智能交通灯控制系统课程设计说明书

1、等级:湖南工程学院课 程 设计课程名称单片机原理及应用课题名称 智能交通灯控制系统设计湖南工程学院课程设计任务书课程名称单片机原理及应用课 题 智能交通灯控制系统设计专业班级 自动化1191学生姓名徐瑞先学 号 201101029118指导老师王迎旭李晓秀审 批任务书下达日期2013 年 12月 02日任务完成日期2013 年12月13日设计内容与设计要求设计内容:本课题要求以单片机核心，设计一个智能交通灯控制系统。 使其能模拟城市十字路口的交通灯功能，并能满足控制的特殊 要求（有三个按键输入），以便处理特殊事件。设计要求：1）分析开发系统的硬件构成；2 ）进行系统的硬件设计；3）完成必要的参

2、数计算与元器件选择；4）完成应用程序设计；5）进行单元电路及应用程序的调试；6）写出使用说明书。主要设计条件1. 控制十字路口四个方向的红、黄、绿型号灯的正常工作，规则应符合我 国交通法规的规定；2. 南北方向的准行基本时间均为 60秒（可在线调整）；3. 在交通状况发生特殊情况时，可进行特殊处理：1）消防车、救护车通过时，按下 K1建，关闭倒计时器，四个路口同时 黄色灯闪烁5秒然后，转为红灯亮，只允许紧急车辆通过， K1建松开， 交通控制回复正常；2）K2、K3键分别为南北和东西方向车辆多时的特殊处理，功能自行定 义。说明书格式封面课程设计任务书目录第1章 概述（课题设计的要求、目的及意义）

3、第2章系统总体方案选择与说明（系统硬件电路设计框图与工作原理）第3章 硬件电路设计（各部分电路设计、原理、参数计算、I/O分配等）第4章 应用软件设计（流程图、算法等）第5章系统仿真调试第6章 硬件调试与结果分析（开发板焊接、性能测试、结果、操作说明） 总结致谢参考文献附录A系统硬件电路原理图附录B程序清单进度安排设计时间为两周第一周星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍 下午：借阅有关资料，总体方案讨论 星期二、确定总体设计方案 星期三、硬件模块方案设计 星期四、软件模块方案设计星期五小系统焊接与调试；第二周星期一、各硬件模块设计星期二、各软件模块设计 星期三、各软件模块设计 星期四、写

4、说明书 星期五、上午：写说明书，整理资料下午：交设计资料，答辩参考文献参考文献1王迎旭等.单片机原理及及应用M.机械工业出版社.2012年2胡汉才：单片机原理及接口技术M，清华大学出版社，20093蔡伟智：LED道路交通灯的研制M，液晶与显示，第20卷第五期20074张友德：单片机原理与应用M，复旦大学出版社，2010第 1章 概述1.1 课题设计的要求及目的1.2 课题设计的意义第 2章 系统总体方案选择与说明2.1 系统硬件设计框图2.2 系统硬件电路工作原理2.3 设计方案第 3章 硬件电路设计3.1 LED 数码管设计3.2 实际信号显示电路3.3 按键电路3.4 I/O 口的分配3.

5、5 复位电路3.6 时钟电路的设计第4 章 应用软件设计第5 章 硬件调试和硬件结果 总结 致谢 参考文献 附录 A 程序 清单第1 章 概述1.1 课题设计的要求及目的本课题要求以单片机核心， 设计一个智能交通灯控制系统。 使其能模 拟城市十字路口的交通灯功能， 并能满足控制的特殊要求， 以便处理特殊 事件。设计要求：(1) 控制十字路口四个方向的红、黄、绿型号灯的正常工作，规则应 符合我国交通法规的规定；(2) 南北方向的准行基本时间均为 60 秒(可在线调整)；(3) 在交通状况发生特殊情况时，可按实际情况进行处理。1.2 课题设计的意义由于我国经济的快速发展从而导致了汽车数量的猛增，

6、日常的交通堵 塞成为人们司空见惯而又不得不忍受的问题，在这种背景下，结合我国 城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯 控制系统已经成为当前的主要任务。随着电子技术的发展，利用单片机 技术对交通灯进行智能化管理，已成为目前广泛采用的方法。第2章系统总体方案选择与说明2.1系统硬件设计框图整个设计以89C52单片机为核心，由数码管显示，LED数码管显 示，复位电路等组成。图2-1设计框图2.2系统硬件电路工作原理以单片机89C52为核心，工作频率在12MHz（机械周期是1us）， 有数码管显示时间，LED灯显示各路口通行状态，复位电路控制初始状 态等，采用独立按键，模拟三种

7、交通状况正常行驶，紧急情况行驶，及 高峰期行驶。每种情况通行时间不同，红绿灯的转换也不同。2.3设计方案设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通 行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下图所示。说明：黑色表示亮，白色表示火。交通状态从状态1开始变换，直至状态6然后循环至状1，周而复始， 即如图（图2-2 ）所示：直至状态6然后循环至状态1，通过具体的路口交通灯状态的演示分析我们可以把这四个状态归纳如下红绿貫0*0红绿黄00红绿黄红绿黄OOOO红绿黄OO红绿黄图2-2交通状态图 东西方向红灯灭，同时绿灯亮，南北方向黄灯灭，同时红灯亮

