基于单片机的倒计时智能交通灯控制系统(附件)【字数：8669】
摘 要改革开放以来，我国城市规模不断壮大，机动车数目上升，城市交通超负荷，因此十字路口的建设研究成为城市交通建设的重中之重。本系统针对现代中大型城市关键十字路口红绿灯进行设计，使三色灯能够实现简单的自动化控制。本设计采用STC89C52单片机设计一个控制器，外接红外检测模块、按键模块、显示模块等多个模块，使得红绿黄三色灯循环的同时，能够对车流量进行检测调整循环时间，并且对特殊情况能进行紧急应对。本文通过Proteus ISIS软件进行仿真模拟，利用Protel99绘制PCB图并且制作成简单的实物进行测试。通过仿真模拟和实物测试，本设计能够在大多数情况下实现检测、显示、自动调整、紧急应对等多种功能。该系统具有可靠性高、结构简单、成本低廉、可修改性强等优点。
Keywords: STC89C52 singlechip computer; traffic light; infrared detection 目 录
第一章 绪论 1
1.1交通信号灯的历史及现状 1
1.2交通信号灯的发展方向 1
1.3单片机概述 1
第二章 方案设计与论证 3
2.1交通管理方案设计 3
2.2输入方案 4
2.3车流量检测方案 4
2.4倒计时显示方案 5
2.5电源输入方案 5
第三章 系统硬件设计 6
3.1设计总方案 6
3.2单片机的结构 6
3.3复位电路 8
3.4晶振时钟电路 9
3.5显示模块电路 10
3.6按键控制电路 11
第四章 系统软件设计 13
4.1检测模块 13
4.2显示模块 16
4.3定时器模块 19
4.4按键模块 20
第五章 仿真与调试 23
5.1交通灯控制系统仿真与调试 23
第六章 交通灯控制系统实物制作与调试 25
6.1印制电路板设计 25
6.2交通灯控制系统实物 25
6.3调试 26
总 结 38 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
致 谢 39
附录1：交通灯控制系统电路原理图 41
绪论
1.1交通信号灯的历史及现状
1858年，英格兰伦敦出现了一个机械扳手式红绿灯信号灯，指示运输。这是世界上最古老的交通信号。
1868年，英国机械工程师在议会大楼前的广场上安装了世界上首个新型交通灯。它由两个旋转的红色和绿色方形玻璃灯笼组成，依靠燃烧煤气运行，这也是世界上首个燃气式交通灯。就在其运作的第23天，煤气灯突然爆炸。一名当班警官当场死亡，于是这种交通灯被移走。
1914年，美国出现了首个依靠电力工作的交通信号灯。这个信号灯包含一个红色，绿色和黄色的发光二极管，安装在纽约市第五街一个路口的高处。这种电气式交通灯利用不同的颜色来控制交通，红色为“停止”，绿色为“通过”，黄色为“注意”。
1918年，世界上出现了控制型交通灯和红外交通灯。控制型交通信号灯是将压力检测仪放在停车线上，检测到车辆经过时红灯会变绿并且延时一段时间，另一种是用声音控制红绿灯，当司机按喇叭时，传感器接受信号并传递给信号灯，红灯变绿。红外线压力敏感红绿灯，当行人踩踏在铺设在人行横道上的压敏材料时，压力传感器可以检测到有人通过十字路口，红外线信号可以传送给信号灯使信号灯保持红灯一段时间，延迟汽车的释放以避免交通事故[1]。
中国大部分交叉路口的交通灯不具备自我调节功能，时间设置固定，人车协调困难。在高峰期间，容易导致主车道释放时间短，车辆拥堵，子车道释放时间长，以及道路空闲状态。同时没有考虑特种车辆的交通状况和延误救援时间。
1.2交通信号灯的发展方向
我国交通灯发展方向应该符合我国交通实际情况。根据交通路况适当增加自检测模块，通过对主副车道车流量的检测，自动增加红灯时间，从而达到加大车流量，避免交通堵塞的效果。并且增加应急开关，在特殊车辆通过时启用应急开关，使特殊车辆优先通过，达到特殊状况特殊对待的效果。交通灯系统发展应该趋于自动化，智能化，数字化。
