单片机的智能交通控制系统的设计
目录
一 绪论 1
（一）、课题的研究意义 1
（二）、交通控制系统的发展现状 1
（三）、存在的问题及发展趋势 2
（四）、本文主要研究内容 2
二 、设计方案 3
（一）、 十字路口交通控制原理 3
（二）、设计方案 3
1、 交通信号灯控制状态步骤： 3
2、 总体设计方案 4
3、 系统组成及特点 4
(一）、 系统功能划分及电路设计 5
（二）、抗干扰电路设计 8
1、电源抗噪 8
2、退耦电容配置 8
3、地线设计 8
四、软件设计 10
（一）、 系统软件简介 10
（二）、 Keil软件的编译应用 10
五、 仿真与结果分析 12
（一）、仿真软件Protues简介 12
（二）、仿真测试方法与结果分析 12
六、 总结与展望 14
七、小结 15
致谢 16
附录1 源程序 18
1 引脚定义模块： 18
2 数码管模块： 18
3 显示模块： 20
4 定时器与逻辑功能模块： 22
附录2 智能控制器整体电路图 25
一 绪论
（一）、课题的研究意义
随着社会经济的不断发展与城镇化的加快，人口持续膨胀，公民乘用车保有量呈现爆炸式的增长，交通阻塞和通行效率低下已成为世界上许多国家和城市普遍存在的问题。解决交通问题，必须做到根据实际情况，对车流和人流进行合理、及时的疏导和指挥。只有依 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
托高性能整体智能交通系统，以及交通信息探测的良性互动，才能有效控制不断增长的城内与城际交通量。
（二）、交通控制系统的发展现状
目前世界各国所研发的交通控制系统种类繁多，有基于图像处理和地理信息系统的多种智能化控制器，但针对交通信号灯所做的控制器仍然是最基础也是最有效的控制手段。交通信号灯是交通指挥的基本语言，它的存在对于行人与车辆的安全通行提供了保障。十字路口车流量巨大，是个十分重要的关键，要及时管理。在国内，各大城市都开始完善交通灯控制设备和控制方式，智能交通控制系统成为应用和研发的主流方向，取得了不少成果。可以分成三种：
1、基于单片机系统
将单片机技术应用于智能交通控制系统具有兼容性能好、数据运算速度快、产品体积小、价格便宜的优点，是一种主流的开放方式。
2、基于PLC系统
使用PLC作为控制核心的智能交通控制系统也具备了可靠性高、易于维修的特点。但产品一般体积较大、运算速度满、不便于开发新功能，这些缺点限制了基于PLC的智能交通控制系统的发展。
3、基于EDA技术系统
基于EDA（Electronic Design Automation）技术，设计灵活，方便改善，周期短。经验不足的开发人员难以设计出合理的电路，且在制作实物时，容易出现设计和面向的对象不一致的情况，难以在电路设计的初学者中普及。
（三）、存在的问题及发展趋势
在实际情况下，只能对一些情况起到作用，还存在以下两个缺点：
1．红绿灯各自时长及转换时间固定不变。不能实时的疏通拥挤车道。
2．红绿灯交替出现，规律固定，在特殊情况下不能够满足行人的通行。
（四）、本文主要研究内容
现如今，有两种方法能够解决：一种是设计合理的数字电路对交通信号灯时长进行调节，改变红绿灯周期固定不变的计时模式；一种是临近路口处安装智能化的人机对话界面，通过人工的操作，使各个方向的红灯全部亮起，对交通进行管制，特殊情况下可保障行人的通行安全。
因为，交通系统还存在许多问题。只要是设计出可以根据实际情况控制十字路口信号灯持续时间以及在遇到紧急情况时让紧急车辆或行人安全通过的全红灯显示的相应功能。
二 、设计方案
（一）、 十字路口交通控制原理
道路交通信号灯能有效的管理车辆行人的有序通行。本论文设计一个如图2-1所示，该系统主要利用红绿灯的倒计时来实现主干与支干之间有序通行。
图2-1 十字路口示意图
（二）、设计方案
1、 交通信号灯控制状态步骤：
图2-2为本文所设计的智能交通控制系统状态转换图，图中状态具体运行方式如下所述：
