基于单片机的交通灯控制系统设计
基于单片机的交通灯控制系统设计[20200419155138]
摘 要
随着城市化进程的迅猛发展，道路交通安全问题越来越受到人们的关注。一般的道路交通控制系统都是根据原先设置好的通行时间进行工作的，不能根据道路交通拥挤程度进行实时控制，这给道路交通有效运行和人们的出行带来了压力。本文主要介绍一种基于单片机的交通灯控制系统，可以设定或修改不同时段路口的通行时间，以提高路口通行能力，缓解交通压力。其特点是设定并存储不同的通行模式，使路口红绿灯在不同时间段具有不同的通行时间，并具有特勤模式等功能。硬件电路方面用STC89C52单片机作为主控芯片，HD7279A芯片及数码管构成键盘显示电路，实时时钟芯片DS1302作实时时间参考，AT24C02用来存储设置好的数据，具有数据断电不易失的特点。单片机控制系统有容易控制实现，造价便宜，易于程序的调试等优点，易于实现对交通路口的有效控制，具有很强的实用性及很好的发展前景。
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关键字:STC89C52单片机实时控制通行模式
目录
第一章 绪论 1
1.1论文组织结构图 1
1.2课题研究的背景 1
1.3交通灯控制系统国内外发展现状及趋势 2
1.4课题研究的目的及意义 3
1.5课题研究的主要内容及基本设计构想 4
第二章 方案的论证与选型 5
2.1电源供电方案的选择 5
2.2键盘输入显示方案的选择 5
2.3存储方案的选择 5
2.4 单片机方案选择 6
第三章 系统硬件电路设计 7
3.1系统总体方案设计 7
3.2系统硬件的总体构成 7
3.3系统相应模块设计 8
3.3.1 单片机最小系统 8
3.3.2键盘显示电路设计 9
3.3.3实时时钟电路设计 12
3.3.4 外部存储电路设计 13
3.3.5 电平转换电路设计 14
第四章 控制系统软件设计 16
4.1 系统总体软件设计 16
4.2 键盘模块程序设计 17
4.3 时钟模块程序设计 18
4.4 存储模块程序设计 19
4.5 中断软件程序设计 21
4.6看门狗软件程序设计 22
第五章 系统调试 24
第六章 论文总结 26
附录1 系统硬件原理图 27
附录2 系统程序代码 28
参考文献 43
致谢 44
第一章 绪论
1.1论文组织结构图
论文组织结构图总体概括了论文的大体结构及各章节的主要内容，详见下图1.1所示。
图1.1 论文组织结构图
1.2课题研究的背景
城市交通控制的研究起源比较早。最早的城市交通信号起源于英国燃气信号灯的使用。随后在美国出现了史上最早的交通控制信号控制，以后经过完善，确立了早期的交通灯控制方案。随着科学的进步，交通控制的手段及算法有了很大的进步，道路交通控制技术的成熟使得道路控制的安全性越来越有保障，系统硬件电路设计方面，也更注重对自然环境的破坏，着力减少对环境的危害。
1963年加拿大首次通过使用计算机，建立了一套交通灯控制系统，该系统采用集中协调感应的方法进行设计。随后，很多欧洲国家相继使用计算机建成了属于自己国家的区域交通控制系统，该系统的管理中心一般都能实现对道路交通的监视。
在20世纪初的时候，世界上已有三百多个城市配备了这种交通控制管理系统。部分发达国家总体上已经完成了ITS体系框架结构的构建，系统研究中的一些关键技术也有了很大的突破，并将其研究成果大规模应用在前端的发展领域。而此时我国的ITS体系正处于初期的研究阶段，与发达国家之间有很大的差距，因此加快我国交通控制系统的研究，以及降低与发达国家之间的差距是我国交通控制研究方面的一个首要问题。
从20世纪末至今，我国通过技术的引进与自我创新的研究，交通事业有了快速的发展。中国一些大城市已将突破的先进技术应用到交通运输部门。总的来说，在系统的整体规模和层次上，我国与发达国家之间还有一段差距，但在部分领域技术水平已处于世界领先位置。现阶段我国社会经济发展水平正在由工业化向信息化转型，因此需要在建立健全交通基础设施满足交通出行的基础上，再发展交通控制系统，提高系统服务能力。
