基于单片机的交通灯的设计论文 - 图文

毕业设计（论文）

（2016届）

题 目： 基于单片机的交通灯的设计 专业名称： 姓 名： 学 号： 班 级：

指导教师：

年 月 日

摘 要

对基于单片机的交通灯控制系统进行了设计。系统功能为：以MCS-51系列单片机作为控制核心，设计并制作交通灯控制系统，东西南北四个方向具有左拐、右拐、直行及行人4种通行指示灯，用计时器显示路口通行转换剩余时间，在特种车辆如119、120通过路口时，系统可自动转为特种车辆放行，其他车辆禁止通行状态。

在对系统功能分析的基础上，提出了三种设计方案，经比较，选择性能较优的LED动态循环显示方案进行了设计。设计包括硬件和软件两大部分。硬件部分包括单片机最小系统、时间显示、交通灯显示三部分。选用AT89C51单片机作为控制核心，东西南北四个方向设置了LED时间显示和交通灯显示，时间显示采用三位LED显示器，交通灯显示则采用红绿双色高亮发光二极管来模拟。软件采用了模块化的设计方法，主要分为主程序、定时器中断服务子程序、倒计时显示子程序、交通灯模拟显示子程序四部分。

在实验板上制作了基于单片机的交通灯控制系统样机，对硬件和软件部分分别进行了调试，再进行了软硬件联调，得到的交通灯控制系统样机实物，可圆满地完成毕业设计任务书所要求的功能。

关键词:交通灯 单片机 AT89C51

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目录

第一章 概述 ................................................................................................................................................................... 1

1.1研究背景 .......................................................................................................................................................... 1 1.2单片机认识 ...................................................................................................................................................... 1 1.3单片机的应用 .................................................................................................................................................. 2 第二章 方案设计 ........................................................................................................................................................... 3

2.1题目分析 .......................................................................................................................................................... 3

2.1.1实验目的 .............................................................................................................................................. 3 2.1.2设计任务与要求 .................................................................................................................................. 3 2.2方案选择 .......................................................................................................................................................... 3 2.3方案组成部分 .................................................................................................................................................. 4 第三章 LED显示器与AT89C51 ..................................................................................................................................... 5

3.1LED显示器简介 ................................................................................................................................................ 5 3.2单片机AT89C51 ............................................................................................................................................... 6

3.2.1AT89C51的主要性能 ............................................................................................................................ 6 3.2.2 AT89C51的引脚功能 .......................................................................................................................... 6 3.2.3 AT89C51的内部结构 .......................................................................................................................... 9

第四章 相关原理及硬件电路设计 ............................................................................................................................. 13

4.1交叉路口及交通信号控制概论 .................................................................................................................... 13 4.2 LED相关原理 ................................................................................................................................................ 14 4.3数码管简介 .................................................................................................................................................... 14 第五章 各模块电路 ..................................................................................................................................................... 15

5.1 主控制系统 ................................................................................................................................................... 15 5.2 晶振、复位 ................................................................................................................................................... 15 5.3按键模块 ........................................................................................................................................................ 15 5.4通行灯输出控制 ............................................................................................................................................ 16 5.5时间显示电路 ................................................................................................................................................ 16 5.6电源电路 ........................................................................................................................................................ 17 第六章 proteus软件仿真 .......................................................................................................................................... 18

6.1 protues软件仿真效果图 ............................................................................................................................ 18 第七章 电路板的运行效果图 ..................................................................................................................................... 20

7.1电路板的接线与无状态图 ............................................................................................................................ 20 7.2复位时各灯的显示 ........................................................................................................................................ 20 7.3交通灯应用效果图 ........................................................................................................................................ 21 第八章 心得体会 ......................................................................................................................................................... 23 参考文献 ....................................................................................................................................................................... 24 附录 ............................................................................................................................................................................... 25