1.3单片机概述
单片机发展过程可以分为三个阶段：
（1）单芯片微机形成阶段
这个阶段的单片机工艺落后，集成度低，可实现功能少。结构上仅含有一个8位CPU、并行I/O口、8位计数/定时器、ROM、RAM等。
（2）性能完善发展提高阶段
该阶段单片机发展迅速，定时/计数器发展到16位，并且中断方式不再单一，具有多极中断功能；片内ROM和RAM得到巨大的突破，容量得到巨大提升，寻址范围最大可达64K字节。这类单片机还有一个明显的变化就是有串行I/O口。
（3）多样化多功能化发展阶段
此阶段单片机百花齐放，品种多样，可以满足不同用户的各式各样的需求，单片机控制范围极广，控制的内容也各不相同，从简单的小家电控制到工业控制、智能仪表、机器人控制等。甚至发展有专用型单片机，以此来减少成本，并且有针对性的完成对高精度工程的控制。大力提升单片机的制作工艺和品质要求，提升I/O驱动能力，增强可靠性，减少功耗降低成本等等。
单片机具有结构简单，成本低，抗干扰能力强，可靠性强等特点。针对工业控制，单片机既能解决简单工程又能处理复杂的任务。单片机相对于巨型机，身材小巧，可嵌入设备和仪器中使用，这是巨型机所不具备的优势。
单片机在现代工艺中呈现以下发展趋势：
制作工艺CMOS化
微型化单片化
大容量、高性能
低电压化
串行拓展化 方案设计与论证
2.1交通管理方案设计
交通灯由红色（禁止通行），绿色（允许通行），黄色（警告）三色灯组成。 交通灯分类有机动车辆交通灯、非机动车交通信号灯、人行横道交通灯、方向指示灯、闪光报警灯，以及公路和铁路交叉口交叉灯等。 交通信号灯在道路口用来给车辆和行人指示通行或者停止，这样的人车到达的同时流量可以减少相互干扰尽可能，从而提高路口的通行能力并确保交叉口的通畅性和安全性。 因此，要合理设计路口的交通灯信号分配[2]。
假设东西方向为主车道，南北方向为辅车道，各个干道有一组三色红绿黄灯。
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图21 十字路口交通灯示意图
东南西北四个路口分别有红绿黄三色交通信号灯。系统启动时，主车道（东西方向）红灯亮，辅车道（南北方向）绿灯亮，直至辅车道（南北方向）黄灯亮，转变为红灯时，主车道（东西方向）绿灯亮，循环进行。
Keywords: STC89C52 singlechip computer; traffic light; infrared detection 目 录
第一章 绪论 1
1.1交通信号灯的历史及现状 1
1.2交通信号灯的发展方向 1
1.3单片机概述 1
第二章 方案设计与论证 3
2.1交通管理方案设计 3
2.2输入方案 4
2.3车流量检测方案 4
2.4倒计时显示方案 5
2.5电源输入方案 5
第三章 系统硬件设计 6
3.1设计总方案 6
3.2单片机的结构 6
3.3复位电路 8
3.4晶振时钟电路 9
3.5显示模块电路 10
3.6按键控制电路 11
第四章 系统软件设计 13
4.1检测模块 13
4.2显示模块 16
4.3定时器模块 19
4.4按键模块 20
第五章 仿真与调试 23
5.1交通灯控制系统仿真与调试 23
第六章 交通灯控制系统实物制作与调试 25
6.1印制电路板设计 25
6.2交通灯控制系统实物 25
6.3调试 26
总 结 38 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
致 谢 39
附录1：交通灯控制系统电路原理图 41
绪论
1.1交通信号灯的历史及现状
1858年，英格兰伦敦出现了一个机械扳手式红绿灯信号灯，指示运输。这是世界上最古老的交通信号。