从总体上来说，近年来我国交通控制系统发展形势比较好，但也存在很多的问题。可以归纳为以下4点：
（1）没有明确规划。(2)统一协调力度差。(3)投资机制不完善，产业化程度不足。(4)政府和民间缺乏沟通媒介。
近年来，我国经济飞速发展，人口的众多与道路交通管理之间存在着很多矛盾，尤其是我国的交通控制系统还不够完善，在借鉴国外先进交通控制技术的基础上，还需要自我创新与突破。因此，建立一种崭新的适合我国国情的交通控制系统来适应发展已是社会的迫切需要。
1.3交通灯控制系统国内外发展现状及趋势
我国对交通信号控制系统的研究比较晚, 早期，我国在北京首次使用计算机对交通干道协调进行了研究。随后我国采取了技术引进与自我开发相结合的方针, 先后在一些城市建立了道路交通控制系统。与此同时，我国还在城市交通信号控制方面投入很多力量, 主要以我国特有的混合交通为基础，开发一种智能的交通控制系统。我国自我研制的具有实时自适应功能的交通控制系统是南京城市交通控制系统，曾经获得国家级技术大奖。此系统的第一个不足之处是机动车道与非机动车道的车流会相互制约影响；第二个不足之处是没有充分考虑如何提高道路的通行能力。而在我国青岛研究出了综合性更强的具有整套解决方案的交通控制系统，俗称海信交通控制系统。此系统根据我国混合交通共存的现状，使用机非混合控制方式来控制交通流。系统结构呈分布式且具有多个层次、算法体系比较完整、支持 NTCIP开放协议，各项性能指标都达到了国家标准。我国深圳市的SMOOTH交通信号控制系统，该系统采用分布式控制模式、三层体系结构、大型数据库、多服务器协同处理方案。 这种方案在复杂度较高的深圳交通环境中显得灵活有效。该系统吸收了国外控制系统交通状态识别、临近可预测、控制与微调相结合的特点，提出了有效的综合解决方案。深圳交通控制系统在使用中已达到了起初的设计目标与要求，在一定程度上降低了车辆的行车延误，交通堵塞问题也变得极为少有，道路的通行能力大幅度提高。
国外交通控制系统经过多年的发展，系统控制已十分完善并趋于成熟。欧美等一些西方发达国家在交通控制系统研究方面投入了大量的人力和物力, 取得的成果比较显著。TRANSYT、SCOOT 和SCATS等交通控制系统在应用方面比较成功，目前国外的交通控制系统正向更加智能化、综合性的方向发展。
当今的城市交通控制系统不在只对单一信号进行控制，而是向多样化控制方向发展，将交叉口控制、城市区域控制及高速交通控制综合于一体进行综合控制管理。随着交通需求和交通压力的增加，我们迫切需要将各种新的技术、新的理论及研究成果用于研究发展交通控制系统。基于国外的先进交通控制系统技术，我们应该借鉴和学习，综合我国自己发展的趋势，发展研究适合我国国情的交通控制系统。
1.4课题研究的目的及意义
道路交通信号灯已成为人们生活中不可缺少的一部分，交通信号灯可以有效的管理行人车辆的通行次序，为人们的工作出行提供了强有力的安全保障。随着城市化步伐的不断加快，旧的交通控制系统已不能更好的满足交通管理的要求，道路交通问题日显重要。通过改造创新完善现有的交通控制系统,使其适应当今日益复杂化的交通路况,已经成为人们急需解决的首要问题。
一般道路交通信号灯的时间都是按照先前长期的经验总结出来进行设置的。然而，在实际过程中车流量的变化是没有任何规律的，即使是同一个路口在不同时刻车流量也会有很大的变化。这种固定的配时方案基本上不能很好的疏通交通状况，没有严谨的科学依据可循。因此，这种运用统计或者经验控制交通的方法是不可取的，我们应该寻求更具有科学性、有严密理论逻辑的控制方式来管理交通，能够根据实际的交通情况合理综合分配通行时间，达到效益的最大化。
但是，纵观我国各个城市的交通控制现象，依然还停留在通过经验配置通行时间的阶段上，然而我们都知道车流量是个不断变化的值,所以采用固定的时间设置方式是远远不够的，这种方法只能造成对时间资源的大量浪费，给交通控制增加更多的负担，严重影响道路的通畅有序。