S0: 主绿、支红。
S1: 主黄、支红。
S2: 主红、支绿。
S3: 主红、支黄。
S4: 主绿、支红。
S5: 主红、支绿。
S6: 主、支干道都是亮红灯，只有行人通行。
图2-2 智能交通控制系统的状态转换图
2、 总体设计方案
本系统利用STC89C52单片机，利用其定时器/计数器来作测定工具，通过按键手动控制绿灯倒计时显示时间，控制P0显示红绿灯亮灭，在P1和P2上显示倒计时。如图2-3所示：
图2-3
3、 系统组成及特点
本文单片机的控制方式有下面几点：
（1）采用开环控制系统，事先调研整个路况不同时间段的车流量，从而根据时间段对交通信号灯的亮灭情况和时间进行设置，更能紧凑，便于控制。
（2）采用嵌入式处理器51单片机为控制核心，具有重量轻、安装方便等特点，具有稳定适应性。
三、 系统硬件设计
智能交通控制系统负责接收和执行交通管理策略。考虑到该系统相对复杂，为确保其运行的稳定性和可靠性，采用单片机为控制核心，相应的增加外围电路和抗干扰电路来进行设计。硬件主要包括四个部分。第一部分及单片机及相应部分。第二部分即LED灯的显示部分，本次设计总共使用了12个LED灯的，分为红黄绿三种颜色灯；。十字路口的东西东西一组，南北一组，亮灯情况相同。第三部分主要介绍电源设计，有原理图。第四部分主要阐述电路设计。
P2口：P2口是八位双向含有上拉电阻的I/O口；
P3口：P3口是八位双向含有上拉电阻的I/O口，；
RST：复位输入；
ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）在访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲在用Flash编程的时候，此引脚（PROG）也用做编程输入脉冲；
PSEN：在Flash编程时，EA要接12V电压；
（四）、串行通信电路的设计
串行接口是一种可以将接受来自CPU 的并行 数据字符转换为连续的串行数据流发送出去，同时可将接受的串行数据流转换为并行的数据字符供给CPU的器件。如图所示:
一 绪论 1
（一）、课题的研究意义 1
（二）、交通控制系统的发展现状 1
（三）、存在的问题及发展趋势 2
（四）、本文主要研究内容 2
二 、设计方案 3
（一）、 十字路口交通控制原理 3
（二）、设计方案 3
1、 交通信号灯控制状态步骤： 3
2、 总体设计方案 4
3、 系统组成及特点 4
(一）、 系统功能划分及电路设计 5
（二）、抗干扰电路设计 8
1、电源抗噪 8
2、退耦电容配置 8
3、地线设计 8
四、软件设计 10
（一）、 系统软件简介 10
（二）、 Keil软件的编译应用 10
五、 仿真与结果分析 12
（一）、仿真软件Protues简介 12
（二）、仿真测试方法与结果分析 12
六、 总结与展望 14
七、小结 15
致谢 16
附录1 源程序 18
1 引脚定义模块： 18
2 数码管模块： 18
3 显示模块： 20
4 定时器与逻辑功能模块： 22
附录2 智能控制器整体电路图 25
一 绪论
（一）、课题的研究意义
随着社会经济的不断发展与城镇化的加快，人口持续膨胀，公民乘用车保有量呈现爆炸式的增长，交通阻塞和通行效率低下已成为世界上许多国家和城市普遍存在的问题。解决交通问题，必须做到根据实际情况，对车流和人流进行合理、及时的疏导和指挥。只有依 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
托高性能整体智能交通系统，以及交通信息探测的良性互动，才能有效控制不断增长的城内与城际交通量。
（二）、交通控制系统的发展现状
目前世界各国所研发的交通控制系统种类繁多，有基于图像处理和地理信息系统的多种智能化控制器，但针对交通信号灯所做的控制器仍然是最基础也是最有效的控制手段。交通信号灯是交通指挥的基本语言，它的存在对于行人与车辆的安全通行提供了保障。十字路口车流量巨大，是个十分重要的关键，要及时管理。在国内，各大城市都开始完善交通灯控制设备和控制方式，智能交通控制系统成为应用和研发的主流方向，取得了不少成果。可以分成三种：