第一章 概述

1.1研究背景

社会在发展，经济突飞猛进的同时，城市化进程也在不断加深，机动车已成为城市生活不可或缺的代步工具，交通问题也渐渐成为城市的通病。拥挤的交通成为消耗时间、能源以及交通事故的和环境污染的主要症结。交通灯的发明和发展，很好的解决了和保障了交通的有序性和安全性。

对人民生活水平的提高和城市经济的发展来说交通作为城市经济生活的命脉起着不可替代的作用。为了想很好的解决现代交通问题，最大程度的利用道路的价值，只能交通灯控制系统应运而生，并受到世界的广泛关注和重视。因此对新型交通灯控制系统的设计和应用对解决交通拥堵和提高道路利用率有着十分现实的意义。

目前, 为了解决城市交通需求量迅速增加的问题，主要采用以下两种方法: 首先，在交通基础设施建设、道路新建、合理规划道路线路等“硬件”发面要有所加强；其次，优化的服务理念和智能化的管理控制在“软件”方面的改造在发挥现有道路的通行潜力和提升通行率做出有益贡献。比较之下，后者太短期内以很少的投资便可以取得实效。

因此，先进的自动化控制方法在交通控制系统中的应用成为亟待解决的问题之一。目前摆在我们面前的问题是：如何将先进的智能控制算法和嵌入式系统相结合并研发出高性价比和适合中国国情的交通控制器。

本设计针对基于单片机的交通信号灯的自动控制系统在交通控制中的实现进行研究，将具有重要的理论意义和实际的应用价值。

1.2单片机认识

MCS-51单片机是Intel公司在1980年继MCS-48系列8位单片机之后推出的高档8位单片机。MCS-51单片机在性能和片内功能方面大大优于MCS-48系列单片机。

MCS-51的典型产品有：8051、8031、8751、80C51、80C31、87C51等，8051内部有4kB ROM，8751内部有4kB EPROM，8031片内无ROM。除此之外，三者的内部结构及引脚完全相同。 89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有4K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司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，拥有灵巧的8 位CPU 和

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在系统可编程Flash，AT89C51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。

1.3单片机的应用

单片机是应工业测控需要而产生的，最能反映其功能及形态的名称是在一个应用系统中，Single-chip Micro-controller。按照测控系统的特点和要求，单片机的应用可分为单机应用和多机应用两大类。我们这次要完成的单片机课程设计就是它的单机应用，下面在介绍一下单片机在单机应用领域内的主要内容。 （1）智能产品

单片机与传统机械产品相结合，使传统机械产品结构简化，控制智能化，购成新一代机电一体化产品。目前，利用单片机构成的智能产品已广泛应用于家用电器、办公设备、数控机床、纺织机械、工业设备等行业。 （2）智能仪表

目前，各种传感器、变送器、控制仪表已普遍采用单片机应用系统。它集测量、处理、控制功能于一体，具有各种智能化功能，如存储、数据处理、查找、判断、联网和语音等功能。 单片机构成的智能仪表，能使仪表具有数字化、智能化、多功能化、综合化、柔性化等优点，赋予测量仪表以崭新的面貌，使传统的仪器、仪表发生根本性的变革，它代表了仪器仪表的发展趋势。 （3）测控技术

用单片机构成的各种工业控制系统中的数据采集系统具有工作稳定可靠、抗干扰能力强的优点，如炉温恒温控制系统、电镀生产自动控制系统等。 （4）智能接口

在计算机系统，特别是较大型的工业测控系统中，除通用外部设备外，还由许多外部通信、采集、多路分配管理、驱动控制等接口。这些外部设备与接口如果完全由主机进行管理，势必会造成主机负担过重，运行速度降低，接口的管理水平也不可能提高。如果用单片机进行接口的控制与管理，单片机与主机可并行加工处理，可以大量降低接口的通信密度，极大的提高了接口控制管理水平。在一些通用计算机外部设备上，已实现了单片机的键盘管理、打印机控制、绘图仪控制、硬盘驱动控制等。

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