8、，倒 计时25秒。此状态下，东西向禁止通行，南北向允许通行。 东西方向绿灯灭，同时黄灯亮，南北方向红灯亮，倒计时5秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。 南北方向红灯灭，同时绿灯亮，东西方向黄灯灭，同时红灯亮，倒 计时30秒。此状态下，东西向允许通行，南北向禁止通行。 南北方向绿灯灭，同时黄灯亮，东西方向红灯亮，倒计时5秒。此状态下，除了已下面我们可以用图表表示灯状态和行止状态的关系如 下。表2-1交通状态及红绿灯状态状态1状态3状态4状态6东西向禁行等待变换通行等待变换南北向通行等待变换禁行等待变换东西红灯1100东西黄灯0001东西绿灯0010南北红灯0011南北

9、绿灯1000南北黄灯0100东西南北四个路口均有红绿黄3灯和数码显示管2个，在任一个路口， 遇红灯禁止通行，转绿灯允许通行，之后黄灯亮警告行止状态将变换。 状态及红绿灯状态如表2.1所示。说明：0表示火，1表示亮。 特殊情况： 消防车、救护车通过时，按下K1建，关闭倒计时器，四个路口同 时黄色灯闪烁5秒然后，转为红灯亮，只允许紧急车辆通过，K1建松开, 交通控制回复正常。 K2、K3键分别为南北和东西方向车辆多时的特殊处理，功能自行 定义。第 3 章 硬件电路设计3.1 LED数码管设计数码管的段选为 P0.0-P0.7 ，位选为 P2.0-P2.3 ，且都串一个 1K 的电阻。图 3-1 四

10、个数码管接线图3.2 实际信号显示电路根据本设计的特点，红绿灯的显示不可少，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。本系统的交通信号显示电路是 6个LED灯组成P1.0 ,P1.1 ,P1.2 ,P1.3 ,P1.4 ，P1.5 ， P1.6 分别对应为东西红绿黄和南北红绿黄。每一个 LED 灯上串一个 1K 的电阻，对 LED 灯过流保护。图 3-2 实际指示灯图3.3 按键电路由于只有两种特殊情况，考虑实际应用中的资源浪费问题，此设计只用到两个按键，分别为紧急情况 K1 和高峰情况 K2I7：U PUS绿九 0 P07R1410ko10k:一

11、*ZHrr>山.IQ 門0rpii *12P12 _zzm! dr紧急怙况K1 |高峰期情况K2图3-3按键显示图3.4 I/O 接线表3-1 单片机I/O 口接线分配表P0.0数码管a段P1.0东西红灯P0.1数码管b段P1.1东西绿灯P0.2数码管c段P1.2东西黄灯P0.3数码管d段P1.3南北红灯P0.4数码管e段P1.4南北绿灯P0.5数码管f段P1.5南北黄灯P0.6数码管g段P1.6空置P0.7数码管dp段P1.7空置P2.6紧急情况K1P2.7紧急情况K23.5复位电路手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平，此处采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接-个按

12、钮。当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。由于人的动作再快也会使按钮 保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求图 3-4 复位电路图3.6 时钟电路的设计该设计中选择与负载电容值相等的并联电容， 就可以得到晶振的谐振 频率， 产生的频率是 12MHz 。因为晶振与单片机的脚 XTAL0 和脚 XTAL1 构成的振荡电路中会产生偕波 , 为了电路的稳定性起见， 所以晶振 所配的瓷片电容为 30pf 的。图 3-5 时钟电路图第 4 章 应用软件设计开始就就先声明，然后定义，这些都是初始化，之后调用显示，扫描是否有键按下，分三种情况，即正常情况，紧急情况，高峰情况

13、， 执行完后回到正常情况。图4-1主程序图进入easel后即进入正常通行，通过判断 zc的状态来确定东西和南 北的红黄绿灯的情况。(1)正常情况流程图开始ZC+状态zcdh取反Yeaselcase2case3case4nh取反 nu ml-nu m2-(2)紧急情况流程图开始b=0复位b+N红灯图4-2正常情况和紧急情况图(3)高峰期情况，考虑到此情况与正常情况类似，只是南北，东西时间做 了些许调整，在这里就不再重复。第5章硬件调试与硬件结果用硬件调试，观察到正常行驶时，东西红灯亮30秒，南北路灯亮25秒，东西红灯最后5秒时，南北变为黄灯，之后东西变为绿灯，南北 变为红灯，情况跟上次一样。紧急

14、情况行驶时，都为黄灯闪烁。高峰期 行驶时，东西为35秒，南北为40秒，增加了时间缓冲，缓解了交通压力。东西红灯，南北绿灯的情形图5-1 东西红，南北绿的实物结果东西红灯，南北黄灯并闪烁的情形图5-2东西红，南北黄的实物结果东西绿灯，南北红灯情形nPS图5-3东西绿，南北红的实物结果交通灯是我们生活中非常常见的一种东西，在这里我们设计的交 通灯仅仅只是模拟现实中的情况。此设计最大的优点就是实现智能化控 制，不需要人为。同时，它的缺点是系统稳定性不是很好。通过这次交 通灯的课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决现 实问题的能力，使我在单片机的基本原理、单片机应用学习过程中，以 及在

