复位电路二种，本设计使用按键复位。 3.3.2 车辆违规检测当有车辆经过，则按钮按下。P3.0捕捉到低电平信号且该方向的LED状态灯显示为红灯时，P2.7为高电平，红色L

40、ED灯发亮，说明当前车道有车辆违规。如图3所示。P3.0P2.7图3 车辆违规检测电路电路图3.3.3 数码管显示当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码。但哪个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12毫秒。由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，只要扫描的速度足够快，给人眼的感觉就是一组稳定的显示数据。不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的。而它的优点是能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。系统共有5个两位的数码

41、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。还有一个数码管是显示设置的倒计时时间。在设计电路时，本系统采用用共阴数码管，直接和P0口连接，作为段选，来控制每个数码管数字的显示，再通过P2.0P2.5进行位选，来选择要显示的数码管。其中四个方位上总共用4个数码管接在单片机的端口上。虽然方向不一样，但是显示的时间在数字上是一样的，所以两边连接的端口是对称的。经过对单片机端口进行编码，直接输出字形信号，经过对数码管的公共极进行位选，则会输出相应的数字。3.3.4 发光二极管信号灯显示根据本设计的特点，红绿灯的显示采用普通的发光二极管

42、。每个方向上设置红绿黄灯，总共4组。如果东西红灯亮，那南北方向就是绿灯亮，反之亦然，所以在硬件上连接图上也是对称分布的。本系统通过P1端口对发光二极管进行输出显示，直接把端口接在发光二极管上。3.3.5 按键操作本设计设置了5个按键，P3.3接增加倒计时时间、P3.4接减少倒计时时间、P3.5接南北通行、P3.6接东西通行和P3.7接紧急模式。当按键按下端口接地，单片机捕获到低电平，从而知道相应的中断输入信息。如图4所示。P3.3P3.5P3.7P3.6P3.4P3.2图4 按键操作电路时间可调：当主干道方向的车辆过多发生堵塞，正常的信号灯时序将会使交通状况更加恶化。所以设立增加倒计时时间、减

43、少倒计时时间这2个功能按键，通过键盘对时间进行手动设置，增加了人为的可控性，避免车少长等和减缓车多交通堵塞的麻烦。南北、东西通行：交通路口出现各种状况在所难免，如救护车等急行车通过时，我们都必须尽量允许其畅通无阻，毕竟这种情况应该是分秒必争的。时时刻刻关系着公共财产安全和个人安危。因此需要在设计中加入按键进行中断控制，当急行情况发生时，南北绿灯东西红灯或东西绿灯南北红灯，倒计时显示变为88不动。通过倒计时显示就可以知道路面情况正处于特殊状况后，提高人们的注意力。按键弹起，交通灯恢复中断前状态，数码管继续倒计时。紧急模式：交通路口出现紧急状况在所难免，如发生交通事故，我们都必须立刻停止当前车辆的

44、行驶，毕竟这种情况应该是分秒必争的。时时刻刻关系着公共财产安全和个人安危。若处理不及时可能发生连环交通事故，使更多人的人生安危受到伤害。因此需要在设计中加入按键进行中断控制，当紧急情况发生时，南北东西显示红灯，倒计时显示变为88不动。通过倒计时显示就可以知道路面情况正处于特殊状况后，提高人们的注意力。等待处理完紧急的事故按键弹起，按键弹起，交通灯恢复中断前状态，数码管继续倒计时。4 系统软件设计4.1 理论基础知识4.1.1 定时器原理定时器工作的基本原理其实就是给初值，这个初值是送到TH和TL中的。它是以加法记数的，并能从全1到全0时自动产生溢出中断请求。本系统选用方式1计数。在方式1时为计数器模值M的值为65536，单片机的主脉冲频率为12MHz，经过12分频后，采用方式1最大延时是65.536毫