【《基于STC89C52RC单片机的交通灯控制系统设计与实现》12000字】

基于STC89C52RC单片机的交通灯控制系统设计与实现摘要目前，国内大部分的城市中，尤其是中小型城市的交通路口都是使用单一的交通灯控制模式车辆的通行，并且由于城市规模以及建筑的种种原因，道路难以扩建。而单一的交通灯控制模式就使得在不同的时间段产生不同的现象。在人流低峰期时通行方向没有车辆而另一方向的车辆却需要长时间等待通行；在高峰期时通行时间太短、效率太低，容易积累更多的车辆在后方，节假日时尤其明显。本文研究基于STC89C51RC单片机控制交通灯控制系统的设计和实现问题。本设计针对交通路口车流量进行实时控制交通灯，使交通灯具有根据车流量改变交通路口通行时间减缓交通压力的功能。本设计研究内容如下：1、分析当前国内交通现状，根据现状确定交通灯控制系统的设计方案。2、根据已确定的设计方案对交通灯的硬件进行选型，并根据国内设计交通灯的各部分硬件电路。3、根据交通灯的控制要求和硬件电路，完成交通灯的软件程序进行开发设计。设计程序分别为系统主程序和信号灯显示控制、计时显示控制、手动按键控制等控制程序。4、对完成的交通灯系统进行硬件调试和软件调试，并测试交通灯的性能。本设计的最终成品是一个可以利用红外线感应器检测到车道通行车辆车流，控制该车道行驶方向通行时间，交通灯红、绿、黄三交通灯循环均衡灯会同时点亮，黄灯在从红绿色转换成了绿红灯前还会闪烁5秒的停车警示。关键词：STC89C52RC单片机；交通灯；倒计时；车流量；目录1绪论 11.1本课题研究背景与意义 11.2国内外交通灯系统的现状 11.3论文结构安排 22智能控制交通灯系统的设计方案 32.1总体方案设计 32.2交通灯的基本功能 32.3城市交通路口的类型 42.4交通灯控制类型 42.5交通灯信号控制方案 42.6单片机的选择 52.7计时显示器的选择 62.8车流量检测 73系统硬件设计 83.1总体设计 83.2单片机的基本结构 83.3数码管 113.4单片机外围电路设计 113.4.1电源电路 113.4.2复位电路 123.4.3振荡电路 133.4.4计时显示模块电路 134软件设计 154.1软件程序总体设计 154.2车流量采集程序设计 164.3手动按键程序设计 164.4定时程序设计 175系统调试 185.1仿真调试 185.1.1仿真软件 185.1.2仿真环境 185.2硬件调试 195.2.1电源调试 205.2.2控制电路调试 205.2.3信号灯控制调试 205.2.4倒计时控制调试 205.3软件调试 205.4交通灯运行调试 216总结 21参考文献 22附录 24

1绪论1.1本课题研究背景与意义随着当前我国经济社会和国民经济的不断进步，城市化工程建设的推进速度也逐步大大加快，而且机动车和汽车的总承载容量也在不断地快速增长。机动车的大量出现和不断普及为当今人们出行提供了方便时，也给城市交通带来了诸多的不便，车辆的增加往往伴随而来的便是交通堵塞、交通事故愈加频繁，环境污染亦逐渐严重等。交通拥堵则影响了整个城市的面貌，况且当前机动车的价格也渐渐地可以让大众接受，在未来几年，机动车的数量增长速度也将逐渐加快，对于当前交通拥堵问题，没有及时解决可能会成为未来城市发展的阻碍。城市交通重要路口的停车堵塞近年来越发频繁，在一些中、小型的工业城市中，由于目前我国城市近些年来城市经济社会发展快，人民的公共生活素质水平已经有所提高，私家车的停放数量也随之增长迅猛。原本的城市道路无法满足现状，道路加宽成本过高。此时对交通灯控制系统的升级将是成本最低的应对方式。采用智能交通灯控制系统将是最快，最直接且最有效缓解交通压力的方法之一。