单片机的十字路口红绿灯智能系统设计
目 录
一、 设计的背景及意义 1
（一）交通灯的背景 1
1.交通灯的历史 1
2.交通灯的出现 2
(二)交通灯的意义 2
二、 系统方案设计与要求 3
（一）交通灯智能控制系统方案设计 3
（二）交通灯智能控制系统的功能要求 5
1.交通灯设计中的显示模块功能 5
2.交通灯设计中的按键模块功能 5
(三)交通智能控制系统的基本结构和其原理 6
三、 系统硬件电路的设计 7
（一）系统硬件总电路构成 7
（二）单片机系统 7
1.单片机引脚介绍 8
(三)显示系统 9
1. LED显示 9
2.数码管显示 9
(四)信号显示驱动电路 10
（五）键盘输入电路 11
四 交通灯系统软件程序的设计 11
（一）程序主体设计流程 11
（二）子程序模块设计 11
（三）KEIL C51的应用 12
（四）protel99se的应用 13
五 调试中的问题与解决方案 13
结束语 14
致 谢 15
参考文献 16
附录A 原理图 17
附录B 源程序代码 18
一、 设计的背景及意义
（一）交通灯的背景
1.交通灯的历史
现今在许多的十字路口、三叉路口能有有一个规范的交通秩序，交通灯在其中发挥了不可磨灭的功劳，其实在19世纪的时候最简单的交通灯就已经在出现在人们的生活中了。1858年 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
，在英国的伦敦的街头上为了使马车能够有一个规范的行驶纪律，使道路不在拥挤，伦敦的人就使用燃煤气作为蓝红两色的光源信号灯，通过控制红蓝两色来实现对马车行驶的规律。这以燃煤气作为红蓝两色光源就是出现最早的交通信号灯。在之后的十年中，工艺技术得到了持续的发展，所以在1868年就出现了历史上的第一个交通灯，它是由一位机械工程师安装在英国伦敦的威斯敏斯特区中的会议大厦前方的一个广场前的道路上。它主体是由旋转式的方形玻璃提灯来组成的，此灯分为红绿两种颜色，其中的红色是用来表示“停止”，而绿色则是用来表示“注意与通行”的。煤气交通灯出现的第二年，煤气交通灯发生爆炸，致使一名警察因此受伤，无奈之下煤气交通灯被迫走下了历史的舞台。而后不久因为电气的快速发展，历史上迎来了电气时代，红绿灯也顺应时代的发展，出现了以电气来启动的交通控制灯，这种交通灯比之前的煤气交通灯又有所不同，它主要由红绿黄三种颜色的灯组成，后来此种红绿灯安装在了纽约市一条大街上的一座塔上面。在红色的灯亮的时候是表示“停止”，绿色的灯亮时则用来表示“通行”。当然交通灯并没有停止发展，在1918年，信号灯又出现了很多的种类，交通灯得到了巨大的发展。比如其中就有带不同控制系统的红绿灯以及具有红外线探测的交通信号灯等等。带控制的信号灯根据其控制系统的划分又可以分为很多种类，其中最经典的就是把压力探测器装在地下，利用压力探测器来控制红绿灯变化的交通灯。压力探测器在探测到有车辆经过时会输出一种信号使红灯变成绿灯；还另一种是利用扩音器来对红绿灯进行控制的，当往来车辆遇到红灯的时候，司机只需要按一下嗽叭，就可以使红灯变为绿灯而后安然通过；具有红外线控制功能的红绿灯则是在行人行走到一个具有红外线探测的区域时，它就会察觉到有人要过马路，继而做出相应的措施。随着时代的进步，大家对电子方面的技术越来越重视，因此导致了电子技术的迅速发展，而交通灯也是利用电子技术才能实现其特性的，所以随着时代的进步，交通灯也得到了应有的发展。
2.交通灯的出现
当社会在不断的进步，所有技术的日益发达，人们的生活品味也在不断的提高，所以对交通工具和交通秩序的要求也越来越高，如果没有规范的交通指挥，就会使道路变得拥挤，所以交通灯就应运而生。于是在1918年诞生了第一个名副其实的红绿交通灯。被安装在纽约市五号街的一座高塔之上，交通灯的诞生，使拥堵的道路上有了一个规范的行驶准则，不得不说是一个划时代的标志。