15、常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步。希望能为 以后的工作学习打下基础。致谢由于自身能力有限，在课程设计中碰到了很多的问题，我通过查阅 相关书籍、资料以及和周围同学交流得到解决。最后，对在这个两周帮助我的所有同学和各位指导老师再次表示衷心的感谢!参考文献1王迎旭等.单片机原理及及应用 M. 机械工业出版社 .20122 胡汉才：单片机原理及接口技术 M ，清华大学出版社， 20093蔡伟智： LED 道路交通灯的研制 M ，液晶与显示，第 20 卷第五期 20074 张友德：单片机原理与应用 M ，复旦大学出版社， 2010II东西时间num1 ;/数码管显示缓冲区域I*共阳字型段

16、码II键盘扫描附录A程序清单#in clude<reg52.h>#defi ne uint un sig ned int#defi ne uchar un sig ned charsbit p10=P1A0;II东西红灯sbit pl 1= P1A1;II东西绿灯sbit dh=P1A2;II东西黄灯sbit p13=P1A3;II南北红灯sbit p14=P1A4;II南北绿灯sbit nh=P1A5;II南北黄灯sbit p16=P1A6;II始终置为1sbit p17=P1A7;II始终置为1uchar nu ml, nu m2, nu m3d; num3n; tt,zc;g

17、f;key;a;b;c; 南北时间num2 ;时间中断次数tt ;uchar led0,led1,led2,led3;un sig ned char code led_code=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83, 0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xbf;表,"0""F","-"*/void delay( uint z);void display(uchar led0,led1,led2,led3);uchar keysca n( void)

18、;void mai n()num 1=30; num2=25; tt=0;作方式 1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;/ 定时器 0 设 50 毫秒EA=1;/ 开总中断ET0=1;/ 开定时器 0 中断TR0=1;/ 启动定时器 0zc=1; key=0x7e; P1=0xf5; num1=25; num2=30;/ 正常情况初始化gf=1;c=1;num3d=35;num3n=40;display(led0,led1,led2,led3);/ 高峰期初始化while(1)display(led0,led1,led2,led3); key

19、=keyscan( );/* 调显示 */ 调用键盘扫描switch(key)/* 正常情况通行 */ 用于对灯的初始状态复原，case 0x7e: switch(zc)因为紧急状况改变灯的状态case 1: p10=1; / 东西红灯p11=1;/东西绿灯p13=0;/南北红灯p14=1;/南北绿灯nh=1;/南北黄灯p16=1; / 始终置为 1p17=1; / 始终置为 1 break;case 2: P1=0xee;break;case 3: p10=0;/ 东西红灯 p11=1; / 东西绿灯 dh= 1; / 东西黄灯 p13=1; / 南北红灯 p14=1; / 南北绿灯 p16

20、=1; / 始终置为 1 p17=1; / 始终置为 1 break;case 4: P1=0xf5;break;display(led0,led1,led2,led3);if (num1=0|num2=0)zc+; / 时间到 0 后switch(zc)case 1:num1=5;P1=0xf3;break;case 2:num1=30,num2=25;P1=0xee;break;case 3:num2=5;P1=0xde;break;case 4:zc=1;num1=25;num2=30;P1=0xf5;break; else if(a=1)a=0;num1-;num2-;led0=num

21、1/10;led1=num1%10;led2=num2/10;led3=num2%10;if(zc=2)dh=dh;if(zc=4)nh=nh;/* 紧急情况 */b=0; c=1; break;case 0x7d:if(a=1)b+;if(b<6)灯p10=1;/东西红灯p11=1;/东西绿灯dh=dh;/东西黄灯p13=1;/南北红灯p14=1;/南北绿灯nh=nh;/南北黄为1p16=1;/始终置为1elsep17=1;/始终置灯p10=0;/东西红灯p11=1;/东西绿灯dh=1;/东西黄p13=0;/南北红灯p14=1; nh=1;p16=1;1p17=1;1a=0;break

22、;/* 情况三高峰期 */case 0x7b: if(c=1) 数值c=0; num3d=35; num3n=40;/ 南北绿灯 / 南北黄灯 / 始终置为/ 始终置为/ 第一次就初始化display(led0,led1,led2,led3);if (num3d=0|num3n=0)gf+;switch(gf)case 1:num3d=5;P1=0xf3;break;/ 时间到 0 后case 2:num3d=20,num3n=15;P1=0xee;break;case 3:num3n=5;P1=0xde;break;case4:gf=1;num3d=35;num3n=40;P1=0xf5;break; else if(a=1)a=0;num3d-;num3n-; led0=num3d/10;led1=num3d%10;led2=num3n/10;led3=num3n%10;if(gf=2)dh=dh;if(gf=4)nh=nh;b=0;break;display(led0,led1,led2,led3);void