智能交通运输中的信息管理系统或称为ITS，ITS即intelligenttransportationsystems的简称。是一种通过信息、通讯、感应传递技术以及高新科学技术联合实现的交通运输管理系统。利用现代通信技术和大数据的智能化分析是该系统最基础的功能，对交通信息进行实时分析调整，以缓解交通压力，提升行效率。智能交通车灯自动控制是属于智慧交通系统中必不可少的一环。交通车灯自动控制系统对于智能化交通系统来说，其对缓解道路堵塞问题的作用特别突出。1.2国内外交通灯系统的现状美国是最早对智能交通系统进行研究的，其于20世纪中即开始了智能交通系统的开发和研究。美国是交通发展走在最前沿的交通强国，为了进一步完善交通系统，美国提出了智能交通系统这一概念。美国每年都会投入大量经费在智能交通系统这一领域的研究和开发，目前美国已经将智能交通系统技术应用在了美国本土的大部分交通道路上了。经过几十年的改进和发展，美国的智能交通系统可以在人工智能系统的基础上把路、车、人等要素紧密结合形成一个智能交通网络。日本在二战过后经济迅猛发展，此前固有给交通道路已经根本无法满足交通需求，以及日本本身人口十分密集，当时的交通设施严重制约了人们的出行。日本政府逐步开始注意重视道路交通的改善和智能化交通系统。上个世纪70年代，日本政府就对智慧化交通网络和系统进行了深入的研究。上世纪80年代，日本利用通信技术与车辆结合对当时的车辆进行试验。近几年日本政府加强与本土几大汽车生产商合作进行无人驾驶测试。英国在上世纪就已经是经济强国，研发智能交通起步也是最早的一批国家。上世纪60年代，英国就开始针对交通道路进行优化设计，为研究智能交通打下了有利基础。上世纪七十年代英国就研发出了可以根据交通道路车流量调节车辆通行的智能交通管理系统。2013年，英国的专家联合开发了一套新型的智能交通系统，该系统能够在车辆行驶时，根据实际交通情况改变交通路口的通行方向，特别是在车辆少时，系统可以让车辆经过的每一个路口都是绿灯，做到通行无阻避免在路口等待浪费时间。2016年，英国政府与路虎等几大汽车生产商联合进行无人驾驶系统的研发，对交通管理方面进行进一步的优化。自国内改革开放以来，经济发展速度加快，国民生活水平不断提高，在出行方面人们的方式也有了很大的改变。从一开始的步行、自行车到公交再发展到现在私家车出行已是常态。由于我国经济起步迟，因此早期对交通的需求低，智能交通的研究也落后于西方国家。目前我国城市的大部分交通道路时间交替周期是固定不变的，这样的红绿灯转换方式很难与实际交通状况结合。固定的红绿灯交替时间在不同方向车流量相差较大时是很实际的，对于车辆多的方向无法一次性全部通过路口，而车辆少的方向则长时间放行空置。因此国内交通灯自动控制方面远不如交警现场指挥效率高。我国从21世纪初就有一部分城市开始尝试使用智能交通灯了，当前黑龙江、乌鲁木齐和北京都有部分交通路口尝试使用智能交通灯。近年，中科院提出了将北斗系统和智能交通相结合。百度公司于2018年展示并尝试运行了无人驾驶技术。1.3论文结构安排根据课题的主要研究内容，本文将从以下六章对课题所涵盖的内容进行介绍:第一章，绪论。讲述本文研究的背景意义以及国内外当前的发展现状，并简述本文的章节安排。第二章，智能交通灯系统的设计方案。本章主要分析了交通灯的设计方向和设计方案。第三章，系统硬件设计。该章完成系统硬件的构建和各个模块电路的选择、设计以及模块间的搭建。第四章，系统软件设计。讲述系统软件程序构建，模块子程序的编写和控制方式。第五章，系统调试。测试系统性能及分析，检测各模块和程序之间能否兼容，完成各模块的功能测试。第六章，结论。总结课题设计的研究内容，结合现状分析成品的不足。2交通灯系统的设计方案2.1总体方案设计本设计以单片机为控制核心，采用模块化设计。