1、基于单片机系统
将单片机技术应用于智能交通控制系统具有兼容性能好、数据运算速度快、产品体积小、价格便宜的优点，是一种主流的开放方式。
2、基于PLC系统
使用PLC作为控制核心的智能交通控制系统也具备了可靠性高、易于维修的特点。但产品一般体积较大、运算速度满、不便于开发新功能，这些缺点限制了基于PLC的智能交通控制系统的发展。
3、基于EDA技术系统
基于EDA（Electronic Design Automation）技术，设计灵活，方便改善，周期短。经验不足的开发人员难以设计出合理的电路，且在制作实物时，容易出现设计和面向的对象不一致的情况，难以在电路设计的初学者中普及。
（三）、存在的问题及发展趋势
在实际情况下，只能对一些情况起到作用，还存在以下两个缺点：
1．红绿灯各自时长及转换时间固定不变。不能实时的疏通拥挤车道。
2．红绿灯交替出现，规律固定，在特殊情况下不能够满足行人的通行。
（四）、本文主要研究内容
现如今，有两种方法能够解决：一种是设计合理的数字电路对交通信号灯时长进行调节，改变红绿灯周期固定不变的计时模式；一种是临近路口处安装智能化的人机对话界面，通过人工的操作，使各个方向的红灯全部亮起，对交通进行管制，特殊情况下可保障行人的通行安全。
因为，交通系统还存在许多问题。只要是设计出可以根据实际情况控制十字路口信号灯持续时间以及在遇到紧急情况时让紧急车辆或行人安全通过的全红灯显示的相应功能。
二 、设计方案
（一）、 十字路口交通控制原理
道路交通信号
图2-1 十字路口示意图
（二）、设计方案
1、 交通信号灯控制状态步骤：
图2-2为本文所设计的智能交通控制系统状态转换图，图中状态具体运行方式如下所述：
S0: 主绿、支红。
S1: 主黄、支红。
S2: 主红、支绿。
S3: 主红、支黄。
S4: 主绿、支红。
S5: 主红、支绿。
S6: 主、支干道都是亮红灯，只有行人通行。
图2-2 智能交通控制系统的状态转换图
2、 总体设计方案
本系统利用STC89C52单片机，利用其定时器/计数器来作测定工具，通过按键手动控制绿灯倒计时显示时间，控制P0显示红绿灯亮灭，在P1和P2上显示倒计时。如图2-3所示：
图2-3
3、 系统组成及特点
本文单片机的控制方式有下面几点：
（1）采用开环控制系统，事先调研整个路况不同时间段的车流量，从而根据时间段对交通信号灯的亮灭情况和时间进行设置，更能紧凑，便于控制。
（2）采用嵌入式处理器51单片机为控制核心，具有重量轻、安装方便等特点，具有稳定适应性。
三、 系统硬件设计
智能交通控制系统负责接收和执行交通管理策略。考虑到该系统相对复杂，为确保其运行的稳定性和可靠性，采用单片机为控制核心，相应的增加外围电路和抗干扰电路来进行设计。硬件主要包括四个部分。第一部分及单片机及相应部分。第二部分即LED灯的显示部分，本次设计总共使用了12个LED灯的，分为红黄绿三种颜色灯；。十字路口的东西东西一组，南北一组，亮灯情况相同。第三部分主要介绍电源设计，有原理图。第四部分主要阐述电路设计。
P2口：P2口是八位双向含有上拉电阻的I/O口；
P3口：P3口是八位双向含有上拉电阻的I/O口，；
RST：复位输入；
ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）在访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲在用Flash编程的时候，此引脚（PROG）也用做编程输入脉冲；
PSEN：在Flash编程时，EA要接12V电压；
（四）、串行通信电路的设计
串行接口
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