摘 要
随着城市化进程的迅猛发展，道路交通安全问题越来越受到人们的关注。一般的道路交通控制系统都是根据原先设置好的通行时间进行工作的，不能根据道路交通拥挤程度进行实时控制，这给道路交通有效运行和人们的出行带来了压力。本文主要介绍一种基于单片机的交通灯控制系统，可以设定或修改不同时段路口的通行时间，以提高路口通行能力，缓解交通压力。其特点是设定并存储不同的通行模式，使路口红绿灯在不同时间段具有不同的通行时间，并具有特勤模式等功能。硬件电路方面用STC89C52单片机作为主控芯片，HD7279A芯片及数码管构成键盘显示电路，实时时钟芯片DS1302作实时时间参考，AT24C02用来存储设置好的数据，具有数据断电不易失的特点。单片机控制系统有容易控制实现，造价便宜，易于程序的调试等优点，易于实现对交通路口的有效控制，具有很强的实用性及很好的发展前景。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:STC89C52单片机实时控制通行模式
目录
第一章 绪论 1
1.1论文组织结构图 1
1.2课题研究的背景 1
1.3交通灯控制系统国内外发展现状及趋势 2
1.4课题研究的目的及意义 3
1.5课题研究的主要内容及基本设计构想 4
第二章 方案的论证与选型 5
2.1电源供电方案的选择 5
2.2键盘输入显示方案的选择 5
2.3存储方案的选择 5
2.4 单片机方案选择 6
第三章 系统硬件电路设计 7
3.1系统总体方案设计 7
3.2系统硬件的总体构成 7
3.3系统相应模块设计 8
3.3.1 单片机最小系统 8
3.3.2键盘显示电路设计 9
3.3.3实时时钟电路设计 12
3.3.4 外部存储电路设计 13
3.3.5 电平转换电路设计 14
第四章 控制系统软件设计 16
4.1 系统总体软件设计 16
4.2 键盘模块程序设计 17
4.3 时钟模块程序设计 18
4.4 存储模块程序设计 19
4.5 中断软件程序设计 21
4.6看门狗软件程序设计 22
第五章 系统调试 24
第六章 论文总结 26
附录1 系统硬件原理图 27
附录2 系统程序代码 28
参考文献 43
致谢 44
第一章 绪论
1.1论文组织结构图
论文组织结构图总体概括了论文的大体结构及各章节的主要内容，详见下图1.1所示。
图1.1 论文组织结构图
1.2课题研究的背景
城市交通控制的研究起源比较早。最早的城市交通信号起源于英国燃气信号灯的使用。随后在美国出现了史上最早的交通控制信号控制，以后经过完善，确立了早期的交通灯控制方案。随着科学的进步，交通控制的手段及算法有了很大的进步，道路交通控制技术的成熟使得道路控制的安全性越来越有保障，系统硬件电路设计方面，也更注重对自然环境的破坏，着力减少对环境的危害。
1963年加拿大首次通过使用计算机，建立了一套交通灯控制系统，该系统采用集中协调感应的方法进行设计。随后，很多欧洲国家相继使用计算机建成了属于自己国家的区域交通控制系统，该系统的管理中心一般都能实现对道路交通的监视。
在20世纪初的时候，世界上已有三百多个城市配备了这种交通控制管理系统。部分发达国家总体上已经完成了ITS体系框架结构的构建，系统研究中的一些关键技术也有了很大的突破，并将其研究成果大规模应用在前端的发展领域。而此时我国的ITS体系正处于初期的研究阶段，与发达国家之间有很大的差距，因此加快我国交通控制系统的研究，以及降低与发达国家之间的差距是我国交通控制研究方面的一个首要问题。
从20世纪末至今，我国通过技术的引进与自我创新的研究，交通事业有了快速的发展。中国一些大城市已将突破的先进技术应用到交通运输部门。总的来说，在系统的整体规模和层次上，我国与发达国家之间还有一段差距，但在部分领域技术水平已处于世界领先位置。现阶段我国社会经济发展水平正在由工业化向信息化转型，因此需要在建立健全交通基础设施满足交通出行的基础上，再发展交通控制系统，提高系统服务能力。
