本科生毕业论文（设计）题 目： 智能交通信号灯控制系统 专业代码： 070201 作者姓名： 韩超 学 号： 2008200998 单 位：物理科学与信息工程学院 指导教师： 安学立 2012年 5 月 10 日聊城大学本科毕业论文目 录前言11、 智能交通信号灯控制系统研究目的和要求11.1、智能交通信号灯控制系统课题的研究目的和意义11.2、智能交通信号灯控制系统的设计要求22、 智能交通信号灯控制系统的总体结构22.1、智能交通信号灯控制系统简介22.2、智能交通信号灯控制系统硬件设计32.3、智能交通信号灯控制系统软件设计102.3.1、基本功能102.3.2、软件设计102.4、系统调试11结论12参考文献13致谢14附录15摘 要通过对目前国内外智能交通信号灯控制系统方面相关资料的研究，结合目前国内外主流的单片机应用技术，搭建一套完整的智能交通信号灯控制系统软硬件控制平台。系统功能主要有：交通信号灯正常显示、出现特殊情况或紧急情况时，可以让交通信号灯以常“红”显示，转去处理特殊情况或者紧急情况，处理完成以后系统会在接收到提醒时立即恢复交通信号灯的正常显示；系统具有独立的时钟系统。 关键词： 单片机； 交通信号灯； 紧急情况； Abstract Based on current domestic and foreign intelligent traffic signal lamp control system information related to the research, combined with the current domestic and international mainstream chip application technology, set up a complete set of intelligent traffic signal lamp control system software and hardware control platform. System functions include: traffic signal lamp display, there are special circumstances or emergency, can make the traffic signal lamp is used to red display, turned to dealing with special situations or emergencies, processing completed system will receive a reminder when immediate restoration of traffic signals display; system is independent of the clock system. Key words: single chip microcomputer; traffic lights; emergency;31聊城大学本科毕业论文 智能交通信号灯控制系统前言交通信号灯的出现，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。随着智能控制技术的发展，未来的交通信号灯控制系统正朝着智能化，自适应的方向发展。智能交通信号灯控制系统能够根据实际的车流量状况进行实时调控红绿灯的通行时间，减少道路堵塞，优化道路交通状况。基于此，我们可以看出，研究这种新型的智能交通信号灯控制系统即有很强的实用价值和现实意义。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，基于单片机实现的底层控制系统几乎无处不在。飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制等这些都离不开单片机。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。1、 智能交通信号灯控制系统研究目的和要求1.1、智能交通信号灯控制系统课题的研究目的和意义智能交通信号灯控制系统的研发和设计，目的是利用现代化计算机技术、通讯技术对日益快速发展的城市十字路口交通信号灯实现自动化监控和智能化的科学管理，做到集中管理，智能控制。进一步提高道路照明质量，提高服务质量，从而提高系统的整体社会效益、管理效益、经济效益和环保效益。智能交通信号灯控制系统基于STC89C51系列单片机1，配合高精度SD2403API时钟芯片所开发的一套简单实用的智能交通信号灯模拟控制系统，是对单片机应用的一个升华，具有很强的实用性。能够很方便地使用在城市道路、乡镇道路、甚至高速公路交通信号灯的智能控制方面。1.2、智能交通信号灯控制系统的设计要求 智能交通信号灯控制系统性能的基本要求是稳定性和可靠性，具体功能要求如下：（1）交通信号灯正常运行：红灯、黄灯、绿灯交替亮灭，红灯亮22S，黄灯亮3S、绿灯亮20S，数码管显示当前的时间。（2）报警情况处理：当按下K1或K2，表示第一个地点或第二个地点有特殊情况或紧急情况发生，则立即反馈给底层控制系统，底层系统立即中断交通信号灯的正常运行，使该路段全部以红灯显示，禁止车辆通行，并随时监测该路段特殊情况是否处理完毕。