红绿灯在现代是由红绿黄三种颜色灯组成的，黄色信号灯则是由中国近代的一位科学家发明的，他的名字叫胡汝鼎，为了实现师夷长技以制夷的梦想他到美国进行学习深造，并且在发明家爱迪生所在的公司上班和学习。在他学习的期间有一次，他在一条交通比较发达的路口等待红绿灯时，当他看到红灯变成了绿灯，并且准备过马路，这时一辆要转弯的车辆与胡汝鼎擦肩而过，差一点就把他给撞到了，把他吓了一跳。在回家后，他回忆起过马路时惊险一刻觉得这样过马路很是危险，经过冥思苦想他认为应该在红绿灯之间在加一种信号灯用来提醒即将过马路的人或车辆注意危险。当他把这个提议向有关部门反映后，他的这个提议很快就被交通部门的领导阶层接受并作出了相应的措施，交通灯得到了完善，使马路路口的交通变得更加规范。
(二)交通灯的意义
当今的社会随着经济的发展，交通信号灯为了顺应时代发展，其也向着数字化、小功率、多元化等方面发展，这样就可以更加的方便人、车、路三者之间交通纪律的协调。随着城市不断地发展，道路越来越多，交通问题也逐渐的成为了人们关注的对象。在一些比较发达的城市，高速道路是必不可少的，虽然高速公路的建设为城市的交通更加方便的。但是遗憾的是，随着生活水平的提高，人们对交通工具的使用量不断地加大，对高速公路的使用是必不可少的，这样也使得普通公路与高速公路之间的路口变得更加拥挤，使得高速公路就不能发挥其高效，快速的价值。如果有一个多元化的交通灯就可以使普通公路与高速公路的交接处有一个规范的、高效的交通，就可以大大的提高高速公路其应有的价值。
二、 系统方案设计与要求
（一）交通灯智能控制系统方案设计
分别在马路的东南西北四个路口设置红绿灯，当十字路口的一条路通行时，另外的一条路就禁止通行，在此情况下持续一定的时间后，然后通行的那一条路上交通灯由绿色变为黄色，而后在经过短暂的黄灯注意时间，再将通行与禁行的道路进行对换，重复着所做的步骤。其演示过程如下图所示。（PS：黑色表示为灯亮，白色表示灯是灭掉的）。从一条由通行到禁止的道路上交通灯的状态为：绿-黄-红，另外一条由禁止变为通行的交通灯的变化状态为：红-绿-黄，即如下图（2-1）所示：
图2-1交通状态
马路的十字路口的红绿灯循环状况我们可以分成下图的4种基本状态：
在十字道路的南北方向的绿灯灭掉并且黄灯亮起时。道路的东西方向的红绿灯在南北方向黄灯亮起五秒倒计时结束的后绿色的灯就会亮起。在黄灯亮起的时候，除了在路中央正要通过的车辆外，其他的车辆就必须停止下来等待下一次的绿灯。
一、 设计的背景及意义 1
（一）交通灯的背景 1
1.交通灯的历史 1
2.交通灯的出现 2
(二)交通灯的意义 2
二、 系统方案设计与要求 3
（一）交通灯智能控制系统方案设计 3
（二）交通灯智能控制系统的功能要求 5
1.交通灯设计中的显示模块功能 5
2.交通灯设计中的按键模块功能 5
(三)交通智能控制系统的基本结构和其原理 6
三、 系统硬件电路的设计 7
（一）系统硬件总电路构成 7
（二）单片机系统 7
1.单片机引脚介绍 8
(三)显示系统 9
1. LED显示 9
2.数码管显示 9
(四)信号显示驱动电路 10
（五）键盘输入电路 11
四 交通灯系统软件程序的设计 11
（一）程序主体设计流程 11
（二）子程序模块设计 11
（三）KEIL C51的应用 12
（四）protel99se的应用 13
五 调试中的问题与解决方案 13
结束语 14
致 谢 15
参考文献 16
附录A 原理图 17
附录B 源程序代码 18
一、 设计的背景及意义
（一）交通灯的背景
1.交通灯的历史
现今在许多的十字路口、三叉路口能有有一个规范的交通秩序，交通灯在其中发挥了不可磨灭的功劳，其实在19世纪的时候最简单的交通灯就已经在出现在人们的生活中了。1858年 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
，在英国的伦敦的街头上为了使马车能够有一个规范的行驶纪律，使道路不在拥挤，伦敦的人就使用燃煤气作为蓝红两色的光源信号灯，通过控制红蓝两色来实现对马车行驶的规律。这以燃煤气作为红蓝两色光源就是出现最早的交通信号灯。在之后的十年中，工艺技术得到了持续的发展，所以在1868年就出现了历史上的第一个交通灯，它是由一位机械工程师安装在英国伦敦的威斯敏斯特区中的会议大厦前方的一个广场前的道路上。它主体是由旋转式的方形玻璃提灯来组成的，此灯分为红绿两种颜色，其中的红色是用来表示“停止”，而绿色则是用来表示“注意与通行”的。煤气交通灯出现的第二年，煤气交通灯发生爆炸，致使一名警察因此受伤，无奈之下煤气交通灯被迫走下了历史的舞台。