西安航空技术高等专科学校西安航空技术高等专科学校毕业设计说明书毕业设计说明书设计题目：基于单片机的智能交通灯控制系统设计题目：基于单片机的智能交通灯控制系统系别：系别：电气工程系电气工程系专业：专业：生产过程自动化生产过程自动化班级：班级：过控过控 1001姓名：姓名：王咪娜王咪娜（共（共 19 页）页）2010 年年 6 月月 10 日日西安航空技术高等专科学校西安航空技术高等专科学校生产过程自动化技术专业毕业设计生产过程自动化技术专业毕业设计姓名：王咪娜姓名：王咪娜 班级：过控班级：过控 1001 学号：学号：0730307100113一、一、 设计题目设计题目基于单片机的智能交通灯控制系统基于单片机的智能交通灯控制系统二、二、 内容及要求内容及要求用 8051 单片机设计并制作一十字交通灯路口交通灯控制系统。1.东西，南北双向控制。东西放行，南北禁行，南北放行，东西禁行。每组红、黄、绿三只信号灯。2.东西或南北方向放行 30 秒后，状态转换。绿灯转换成红灯前，黄灯闪烁 5 秒。3.距十字路口一定距离的禁行支路上设置车流量检测端，当车流量超过 20 辆/分钟时，十字路口通行状态强行转换。三、完成形式三、完成形式设计并制作系统软件、硬件、并撰写论文三、三、 系（部）审核意见系（部）审核意见指导教师：杨勇老师 发题日期：2010 年 4 月完成日期：2010 年 6 月摘要摘要本设计提出一种用单片机自动控制交通灯及时间显示的方法。本设计提出一种用单片机自动控制交通灯及时间显示的方法。同时给出了软硬件设计方法同时给出了软硬件设计方法,设计过程包括硬件电路设计和程序设计设计过程包括硬件电路设计和程序设计两大步骤，对在单片机应用中可能遇到的重要技术问题都有涉足。两大步骤，对在单片机应用中可能遇到的重要技术问题都有涉足。本文对十字路口状态预设为正常状态并分别用黄、红、绿色灯的不本文对十字路口状态预设为正常状态并分别用黄、红、绿色灯的不同组合来表示。本文介绍了控制基本原理以及控制的表现，同时也同组合来表示。本文介绍了控制基本原理以及控制的表现，同时也介绍了城市交通信息系统的设计目标介绍了城市交通信息系统的设计目标, 开发途径及其系统结构论述开发途径及其系统结构论述了系统中交通现状、交通管理、交通规划及背景信息查询模块的建了系统中交通现状、交通管理、交通规划及背景信息查询模块的建造及应用。造及应用。在本次设计中包括硬件设计和软件设计，其中在第一章中论述在本次设计中包括硬件设计和软件设计，其中在第一章中论述了交通灯的发展史；在第二章中重点做了硬件电路的设计和接线，了交通灯的发展史；在第二章中重点做了硬件电路的设计和接线，以及对车流量检测部分做了详细的说明与图解；第三章中重点是对以及对车流量检测部分做了详细的说明与图解；第三章中重点是对单片机的系统及本次设计中所用到的芯片做了详细的说明和图解；单片机的系统及本次设计中所用到的芯片做了详细的说明和图解；第四部分主要是程序设计部分，第五、六章则是结论和参考文献。第四部分主要是程序设计部分，第五、六章则是结论和参考文献。关键词：单片机关键词：单片机 交通灯交通灯 流量检测流量检测目录目录摘要摘要1一一 绪论绪论1.1 概述概述3二二 交通灯系统硬件设计交通灯系统硬件设计2.1 交通灯的系统构成交通灯的系统构成42.2 交通灯模拟控制系统电路图交通灯模拟控制系统电路图42.3 交通灯模拟控制系统硬件连接图交通灯模拟控制系统硬件连接图52.4 车流量检测电路车流量检测电路6三三 智能交通控制系统中主要原器件的选择与介绍智能交通控制系统中主要原器件的选择与介绍3.1MCS-51 单片机基本结构单片机基本结构83.2MCS-51 单片机内部结构单片机内部结构93.3 AT89C5193.3.1 AT89C51 的的主主要要特特性性103.3.2 AT89C51 的的管管脚脚说说明明113.3.3 振振荡荡器器特特性性123.4 74LS244133.5 74LS164143.6 TLP550143.7 LED 数码显示管数码显示管15四四 软件设计部分软件设计部分4.1 交通灯模拟控制系统真值表交通灯模拟控制系统真值表154.2 软件流程图软件流程图164.3 软件编程软件编程17五五 结论结论20六六 参考文献参考文献21一一 、绪论、绪论1.1 概述概述当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效 的手段。但这一技术在 19 世纪就已出现了。1858 年，在英国伦敦主要街头安 装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。 这是世界上最早的交通信号灯。1868 年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏 斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两 以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869 年 1 月 2 日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。 电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组 成，1914 年始安装于纽约市 5 号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯 亮表示“通行”。 