1868年，英国机械工程师在议会大楼前的广场上安装了世界上首个新型交通灯。它由两个旋转的红色和绿色方形玻璃灯笼组成，依靠燃烧煤气运行，这也是世界上首个燃气式交通灯。就在其运作的第23天，煤气灯突然爆炸。一名当班警官当场死亡，于是这种交通灯被移走。
1914年，美国出现了首个依靠电力工作的交通信号灯。这个信号灯包含一个红色，绿色和黄色的发光二极管，安装在纽约市第五街一个路口的高处。这种电气式交通灯利用不同的颜色来控制交通，红色为“停止”，绿色为“通过”，黄色为“注意”。
1918年，世界上出现了控制型交通灯和红外交通灯。控制型交通信号灯是将压力检测仪放在停车线上，检测到车辆经过时红灯会变绿并且延时一段时间，另一种是用声音控制红绿灯，当司机按喇叭时，传感器接受信号并传递给信号灯，红灯变绿。红外线压力敏感红绿灯，当行人踩踏在铺设在人行横道上的压敏材料时，压力传感器可以检测到有人通过十字路口，红外线信号可以传送给信号灯使信号灯保持红灯一段时间，延迟汽车的释放以避免交通事故[1]。
中国大部分交叉路口的交通灯不具备自我调节功能，时间设置固定，人车协调困难。在高峰期间，容易导致主车道释放时间短，车辆拥堵，子车道释放时间长，以及道路空闲状态。同时没有考虑特种车辆的交通状况和延误救援时间。
1.2交通信号灯的发展方向
我国交通灯发展方向应该符合我国交通实际情况。根据交通路况适当增加自检测模块，通过对主副车道车流量的检测，自动增加红灯时间，从而达到加大车流量，避免交通堵塞的效果。并且增加应急开关，在特殊车辆通过时启用应急开关，使特殊车辆优先通过，达到特殊状况特殊对待的效果。交通灯系统发展应该趋于自动化，智能化，数字化。
1.3单片机概述
单片机发展过程可以分为三个阶段：
（1）单芯片微机形成阶段
这个阶段的单片机工艺落后，集成度低，可实现功能少。结构上仅含有一个8位CPU、并行I/O口、8位计数/定时器、ROM、RAM等。
（2）性能完善发展提高阶段
该阶段单片机发展迅速，定时/计数器发展到16位，并且中断方式不再单一，具有多极中断功能；片内ROM和RAM得到巨大的突破，容量得到巨大提升，寻址范围最大可达64K字节。这类单片机还有一个明显的变化就是有串行I/O口。
（3）多样化多功能化发展阶段
此阶段单片机百花齐放，品种多样，可以满足不同用户的各式各样的需求，单片机控制范围极广，控制的内容也各不相同，从简单的小家电控制到工业控制、智能仪表、机器人控制等。甚至发展有专用型单片机，以此来减少成本，并且有针对性的完成对高精度工程的控制。大力提升单片机的制作工艺和品质要求，提升I/O驱动能力，增强可靠性，减少功耗降低成本等等。
单片机具有结构简单，成本低，抗干扰能力强，可靠性强等特点。针对工业控制，单片机既能解决简单工程又能处理复杂的任务。单片机相对于巨型机，身材小巧，可嵌入设备和仪器中使用，这是巨型机所不具备的优势。
单片机在现代工艺中呈现以下发展趋势：
制作工艺CMOS化
微型化单片化
大容量、高性能
低电压化
串行拓展化 方案设计与论证
2.1交通管理方案设计
交通灯由红色（禁止通行），绿色（允许通行），黄色（警告）三色灯组成。 交通灯分类有机动车辆交通灯、非机动车交通信号灯、人行横道交通灯、方向指示灯、闪光报警灯，以及公路和铁路交叉口交叉灯等。 交通信号灯在道路口用来给车辆和行人指示通行或者停止，这样的人车到达的同时流量可以减少相互干扰尽可能，从而提高路口的通行能力并确保交叉口的通畅性和安全性。 因此，要合理设计路口的交通灯信号分配[2]。
假设东西方向为主车道，南北方向为辅车道，各个干道有一组三色红绿黄灯。
/
图21 十字路口交通灯示意图
东南西北四个路口分别有红绿黄三色交通信号灯。系统启动时，主车道（东西方向）红灯亮，辅车道（南北方向）绿灯亮，直至辅车道（南北方向）黄灯亮，转变为红灯时，主车道（东西方向）绿灯亮，循环进行。
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