（3）报警情况取消：当特殊情况或者紧急情况处理完毕的时候，立即反馈给底层控制系统，底层控制系统立即开启交通信号灯的正常工作模式，并把当前的时间反馈给系统，系统可以通过数码管显示当前时间。系统主要性能指标：系统的稳定性，包括单片机要保证不死机，串口通信的稳定性等；系统的实用性和创新性等；2、 智能交通信号灯控制系统的总体结构2.1、智能交通信号灯控制系统简介智能交通信号灯控制系统由四个部分组成：单片机最小系统、系统时钟校时查时系统、报警系统（报警和取消报警）、显示系统。其中单片机最小系统包括STC89C52单片机、晶振电路（11.0592MHZ）2、复位电路、电源部分（+5v电压由三端稳压集成电路LM7805输出，前后端需要加上滤波电容）；系统时钟电路是基于高精度SD2403API时钟芯片与相应的外围电路搭建而成，时钟芯片内部寄存器读取方式采用IIC总线读取的方式；显示电路采用两个两位的共阴极数码管显示；模拟报警电路是用按键检测模拟的方式，K1、K2按下时，表示有紧急情况或出现特殊情况，系统转去处理当前特殊情况；K3、K4表示取消报警，当前交通信号灯按照正常情况亮灭。智能交通信号灯控制系统充分运用单片机技术，底层程序利用KEIL C语言开发系统平台进行开发3，硬件部分运用Portel 2004电路图设计软件设计4。2.2、智能交通信号灯控制系统硬件设计 智能交通信号灯控制系统包括单片机部分;电源部分;高精度SD2403API实时时钟芯片部分;紧急情况发生及取消相关电路;数码管显示部分;其系统框图如图4所示；智能交通信号灯控制系统的底层电路主要分为四个部分：单片机最小系统电路、系统校时查时系统电路、报警系统电路、数码管显示电路。（1） 单片机最小系统包括单片机、石英晶振电路、+5V稳压电路、复位电路、电源指示灯电路等几个小的功能电路。（2）系统校时查时系统电路是由高精度SD2403API时钟芯片与相应的外围电路搭建而成，单片机通过IIC总线的方式对芯片内部进行相应的设置和读取。（3）报警系统电路用了四个按键进行模拟：K1、K2按下时，表示有紧急情况或出现特殊情况，系统转去执行当前特殊情况；K3、K4按下时，表示取消报警，当前交通信号灯按照正常情况亮灭，特别说明，系统在主程序中会对按键进行实时检测。（4）数码管显示电路主要将显示数据的BCD码转换成相对应的编码。选用两个两位的共阴极数码管分别显示时间的时和分。智能交通信号灯控制系统电路图是用Protel 2004软件设计。时钟校时和查询工具可以通过PC端串口调试助手5向单片机发送相应的命令（21位）来实现。图4、智能交通信号灯控制系统框图系统设计原理图：、如图5.1所示，该部分是STC89C51单片机最小系统，包括5V电源部分，其5V电源是由外接电源12V，经过稳压芯片LM7805输出稳定的5V电压；D1是电源指示灯，R1是限流电阻；晶振电路，系统所用的晶振频率为11.0592MHZ，由石英晶体搭建配套电路供给；复位电路，由于51系列单片机复位需要至少持续两个机械周期以上的高脉冲；图5.1、单片机最小系统、报警系统（按键）和时钟系统：如图5.2所示，系统时钟由高精度SD2403API时钟芯片通过搭建外围电路提供，供电电压为5V，报警系统由按键来模拟，K1、K2按下时，表示有紧急情况或特殊情况发生；K3、K4按下时表示上一次的紧急情况或者特殊情况已经处理完毕；图5.2、报警系统（按键）和时钟系统电路、显示部分：如图5.3所示，显示部分包括数码管显示和LED指示灯显示部分；数码管是用共阴极的双位数码管，每一个数码管都有两个位选，八个段选；如图所示，LED指示灯一共有7个，分别与单片机引脚相连。D1、D2表示红灯、D3、D4表示黄灯、D5、D6表示绿灯；D7是红灯，可以指示是否报警，当有紧急情况或者特殊情况发生时，红灯常亮，但取消报警时，处于熄灭状态；图5.3、数码管与LED指示灯电路、通信部分：该系统中单片机需要与PC端进行通信，中间的电平转化借助MAX232芯片，其中0.1uf电容的主要作用是滤波，去耦。其可以有TTL电平转化为232电平，方便通信，其外围电路如图5.4；图5.4、串口通信部分电路各芯片主要管脚功能如下： 1、STC89C52单片机（图1）167： ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址 PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。 PSEN:外ROM读选通信号。 RST/VPD:复位/备用电源。 RST（Reset）功能：复位信号输入端。 VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 EA功能：内外ROM选择端。 Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。（5）、 I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。图1、51单片机引脚图2、高精度SD2403API时钟芯片8915：SD2400系列是一种具有内置晶振、支持IIC串行接口的高精