系统各模块分别为单片机控制系统模块、手动按键控制、信号灯状态显示模块、计时显示等模块组成。系统原理框架图如图2-1。图2-1系统图2-1系统原理框架图2.2交通灯的基本功能控制交通灯系统的基本功能如正常的交通灯基本相同，与人们正常认识的一样，都是绿灯行，红灯停，各个方向交替通行，而本设计的交通灯不同在对时间的控制不同。交通灯功能依照道路交通管理条例规定：指挥灯信号1.当绿灯点亮时，准许汽车、行人等方向通行，但在拐角处或右侧停车时，不得阻碍正在直行的汽车以及被交通放行的其他汽车等方向。2.黄灯亮时，不准许其他车辆、行人在路上通行，但已经越过了停止路段的车辆和行驶到已经进入了人行横道的其他行人，可以禁止其继续通行。3.红灯点亮时，不禁止车辆、行人通过。4.绿头灯亮时，准许车辆、行人按照信号灯所示通行。5.当时红黄灯信号发生强力闪烁，汽车、行人必须在不能保证安全的基本交通原则下重新停车通行。右转弯的t型交叉路口直行车辆和其他t型交叉路口右边两侧没有设置纵向通行横道的自由直行人的交叉路口车辆，遇到对方有上述二条前款(二)、(三)项各款所列车辆规定时，在不妨碍被放行车辆的情况下可以直行进入右侧左转弯。前两项规定也适合于列车上的行走及被赶、乘牧牛和马等牲畜。2.3城市交通路口的类型目前城市中路口多式多样，错综交汇，形成四通八达的城市交通网络，但正常需要安装交通灯控制的路口可以简单规划成几个类型，十字形、X形、Y形、T形，而一般交通灯控制的路口以十字形的路口较多。本设计选择根据十字形路口展开，对一个路口东西、南北两个方向通行进行交替控制。图2-2十字图2-2十字路口交通灯示意图2.4交通灯控制类型交通工具车灯的对点控制光线系统范围可按照所要进行控制的光线范围进行划分分别为一针对点的线控制，对点的线对点控制和对面的对线控制。对点控制是交通灯对单个交通路口进行控制，点控制较为简单，仅需根据当前路口各方向的车辆状况进行控制，不考虑相邻路口情况协调。对线控制则是根据一条交通道路协调控制通行，尽可能使进入该道路的车辆通行少遇到红灯停车，使道路更通畅。对线控制的原理大致上是预测一个交通路口通行时所经过的车辆到达下一个交通路口所需要的时间并进行适当的调节。对面控制就是对整个城市道路交通的控制，对面控制需要利用大数据网络对整个城市中的线与点之间进行协调控制，使得整个城市的交通道路车辆停滞的时间都减少，通行效率提高，城市面貌获得提升。2.5交通灯信号控制方案在常见的交通灯中，十字交通路口居多。本设计对一个十字路口进行信号控制。利用现有的检测技术进行车流量监控，如地磁线圈感应检测、视频图像检测、超声波回声检测、红外线感应检测等检测方法。检测各方向的车辆排队长度，根据长度分配各方向的通行时间。为考虑行人与一些不可控因素，设置绿灯时间最短的一般不宜低于20秒，否则可能会容易使行人以及车辆无法及时通过路口，引发交通事故。另外当一个方向的车辆排队超过一定的成度时，应合理增加该方向的通行时间，尽可能地让车辆通过更多，避免车辆积累导致堵塞。在增加通行时间的同时，整个交通灯的交替周期不宜过长，过长的等待时间会时司机或者行人变得急躁冲动，容易做出违反交通规则的举动。本设计的交通灯控制是没有定性规律的，非线性变化的控制过程。交通灯需要根据动态特征辨别与闭环控制、定性控制相结合进行多模控制。具体控制时间如表2-1。表2-1交通信号灯变化表交通信号灯变化表东西绿灯亮黄灯亮红灯亮20S5S25S南北红灯亮绿灯亮黄灯亮25S20S5S2.6单片机的选择方案一：STC89系列单片机STC89系列单片化主机它所采用的芯片是杭州宏晶电子科技早期精心开发和自主推出的一款具有强抗干扰、高速可靠和工作功耗低等8位元的数字化功能单片机。