平面交叉路口信号灯控制系统设计与仿真(附件)
随着社会经济的快速发展，行人与车辆之间的矛盾日益激烈，缓解这一矛盾尤为重要。本次设计是在对现如今的信号灯控制系统进行了透彻分析的基础上，提出的一套基于单片机的信号灯控制系统设计方案。本次设计的信号灯控制系统的组成有：AT89C51单片机、信号灯指示模块、倒计时显示模块、按键电路模块等。该系统除了具有基本的信号灯功能外，还可以手动设置亮灯时间、处理紧急情况等。本次设计主要完成了以下两方面工作：第一点，完成信号灯控制系统的总体设计方案，包含了信号灯的基本功能的方案设计以及该信号灯控制系统能实现的各项需求；第二点，完成该系统的硬件设计、软件设计、仿真调试以及实物制作。关键词 交通控制系统,AT89C51,数码管目 录
1 绪论 1
1.1 信号灯控制系统的研究现状 1
1.2 信号灯控制系统的设计意义 1
1.3 本次设计主要工作 2
2 信号灯控制系统的总体设计 2
2.1 信号灯控制系统的功能要求 2
2.2 信号灯控制系统总体设计方案 3
2.2.1 控制模块方案选择 3
2.2.2 显示模块方案选择 4
3 信号灯控制系统的硬件设计 4
3.1 信号灯控制系统硬件总电路结构 5
3.2 各功能模块硬件设计 5
3.2.1 单片机控制模块 5
3.2.2 信号灯指示模块 9
3.2.3 倒计时显示模块 10
3.2.4 按键电路模块 10
4 信号灯控制系统的软件设计 11
4.1 主程序设计 11
4.2 信号灯模块程序设计 12
4.3 倒计时模块程序设计 14
4.4 按键模块程序设计 15
5 信号灯控制系统的调试、仿真与实物制作 15
5.1 系统的调试与仿真 15
5.1.1 信号灯模块的仿真 16
5.1.2 倒计时模块的仿真 20
5.1.3 按键模块的仿真 20
5.2 实物制作 22
5.2.1 信
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
程序设计 14
4.4 按键模块程序设计 15
5 信号灯控制系统的调试、仿真与实物制作 15
5.1 系统的调试与仿真 15
5.1.1 信号灯模块的仿真 16
5.1.2 倒计时模块的仿真 20
5.1.3 按键模块的仿真 20
5.2 实物制作 22
5.2.1 信号灯指示模块实物图 22
5.2.2 倒计时显示模块实物图 23
5.2.3 按键模块实物图 23
结 论 25
致 谢 26
参考文献 27
附录A 电路原理图 28
附录B 程序代码 29
1 绪论
1.1 信号灯控制系统的研究现状
如今，在现实生活中红绿灯随处可见，安装在每个路口的红绿灯彻底融入了我们的世界。同时，红绿灯也是我们是否能够安全出行的重要保障。
一开始我们使用的是计算机控制，而如今已经演变为现代化的电子实时监测，这之间的变换是一段漫长的过程，在这段过程中，信号灯也在不断的改革、发展和趋于完美。然而，社会是在不断的进步的，传统的信号灯在某些方面的缺点也时刻影响着人们的生活质量。其中最显著的问题是由于设计的不理想导致道路上的车辆通行效率达不到最大化。
由于经济能力的发展，人们经济水平的不断提高，私家车的数量不断增加，人与道路的矛盾日益激化，城市交通的拥堵问题日益严重。现如今，绝大多数城市在路口设置信号灯所使用的方法基本都是一样的：先通过观察车辆通过的数量，设计红绿灯的延时，可是，道路上通过的车辆是在不停的变化的，不同的时间段不同的路口，道路上通过的车辆是不同的，有可能会有非常大的差异。总的来说，传统的统计车辆通行数量的方法早已不等满足日益发展的交通现状。
1.2 信号灯控制系统的设计意义
世界上绝大多数的国家都选择使用红、绿、黄三种颜色的信号灯，因为这三种颜色很鲜艳，辨识度很高，这样有利于行人作出准确的判断。在一般情况下，行人尚且能够在道路上安全地驾驶，信号灯在其中发挥着不可磨灭的作用，然而在实际生活中，还存在着以下两点问题：