1918 年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一 种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器 来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯 当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把 信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。 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。1968 年，联合国道路交通和道路标志信号 协定对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以 直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必 须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。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 对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可 以进入交叉路口。 随着我国社会经济的发展，城市化、城镇化进程的加快，道路交通堵塞问 题日趋严重，如何对交通进行合理的管理和调度而尽可能减少堵车现象成为目 前我国很多地方尤其是特大城市急需解决的问题，显然交通灯在其中起着不可 或缺的作用。本文就控制交通灯的方法进行了讨论，分析了各种方案的性价比， 并用软、硬件加以实现。而后，对六车道以上道路的“十字交叉路口交通灯控制” 进行了分析。最后，还对城市交通灯网的控制进行了展望。现今的交通发展迅 速，车辆极具增加，马路不断扩宽，人行横道相对较少。在车流量较大的地段 即便有人行横道，行人也很难通过马路。行人自控指示灯系统可以有效的改善 这种状况。特别是像西安这样的城市，经济飞速发展，车辆繁多，人口密集。 缓解交通已成为当务之急.该系统主要应用于交通领域，具有较高的实用价值。 该系统利用红灯,黄灯,绿灯来指挥车辆和行人，以达到车辆停止，行人通行的目 的,减少了交通拥挤现象,为行人节省了时间,即保证行人过马路时的安全，也减轻了交管部门的负担。用户可以完全掌握行人自控指示灯系统的操作方法，以 及各个按键的作用科学技术的突飞猛进直接把我们带进了信息化的社会，计算 机的应用已普及到经济和社会生活的各个领域。 二二 、 交通灯系统硬件设计交通灯系统硬件设计本次毕业设计单片机系统采用 ATMEL 公司的 AT89C51 芯片，晶振选用 12MHz，信号灯的控制使用 P1 口。P1.0、P1.1、P1.2 分别控制动作、西方向的 红、绿、黄信号灯；P1.3、P1.4、P1.5 分别控制南北方向的红、绿、黄信号灯。东西方向和南北方向共需要 4 组 12 个信号灯，4 组数码显示管。2.1 交通灯的系统构成交通灯的系统构成流流量量检检测测8 89 9S S5 51 1红红、绿绿灯灯时时间间显显示示图 2-1 交通灯的系统构成图2.2 交通灯模拟控制系统电路图交通灯模拟控制系统电路图交通灯工作过程：1.东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，延时 30 秒。2.30 秒后，东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮，延时 5 秒。3.5 秒后，东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮，延时 30 秒。4. 30 秒后，东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮，延时 5 秒。5.5 秒后，工作过程继续循环。18161412971Y11Y21Y31Y42Y12Y21A11A21A31A42A12A22A32A42468111315171 21 210787 89149145V3 4 5 6 101112133 4 5 6 10111213 12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RXDTXD74HC24489C5174LS16474LS164abcdefghabcdefghcomcom红黄绿红绿黄5V5V1G2G 40图 2-2 交通灯模拟控制系统电路图2.3 交通灯模拟控制系统硬件连接图交通灯模拟控制系统硬件连接图74LS164ACLR QEQFQGQHVccGNDQDQCQBQABCLK74LS244OCA3Y3A2Y4A1GNDY1A4Y2A3Y3A2Y4A1VccOCY1A4Y2P1.0P1.2P1.1P1.3VssXTAL1T0/P3.4INT1/P3.3P1.5P1.4INTO/P3.2RXD/P3.0RST/VPDP1.7P1.6TXD/P3.1RD/P3.7WR/P3.6T1/P3.5P0.1P0.0VccP2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7PSENALE/PROGEA/VppP0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.289S51XTAL2P2.074LS164ACLRQEQ