其优势大概有以下几点：1、多功能在这些单片化电机中尽可能多地把所有必需的每个存储器和每个i/o口都直接进行集成起来到一块用于单片化电机的主芯板上，使得这块集成单片中的机芯板能够同时用来实现许多其他的重要功能。比如有pa/d、pwm、pca(一个可编程的高速计数器控制阵列)、wdt(自动监测家犬定时器)、高速计数i/o口及其他高速计数器控制信号以及捕捉/处理比较控制逻辑等。2、高效率和高性能为了执行速度和系统的执行效率能进一步提高，单片机在设计上可以采用批量型先进设计工艺技术，使得单片机的可靠性和功耗有了明显的改善，其表现是:工作时钟频率提高；运行效果也得到了巨大的改善；由于系统集成程序化程度的加强，单片机在寻址、片内rom及ram的存储器容量等方面已经突破了过去的数字化和限制。由于系统的资源和操作系统结构复杂度的提高，开始大量地使用高级编程语言来设计和开发一个基于单片机的应用程序。使用高级编程语言，它可以大大降低了开发的难度，开发周期缩短，软件的可阅读性和移植功能增强，便于其改进和拓展。4、低价格由于单片机的应用范围广，而且使用人员数量多，所以带来的一个直接优势便是制造费用和成本降低。目前全球各大企业为了增强其竞争力，在改善和提升单片机产品性能的同时，十分重视如何降低产品价格。方案二：MSP430系列单片机MSP430系列单片机属于16位的单片机，指令精简，根据其多种寻址方式以及模拟指令；并且寄存器和数据存储器可参加多种运算；指令处理效率高。MSP430单片机具有以下特点：1、运算速度快MSP430系列单片机拥有25.00MHz的晶体。MSP430的数据宽度、指令周期以及硬件乘法器相配合，能在多种复杂算法的数字信号处理中精准计算。2、低功耗MSP430单片机在降低电源电压和运行时钟方面都有其独到之处。在时钟运行时，芯片的电流最低能在165μA左右。综合两种单片机的功能并考虑到性价比以及8位数字宽度的单片机即可满足交通灯的控制，因此对应本设计的单片机选择方案一的STC89系列单片机。2.7计时显示器的选择方案一：数码管LED数码管是一种以7段线形LED和一个点形LED组合的显示器。一个数码管能显示一位数，对应显示多位数字则需要多个数码管合并使用。数码管的控制程序简单，引脚数量少，但不能显示复杂的字符。方案二：LED点阵显示LED点阵显示屏是由若干个发光二极管阵列组成的，根据需求点亮发光二极管形成需要显示的字符。LED点阵显示屏可以显示大部分字符汉字，但在程序控制方面较复杂，且引脚多。由于交通灯倒计时显示只需要显示数字，因此倒计时显示器选择可以显示两位数的2位数码管。故选择方案一。图2-4LED点阵显示屏图2-4LED点阵显示屏图2-3数码管2.8车流量检测随着技术的快速发展，在车流量检测方面的技术也有诸多方法，各种检测技术原理都有所不同，都有自己的优点，侧重点也不同，相对的缺点也是存在的。当前对于电动汽车空气流量的在点检测中该技术已经可以有效地综合利用诸如地磁检测线圈在点检测、红外线流量传感器在点检测、超声波流量传感器在线检测、视频等检测技术。表2-1检测方法对比技术原理优点缺点地磁线圈检测根据车辆经过线圈上方，切割磁感线产生感应电流。原理简单，有比较成熟的技术可以参考，检测统计精准。安装要求比较严格，需要破坏路面，维护成本较高。红外线感应检测探测目标的红外辐射。适用性广，容易安装。容易受到干扰，例如烟雾，雨水。视频检测利用图像机器视觉处理检测车流量。安装方便，检测范围广，可以直接利用道路监控视频处理。容易受到遮挡，昼夜等因素影响。超声波检测通过计算声波发射与接收的时间差感应车辆进而计算车流量。安装简单，适用性强。易受气温、气流影响。为方便实验的进行，红外线感应检测虽然优势并不明显，但考虑成本和安装方面，红外线感应检测比其他几个检测方法更适合。