第一点、不同车道的车辆通行时间是相同并且固定的，在实际生活中，相同时间内通过的车辆多的车道，就应该设置长一点的通行时间；不同的情况就是相反的。
第二点、当遇到紧急情况时，就不能立即采取相应的处理措施，这样就会造成很多不必要的损失。
传统的信号灯控制系统存在不灵活的设计，无法调整红绿灯转换时间等缺点，那么本次设计在这些方面就做出了很大的改善，适应了不同时段的道路交通拥堵情况，并及时作出改变。利用了单片机来设计该信号灯控制系统，在硬件和软件方面提出了设计方案，这样就能使道路利用率达到最大。
1.3 本次设计主要工作
纵观信号灯控制系统的历史发展情况，本次设计主要是用智能、集成、功能强大的单片机作为控制器，设计了基于单片机的十字路口信号灯控制系统，用来管理路口的交通，使其趋于稳定。
本次设计一共需要做到以下几点要求：
1、确定信号灯控制系统的总体设计方案，包括，十字路口具体的直行、停止和转弯的方案设计以及该控制系统应拥有的各项功能。除了具有跟现实生活中信号灯相同的基本指挥交通的能力，还具有倒计时显示功能，根据不同的实际情况，又增加了手动调节时间和紧急情况处理的功能。
2、选择合适的单片机作为控制器以及其他元器件来进行信号灯指示电路、倒计时显示电路、按键电路等的设计，并画出总的电路原理图。
3、进行信号灯控制系统的软件设计，编写程序时采用的是单片机汇编语言，在充分了解单片机程序设计的基础上，总体上完成了软件的编写。
2 信号灯控制系统的总体设计
2.1 信号灯控制系统的功能要求
本次设计的信号灯控制系统能基本模拟出实际生活中需要的简单功能，用红、绿、黄三种颜色的信号灯表示禁行，通行和停车等待的基本情况，还具有手动调节倒计时显示的时间和处理紧急情况等功能。总的来说，本次设计的信号灯控制系统是以单片机为控制核心，基本接口电路构成外围最小系统，按键电路中的功能按键产生输入信号，信号灯指示模块、LED倒计时显示模块接受输入的信号。系统的总体框图如图2.1所示。
图2.1系统总体框图
（1）倒计时显示
本次设计除了能表现禁行、直行跟转弯的红、绿、黄三种颜色的信号灯外，还应有能显示灯亮持续时间的功能，这样在路上的行人就能根据不同颜色的信号灯之间转换的间隔时间，来选择是直行、转弯还是继续停车等待。现在的路口普遍都设有倒计时显示的功能，这样既直观又安全，在路上驾驶的行人肯定也会选择有倒计时显示功能的路口通过。
1 绪论 1
1.1 信号灯控制系统的研究现状 1
1.2 信号灯控制系统的设计意义 1
1.3 本次设计主要工作 2
2 信号灯控制系统的总体设计 2
2.1 信号灯控制系统的功能要求 2
2.2 信号灯控制系统总体设计方案 3
2.2.1 控制模块方案选择 3
2.2.2 显示模块方案选择 4
3 信号灯控制系统的硬件设计 4
3.1 信号灯控制系统硬件总电路结构 5
3.2 各功能模块硬件设计 5
3.2.1 单片机控制模块 5
3.2.2 信号灯指示模块 9
3.2.3 倒计时显示模块 10
3.2.4 按键电路模块 10
4 信号灯控制系统的软件设计 11
4.1 主程序设计 11
4.2 信号灯模块程序设计 12
4.3 倒计时模块程序设计 14
4.4 按键模块程序设计 15
5 信号灯控制系统的调试、仿真与实物制作 15
5.1 系统的调试与仿真 15
5.1.1 信号灯模块的仿真 16
5.1.2 倒计时模块的仿真 20
5.1.3 按键模块的仿真 20
5.2 实物制作 22
5.2.1 信
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
程序设计 14
4.4 按键模块程序设计 15
5 信号灯控制系统的调试、仿真与实物制作 15
5.1 系统的调试与仿真 15
5.1.1 信号灯模块的仿真 16
5.1.2 倒计时模块的仿真 20
5.1.3 按键模块的仿真 20
5.2 实物制作 22
5.2.1 信号灯指示模块实物图 22
5.2.2 倒计时显示模块实物图 23
5.2.3 按键模块实物图 23