而后不久因为电气的快速发展，历史上迎来了电气时代，红绿灯也顺应时代的发展，出现了以电气来启动的交通控制灯，这种交通灯比之前的煤气交通灯又有所不同，它主要由红绿黄三种颜色的灯组成，后来此种红绿灯安装在了纽约市一条大街上的一座塔上面。在红色的灯亮的时候是表示“停止”，绿色的灯亮时则用来表示“通行”。当然交通灯并没有停止发展，在1918年，信号灯又出现了很多的种类，交通灯得到了巨大的发展。比如其中就有带不同控制系统的红绿灯以及具有红外线探测的交通信号灯等等。带控制的信号灯根据其控制系统的划分又可以分为很多种类，其中最经典的就是把压力探测器装在地下，利用压力探测器来控制红绿灯变化的交通灯。压力探测器在探测到有车辆经过时会输出一种信号使红灯变成绿灯；还另一种是利用扩音器来对红绿灯进行控制的，当往来车辆遇到红灯的时候，司机只需要按一下嗽叭，就可以使红灯变为绿灯而后安然通过；具有红外线控制功能的红绿灯则是在行人行走到一个具有红外线探测的区域时，它就会察觉到有人要过马路，继而做出相应的措施。随着时代的进步，大家对电子方面的技术越来越重视，因此导致了电子技术的迅速发展，而交通灯也是利用电子技术才能实现其特性的，所以随着时代的进步，交通灯也得到了应有的发展。
2.交通灯的出现
当社会在不断的进步，所有技术的日益发达，人们的生活品味也在不断的提高，所以对交通工具和交通秩序的要求也越来越高，如果没有规范的交通指挥，就会使道路变得拥挤，所以交通灯就应运而生。于是在1918年诞生了第一个名副其实的红绿交通灯。被安装在纽约市五号街的一座高塔之上，交通灯的诞生，使拥堵的道路上有了一个规范的行驶准则，不得不说是一个划时代的标志。
红绿灯在现代是由红绿黄三种颜色灯组成的，黄色信号灯则是由中国近代的一位科学家发明的，他的名字叫胡汝鼎，为了实现师夷长技以制夷的梦想他到美国进行学习深造，并且在发明家爱迪生所在的公司上班和学习。在他学习的期间有一次，他在一条交通比较发达的路口等待红绿灯时，当他看到红灯变成了绿灯，并且准备过马路，这时一辆要转弯的车辆与胡汝鼎擦肩而过，差一点就把他给撞到了，把他吓了一跳。在回家后，他回忆起过马路时惊险一刻觉得这样过马路很是危险，经过冥思苦想他认为应该在红绿灯之间在加一种信号灯用来提醒即将过马路的人或车辆注意危险。当他把这个提议向有关部门反映后，他的这个提议很快就被交通部门的领导阶层接受并作出了相应的措施，交通灯得到了完善，使马路路口的交通变得更加规范。
(二)交通灯的意义
当今的社会随着经济的发展，交通信号灯为了顺应时代发展，其也向着数字化、小功率、多元化等方面发展，这样就可以更加的方便人、车、路三者之间交通纪律的协调。随着城市不断地发展，道路越来越多，交通问题也逐渐的成为了人们关注的对象。在一些比较发达的城市，高速道路是必不可少的，虽然高速公路的建设为城市的交通更加方便的。但是遗憾的是，随着生活水平的提高，人们对交通工具的使用量不断地加大，对高速公路的使用是必不可少的，这样也使得普通公路与高速公路之间的路口变得更加拥挤，使得高速公路就不能发挥其高效，快速的价值。如果有一个多元化的交通灯就可以使普通公路与高速公路的交接处有一个规范的、高效的交通，就可以大大的提高高速公路其应有的价值。
二、 系统方案设计与要求
（一）交通灯智能控制系统方案设计
分别在马路的东南西北四个路口设置红绿灯，当十字路口的一条路通行时，另外的一条路就禁止通行，在此情况下持续一定的时间后，然后通行的那一条路上交通灯由绿色变为黄色，而后在经过短暂的黄灯注意时间，再将通行与禁行的道路进行对换，重复着所做的步骤。其演示过程如下图所示。（PS：黑色表示为灯亮，白色表示灯是灭掉的）。从一条由通行到禁止的道路上交通灯的状态为：绿-黄-红，另外一条由禁止变为通行的交通灯的变化状态为：红-绿-黄，即如下图（2-1）所示：
图2-1交通状态
马路的十字路口的红绿灯循环状况我们可以分成下图的4种基本状态：
在十字道路的南北方向的绿灯灭掉并且黄灯亮起时。道路的东西方向的红绿灯在南北方向黄灯亮起五秒倒计时结束的后绿色的灯就会亮起。在黄灯亮起的时候，除了在路中央正要通过的车辆外，其他的车辆就必须停止下来等待下一次的绿灯。
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