3系统硬件设计硬件是整个交通灯系统设计的基础部分，是将整个系统各个模块连接起来的重要步骤。电路硬件设计不仅要实现交通灯系统的基本功能和附加功能，另外还要考虑系统的稳定程度、元器件选取是否合适、软件编程是否容易实现、系统各模块的性能指标。本系统的设计是以单片机作为控制核心，连接到系统的各个模块，各种控制模块主要有:状态显示控制模块、状态管理控制模块、按键控制模块、倒计时控制模块以及汽车流量自动检测控制模块。3.1单片机STC89S52RC单片机在功耗、电压方面都是需求较低型号的单片机，而性能也处于相对高的水平。STC89S52RC拥有8KB的FLASH可编程程序存储器，器件采用CMOS工艺和不易失性存储器技术制造，其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容，片内的FLASH存储器允许在系统内可改编程序或用常规的非易失性存储编程器来编程。因此，STC89C52是一种功能强，灵活性高且价格合理的单片机，在各个控制领域都很常见。STC89S52RC具有以下主要性能：1.8KB可改编程序FLASH存储器；2.全表态工作：0～24HZ；3.256X8字节内部RAM；4.32个外部双向I/O口；引脚如图3-1片机引脚图。图3-1单片机图3-1单片机引脚图引脚功能说明如下：VCC：接电源电压。GND：接地。P0口：通用输入输出口。P1口：标准输出I/O口。P2口：标准输入I/O口。P3口：可以作为一般的输入输出I/O口线，并且拥有特殊的第二功能。具体功能说明如表3-1。表3-1P3口的第二功能表P3端口引脚第二功能P3.0穿行输出口P3.1穿行输入口P3.2外部中断0P3.3外部中断1P3.4定时/计数器0P3.5定时/计数器1P3.6外部数据写选通P3.7外部数据读选通RST:复位输入。ALE/PROG：访问外部程序存储器或数据存储器。PSEN：程序储存启用。EA/VPP：外部访问允许。XTAL1：振荡器反相放大器的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。在本设计中，单片机作为控制核心，以单片机及其外围电路形成交通灯的控制电路。单片机及外围电路如图3-2。图3图3-2单片机及外围电路3.2数码管本交通灯设计方案中的倒计时数码显示器只需要2位7段的圆形数码管。数码管主要原理是由一个个的发光二极管连接构成，主要就是用来用作表示倒计时的一个数字。7段排列数码管与8段排列数码管的主要功能区别之处在于7段排列数码管不同样的是可以自动显示排列出每个小数点，而8段排列数码管则同样可以自动显示排列出来的每个小数点结构如下见图3-3。"dp"所需要显示的每段小数点显示功能几乎是7段内的数码管所完全没有的，而7段与8段之间数码管的主要点在功能上的区别也只是仅限于此，因此我们强烈建议用户可以将8段内的数码管用8段来直接代替7段内的数码管。目前市面上的数码管一般有1位、2位、4位8位等数码管。由于交通灯一般的显示时间都在99秒以内，所以在数码管个数上选择2位的数码管。倒计时显示控制模块主要选用四个共阳极LED数码管，采用数字动态显示的工作原理可用来自动控制各个数码管，以三极管作为锁存。数码管显示由单片机向三极管输出低电平时，三极管导通，VCC经过三极管向数码管供电，点亮数码管，利用人眼视觉延迟的特点交替快速点亮数码管的数字，让人感觉数码管的数字是同时点亮的。图3.4静态2位数码管图3.4静态2位数码管原理图图3-38数码管3.3单片机外围电路设计3.3.1电源电路图3-4电源电路由于设计各模块所需的电压与单片机承受相当，电源电路采用单片机控制模块向各模块供电。