从总体上来说，近年来我国交通控制系统发展形势比较好，但也存在很多的问题。可以归纳为以下4点：
（1）没有明确规划。(2)统一协调力度差。(3)投资机制不完善，产业化程度不足。(4)政府和民间缺乏沟通媒介。
近年来，我国经济飞速发展，人口的众多与道路交通管理之间存在着很多矛盾，尤其是我国的交通控制系统还不够完善，在借鉴国外先进交通控制技术的基础上，还需要自我创新与突破。因此，建立一种崭新的适合我国国情的交通控制系统来适应发展已是社会的迫切需要。
1.3交通灯控制系统国内外发展现状及趋势
我国对交通信号控制系统的研究比较晚, 早期，我国在北京首次使用计算机对交通干道协调进行了研究。随后我国采取了技术引进与自我开发相结合的方针, 先后在一些城市建立了道路交通控制系统。与此同时，我国还在城市交通信号控制方面投入很多力量, 主要以我国特有的混合交通为基础，开发一种智能的交通控制系统。我国自我研制的具有实时自适应功能的交通控制系统是南京城市交通控制系统，曾经获得国家级技术大奖。此系统的第一个不足之处是机动车道与非机动车道的车流会相互制约影响；第二个不足之处是没有充分考虑如何提高道路的通行能力。而在我国青岛研究出了综合性更强的具有整套解决方案的交通控制系统，俗称海信交通控制系统。此系统根据我国混合交通共存的现状，使用机非混合控制方式来控制交通流。系统结构呈分布式且具有多个层次、算法体系比较完整、支持 NTCIP开放协议，各项性能指标都达到了国家标准。我国深圳市的SMOOTH交通信号控制系统，该系统采用分布式控制模式、三层体系结构、大型数据库、多服务器协同处理方案。 这种方案在复杂度较高的深圳交通环境中显得灵活有效。该系统吸收了国外控制系统交通状态识别、临近可预测、控制与微调相结合的特点，提出了有效的综合解决方案。深圳交通控制系统在使用中已达到了起初的设计目标与要求，在一定程度上降低了车辆的行车延误，交通堵塞问题也变得极为少有，道路的通行能力大幅度提高。
国外交通控制系统经过多年的发展，系统控制已十分完善并趋于成熟。欧美等一些西方发达国家在交通控制系统研究方面投入了大量的人力和物力, 取得的成果比较显著。TRANSYT、SCOOT 和SCATS等交通控制系统在应用方面比较成功，目前国外的交通控制系统正向更加智能化、综合性的方向发展。
当今的城市交通控制系统不在只对单一信号进行控制，而是向多样化控制方向发展，将交叉口控制、城市区域控制及高速交通控制综合于一体进行综合控制管理。随着交通需求和交通压力的增加，我们迫切需要将各种新的技术、新的理论及研究成果用于研究发展交通控制系统。基于国外的先进交通控制系统技术，我们应该借鉴和学习，综合我国自己发展的趋势，发展研究适合我国国情的交通控制系统。
1.4课题研究的目的及意义
道路交通信号灯已成为人们生活中不可缺少的一部分，交通信号灯可以有效的管理行人车辆的通行次序，为人们的工作出行提供了强有力的安全保障。随着城市化步伐的不断加快，旧的交通控制系统已不能更好的满足交通管理的要求，道路交通问题日显重要。通过改造创新完善现有的交通控制系统,使其适应当今日益复杂化的交通路况,已经成为人们急需解决的首要问题。
一般道路交通信号灯的时间都是按照先前长期的经验总结出来进行设置的。然而，在实际过程中车流量的变化是没有任何规律的，即使是同一个路口在不同时刻车流量也会有很大的变化。这种固定的配时方案基本上不能很好的疏通交通状况，没有严谨的科学依据可循。因此，这种运用统计或者经验控制交通的方法是不可取的，我们应该寻求更具有科学性、有严密理论逻辑的控制方式来管理交通，能够根据实际的交通情况合理综合分配通行时间，达到效益的最大化。
但是，纵观我国各个城市的交通控制现象，依然还停留在通过经验配置通行时间的阶段上，然而我们都知道车流量是个不断变化的值,所以采用固定的时间设置方式是远远不够的，这种方法只能造成对时间资源的大量浪费，给交通控制增加更多的负担，严重影响道路的通畅有序。
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