结 论 25
致 谢 26
参考文献 27
附录A 电路原理图 28
附录B 程序代码 29
1 绪论
1.1 信号灯控制系统的研究现状
如今，在现实生活中红绿灯随处可见，安装在每个路口的红绿灯彻底融入了我们的世界。同时，红绿灯也是我们是否能够安全出行的重要保障。
一开始我们使用的是计算机控制，而如今已经演变为现代化的电子实时监测，这之间的变换是一段漫长的过程，在这段过程中，信号灯也在不断的改革、发展和趋于完美。然而，社会是在不断的进步的，传统的信号灯在某些方面的缺点也时刻影响着人们的生活质量。其中最显著的问题是由于设计的不理想导致道路上的车辆通行效率达不到最大化。
由于经济能力的发展，人们经济水平的不断提高，私家车的数量不断增加，人与道路的矛盾日益激化，城市交通的拥堵问题日益严重。现如今，绝大多数城市在路口设置信号灯所使用的方法基本都是一样的：先通过观察车辆通过的数量，设计红绿灯的延时，可是，道路上通过的车辆是在不停的变化的，不同的时间段不同的路口，道路上通过的车辆是不同的，有可能会有非常大的差异。总的来说，传统的统计车辆通行数量的方法早已不等满足日益发展的交通现状。
1.2 信号灯控制系统的设计意义
世界上绝大多数的国家都选择使用红、绿、黄三种颜色的信号灯，因为这三种颜色很鲜艳，辨识度很高，这样有利于行人作出准确的判断。在一般情况下，行人尚且能够在道路上安全地驾驶，信号灯在其中发挥着不可磨灭的作用，然而在实际生活中，还存在着以下两点问题：
第一点、不同车道的车辆通行时间是相同并且固定的，在实际生活中，相同时间内通过的车辆多的车道，就应该设置长一点的通行时间；不同的情况就是相反的。
第二点、当遇到紧急情况时，就不能立即采取相应的处理措施，这样就会造成很多不必要的损失。
传统的信号灯控制系统存在不灵活的设计，无法调整红绿灯转换时间等缺点，那么本次设计在这些方面就做出了很大的改善，适应了不同时段的道路交通拥堵情况，并及时作出改变。利用了单片机来设计该信号灯控制系统，在硬件和软件方面提出了设计方案，这样就能使道路利用率达到最大。
1.3 本次设计主要工作
纵观信号灯控制系统的历史发展情况，本次设计主要是用智能、集成、功能强大的单片机作为控制器，设计了基于单片机的十字路口信号灯控制系统，用来管理路口的交通，使其趋于稳定。
本次设计一共需要做到以下几点要求：
1、确定信号灯控制系统的总体设计方案，包括，十字路口具体的直行、停止和转弯的方案设计以及该控制系统应拥有的各项功能。除了具有跟现实生活中信号灯相同的基本指挥交通的能力，还具有倒计时显示功能，根据不同的实际情况，又增加了手动调节时间和紧急情况处理的功能。
2、选择合适的单片机作为控制器以及其他元器件来进行信号灯指示电路、倒计时显示电路、按键电路等的设计，并画出总的电路原理图。
3、进行信号灯控制系统的软件设计，编写程序时采用的是单片机汇编语言，在充分了解单片机程序设计的基础上，总体上完成了软件的编写。
2 信号灯控制系统的总体设计
2.1 信号灯控制系统的功能要求
本次设计的信号灯控制系统能基本模拟出实际生活中需要的简单功能，用红、绿、黄三种颜色的信号灯表示禁行，通行和停车等待的基本情况，还具有手动调节倒计时显示的时间和处理紧急情况等功能。总的来说，本次设计的信号灯控制系统是以单片机为控制核心，基本接口电路构成外围最小系统，按键电路中的功能按键产生输入信号，信号灯指示模块、LED倒计时显示模块接受输入的信号。系统的总体框图如图2.1所示。
图2.1系统总体框图
（1）倒计时显示
本次设计除了能表现禁行、直行跟转弯的红、绿、黄三种颜色的信号灯外，还应有能显示灯亮持续时间的功能，这样在路上的行人就能根据不同颜色的信号灯之间转换的间隔时间，来选择是直行、转弯还是继续停车等待。现在的路口普遍都设有倒计时显示的功能，这样既直观又安全，在路上驾驶的行人肯定也会选择有倒计时显示功能的路口通过。
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