该供电方式可以减少外围元件的使用，提高设计的集成程度；稳压性能好；降低了重量，空间占比以及成本。电源电路如图3-4所示。图3-4电源电路3.3.2复位电路51单片机的复位输入RST引脚可以使单片机能在运行时进行初始化的功能。在单片机开始工作后，若需要系统重新从初始状态启动，只需要向RST引脚超过两个机械周期的高电平信号后停止通电即可复位。本设计采用了按键并联电容控制RST引脚，电容保证了在按键没有按下时RST引脚均处于低电平。复位电路如图3.5。图3.5复位图3.5复位电路3.3.3振荡电路MCS-51的时钟可以使用芯片内置的振荡电路，也可以外接振荡电路。当内外两个振荡电路同时工作时可以构成一个自激振荡器完成时钟振荡电路。振荡电路如图3-6。图3-6振荡图3-6振荡电路本设计选择12.000MHz的石英晶振可以使时钟电路计算更方便。1个机器时间的周期=12次震荡／震荡频率=12／（12MHz）=12/(12*1000000/s)=1s/1000000=1us（3-1）

4软件设计本设计系统程序使用KeilC51编译器作为开发编写工具。KeilC52是当前较为常用的单片机程序开发软件，它可以为开发程序提供一个功能较为完善的开发环境uVision。使用KeilC51开发软件程序可以将编译、连接、调试各步骤在一个环境中完成。4.1软件程序总体设计采用8051系列的程序代码单片机开发的应用程序系统特点是简洁，可模块化，表达能力强且灵活的功能，并且设计可接管程度高，代码稳定，适应性强等特点。目前大部分的单片机的采用8051系列的程序代码。交通灯总体流程图如图4-1.图4-1交通灯总体流程图图4-1交通灯总体流程图4.2车流量采集程序设计车流量采集程序主要的采集各路口的车流量。车流量采集器采集禁止通行的路口的车流量，采集器对检测到的车辆感应转换成数字信号传送到单片机，单片机对在红灯时间内到达路口排队的车辆进行计数。对向路口两边分别计数，在红灯结束时取两个检测值最大的作为车流量值，与一个车流量参考值进行对比，若车流量值大于或对于参考值则该方向接下来的绿灯通行时间加5秒。本设计使用红外传感感器进行车流量检测。车流量检测设计首先利用红外线感应器获取选定路口的车流量，对路口车流量检测器采集到的信息进行数字化处理，最后获取该路口的车流量数据。具体步骤如下：第一步：获取车辆流动信息。红外线感应对选定路口前一定的距离进行检测，获得车辆流动信号。第二步：获取数字信号。将红外线感应器的信号进行处理，对每次信号变化进行分析，进而获取数字信号。第三步：车流量的计算。将由红外线感应器获取的数字信号向单片机输入，并由单片机进行计数，获取该路口红灯时间内的车辆排队数值。图4-2车流量检测流程图图4-2车流量检测流程图4.3手动按键程序设计由于交通灯并非全自动智能控制，因此交通灯控制系统需要加入手动按键控制。在交通灯控制系统中添加了一个手动按键控制的模块，这样就能够对特定的情况下实现手动操作。手动控制不仅可以调整各个方向的通行时间，还可进行模式切换，使路口指定一个方向的车辆可以长期通行，而禁止另一方向通行，或者全部禁止通行等功能。另外手动控制便于对交通灯进行检查，方便观察交通灯的软、硬件运行状况是否正常。手动按键控制，由设置、数值加、数值减、模式切换四个功能。独立按键程序：ucharkey_can; //按键值voidkey() //独立按键程序{ staticucharkey_new; key_can=20;//按键值还原 P1|=0x0f; if((P1&0x0f)!=0x0f) //按键按下 { delay_1ms(1); //按键消抖动 if(((P1&0x0f)!=0x0f)&&(key_new==1)) { //确认是按键按下 key_new=0; switch(P1&0x0f) { case0x0e:key_can=1;break; //得到按键值 case0x0d:key_can=2;break; //得到按键值 case0x0b:key_can=3;break; //得到按键值 case0x07:key_can=4;break; //得到按键值 } } } else key_new=1;}4.4定时程序设计软件倒计时显示程序设计根据前文硬件电路所选，根据各个方向交通灯信号控制。交通灯倒计时显示的转换是通过循环计数显示亮灭状态从而确定，从而确定倒计时数码管显示转换。灯控计时的时间归零替换计时，改变灯控颜色，倒计时时间显示紧跟着改变。交通灯时间设置程序：ucharflag_jtd_mode;//交通灯的模式根据时间bitflag_1s=0;bitflag_500ms;bitflag_dx_nb=0; //东西南北模式ucharflag_5m_value;uchari;ucharflag_alarm; //模式uchardx_time=30,nb_time=20;//东西、南北的时间ucharflag_jdgz;ucharmiao,miao1;

5系统调试交通灯的相关硬件系统设计与调试软件设计调试工作安装完成后，需要先对系统硬件与相关软件分别依次进行安装调试，检查软件程序与硬件之间是否存协调一致，并对程序与硬件不协调的地方进行修改。一个完整的交通灯控制系统必须硬件、软件兼容协调一致方能正常运行。5.1仿真调试5.1.1仿真软件在完成硬件实物前，可利用仿真软件进行交通灯仿真测试。使用软件进行仿真测试可以在实物完成前确定交通灯硬件所需的元器件，并完成电路原理图规划以及调整。进行仿真调试可以将程序与硬件不协调的地方进行调整，对硬件电路的制作可以更加直接便利，减少不必要的改动。本设计使用Proteus软件进行仿真调试。Proteus软件具有较完整的仿真功能和仿真外围器件。它被广泛认为是目前单片机仿真率最高的仿真软件。虽然目前国内的技术推广并不全面，但已经深深地成为受到了企业单片机技术研究热心技术爱好者、专门从事企业单片机技术研究和推广教学的高校毕业老师、以及长期致力于企业研究和推广单片机的技术开发和推广应用等不同领域的高科技人员的广泛青睐。5.1.2仿真环境仿真调试首先需要根据交通灯的电路原理图布置并连接各个元器件，布置完成后检查各个元器件的型号、数值是否正确。检查完成电路图后对单片机进行程序烧写，完成烧写后点击开始仿真。使用仿真软件仿真在某些功能上是无法实现，例如车流量检测的红外传感块，因此以按键代替传感模块向单片机输送信号，以按一次为一辆车于检测点通过计算车流量。另外，电源模块也可直接略去，以VCC接阳极，GND接地可以直接通电。仿真图如图5-1.图5-1电路图5-1电路原理图在仿真软件上进行仿真，大部分功能都是理想条件下完成的。首先仿真软件上的电源是理想电源，电源电压是不会因过大烧毁元器件的，而现实硬件上的元器件受到过大的电压是会被烧毁，因此电路保护也需要考虑其中，防止硬件电路出现错误。仿真调试可以更便利地对程序系统调试，使用仿真软件调试提前逐步调试好程序与电路原理图，完成并确定程序编辑以及硬件选择后再着手制造硬件电路。5.2硬件调试硬件调试是决定整个交通灯能否正常运行的关键步骤之一。硬件调试首先需要在通电前，根据设计好的电路原理图、配装图、仿真图检查元器件是否安装正确，使用测试仪表测试电路是否存在短路、断路等现象，核对元器件规格型号是否符合要求等。其次是电路通电后，根据程序模块功能进行调试，测试系统各模块输出功率是否在正常范围内，各模块是否能正常工作，检查电路上是否存在逻辑错误、短路等问题。5.2.1电源调试电源是整个交通灯运行的心脏。电源电路的调试首先目测观察线路是否正确，用仪表测量电源正极与负极之间的阻值是否在正常范围内，若无明显跳动，且无短路现象则可以接通电源。接通电源后检查电源电压是否稳定，电压值是否合理，负载是否正常等，检查各项数值符合要求后方能进行对其他电路模块的调试。5.2.2控制电路调试对控制电路的调试要先断电检查，单片机的引脚比较多，首先仔细比对引脚，确定好每一个I/O端口连接都正确，并对I/O端口进行读写操作以及逻辑检查。控制模块是连接整合其他模块的中心，控制模块的任何一个错误都能够影响整个系统能否正常运行。5.2.3信号灯控制调试交通信号灯调试首先在通电前检查好电路，元器件是否符合，在检查无误的情况下接通电源，观察交通灯交替变化是否符合程序逻辑要求，是否匹配，能否像交通灯正常工作。5.2.4倒计时控制调试倒计时显示模块检查也是要在通电前检查电路，电路阴极与阳极是否接对。通电后计时显示是否正常，计时时间是否与正常时间相同，是否存在误差，是否会出现乱码，倒计时结束后切换是否正确。5.3软件调试软件调试是通过对程序语言中出现的错误进行修改纠正。编写程序中出现的错误可以通过汇编、连接、执行来发现，首先要调试的是语法与逻辑错误，程序中出现语法错误很容易就导致很多的功能无法实现，甚至是程序无法下载。软件调试一定要符合系统现场环境，即程序中的输出口和输入口一定要与硬件中相对应。通过软件调试可以发现程序中存在的循环错误、地址错误等，同时也可以发现系统硬件故障电路错误以及硬件引脚接错等问题。本次设计的软件开发系统使用keilc51编译器对其程序进行编写以及调试修改。调试时采用逐步开始运行和设置断点操作的方式对程序进行了调试，通过自动检查一台单片机i/o端口的运行状态，确定该程序的运行情况是否合格。通过测试程序的执行结果，观察i/o端口设备的工作状态是否发生了变化，在调试中，对系统的软件和硬件进行联合调试，先对单个模块进行功能，最后进行程序模块的合并协调。使用仿真软件进行反复运行测试，直至程序正常运行后下载烧写至硬件再次调试运行程序，完成交通灯程序正常工作运行。5.4交通灯运行调试完成软件调试和硬件调试后，将软件程序与硬件结合进行。将程序烧录到对应的芯片中，然后通电运行，进行运行调试。检测交通灯的每一个功能能否实现，是否存在错误。完成调试后即交通灯成品基本完成。

6总结本自动控制管理系统主要是一套采用aastc89c51rc系列单片机进行设计的全系交通灯自动控制管理系统，完成了整个系统的整体硬件结构设计和系统制作以及整个系统应用程序的自动编写，并且电机结合这两者共同完成了整个全系交通灯自动控制管理系统，整个全系交通灯自动控制管理系统的基本工作原理性能良好，实现了系统的所有基本功能。本系统按照标准交通灯功能设计，不仅可以完成交通灯的基本功能。还添加了通行时间手动调整，根据车流量自动调节信号灯时间以及模式转换功能。设计系统可以在一定程度内缓解交通压力，提高交通路口通行效率。本论文以现有的交通灯控制系统作为基础，由于个人水平，系统并不完美。系统功能比较单一，功能有待加强。参考文献[1]赵正阳，梁一锋，张雨帅.基于单片机的交通灯系统设计仿真[J].无线互联科技，2020，17(03):54-56+67.[2]孙玉芳.基于单片机的智能交通灯控制系统的研究[D].哈尔滨工程大学，2009.[3]张朝鑫.基于单片机的中、小城市交通灯控制系统研究[D].昆明理工大学，2010.[4]胡明晖.基于单片机和遗传算法的交叉口实时控制研究[D].长安大学，2012.[5]曹纯子.基于嵌入式系统的智能交通灯管理系统的研究[D].山东理工大学，2011.[6]吴夏旭.基于神经网络的城市交通信号灯的智能控制系统设