单片机交通灯控制电路系统设计
单片机交通灯控制电路系统设计[20200131185620]
摘要
本文对交通灯控制系统进行讨论，重点阐述单片机原理和交通信号灯。使用AT89C51单片机为核心芯片进行设计，系统由复位电路、数码管电路、控件电路等组成，所设计的系统能较好地模拟交通灯控制状况。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机交通灯控制设计仿真
一、引言 2
二、系统总体设计 2
（一）总体方案 2
（二）通行方案 3
（三）功能要求 3
三、系统硬件设计 4
（一）复位电路 4
（二）控键电路 5
（三）二极管电路 5
（四）数码管电路 6
四、系统软件设计 7
（一）主体程序设计步骤 7
（二）子程序模块设计 9
结 论 12
参考文献 13
附 录 13
附录一 总电路图 13
附录二 系统程序清单 15
附录三 元器件清单 20
一、引言
（一）课题背景
随着交通日益发达，交通灯发挥越来越重要的作用。很难想象，现在社会上如果没有交通灯，交通会是什么样的情况。同时，为了更精确，更及时地利用交通灯转变换来正常的交通秩序，就需要智能交通控制系统。这可以有效控制流量，提高道路交通疏导能力，使交通事故有明显下降。
（二）课题研究内容
智能交通的发展也非常迅速，由于其精度高，简单方便。因此，几乎每个路口都有智能交通灯。本文采用AT89C51实现每个端口的控制，控制是非常简单的。
1.确定总体设计，交通控制系统应包括十字路口通行方案和系统其他应有的功能。
2.系统硬件电路设计，包括显示电路、控件电路等的设计，以及各设备的选择和连接。
3.系统软件设计，包括定时器、中断等程序及总程序的设计。
本课题以AT89C51单片机设计为核心，通过对接口控制给出准确的交通灯控制信息，当然，也考虑到特殊情况，如需要一辆救护车赶到现场，红灯和绿灯特殊设置来控制。
二、系统总体设计
（一）总体方案
本设计系统以单片机为核心，设计最小系统，由按键来控制输入信号，信号灯和LED数码管为输出。总的系统框图如图1所示。
图1 系统框图
当系统正常工作，像交通灯，结果由信号灯和数码管作为输出。如遇到特殊情况，也可由特殊的按键中断。状态的变化直接控制信号由单片机，基本上都能通过，指挥交通，当然，访问LED数码管可以显示倒计时提醒用户，更人性化。基于该系统，加入了应急处理和调整时间。
（二）通行方案
单片机的交通灯控制系统如表1所示。如果在每一个十字路口可以看作是东西和南北，并在同一时间只有一个方向是常见的，在另一边是禁止的，短时间内可交换后。
表1 交通灯通行方案
状态1 状态2 状态3 状态4
东西绿 亮 灭 灭 灭
东西红 灭 灭 亮 亮
东西黄 灭 亮 灭 灭
南北红 亮 亮 灭 灭
南北绿 灭 灭 亮 灭
南北黄 灭 灭 灭 亮
1. 东西方向绿色交通灯亮，南北方向黄灯和红灯亮，倒计时20秒。这种情况下，要禁止通行，使得南北；
2. 东西方向绿色交通灯亮，南北方向5秒倒计时，黄灯和红灯亮。除已通行等，其余车辆需处于等待；
3. 南北方向绿灯亮、红灯灭，东西方向红灯亮、黄灯灭，倒计时20秒。东西可通行，南北禁止通行；
4. 南北方向黄灯亮、绿灯灭，东西方向红灯亮，倒计时5秒。其他车辆均需等待。
（三）功能要求
这种设计可以模拟交通控制系统是由红灯和黄灯信号禁止通过，并等待。可倒计时进行交通检测及交通违章处理等应急处理能力。
1.倒计时显示：提醒驾驶过程中的信号变化的时间，在“停止”和“通过”做出正确的选择。
2.时间设置和调整：手动设置时间增加可控性，以减少事故。在紧急情况时，可设置交通灯呈红灯。
（3）应急处理：交通事故在所难免，如灾难性事件，救护车紧急驾驶，我们必须使得救护车一路畅通无阻。毕竟，在这种情况下是分秒必争，始终影响着公共财产的安全，人的生命和死亡的问题。它可控制上述问题，可以达到预想的目的。
三、系统硬件设计
（一）复位电路
如图2所示。
（1）电路将寄存器复位芯片，使程序可以返回到原来的位置，实现交通灯的控制，使系统从最开始位置进行，而不是在一个任意的开始执行程序。
（2）当由于某种原因出现不正常的时候，或者要重新开始运行程序的时候，复位电路就可以进行复位，否则很难知道程序什么时候才能回到初始状态。
图2 复位电路
（二）控键电路
如图3所示。
本设计建立了3个按钮：K1键P3.0，K2 P3.1，K3 P3.6，每一端接地，另一端连接相应的借口。有源低，当按钮被按下时，单片机采集的低水平，使得相应的信息
另外设有两个外部中断。
（1）一旦信号有效，K3键就得到一个低电平信号。这时则进入中断程序。四个方向都照亮了禁止所有车辆通行，然后按K3键中断结束，返回主程序。
（2）一旦信号有效，则进入中断子程序，可以对时间进行调整，再次输入低电平回到主程序。
图3 控键电路
（三）二极管电路
由红灯和绿灯显示，红灯使用一般二极管。黄色、绿色布置在每个方向，合计 4组。
图4 二极管电路
（四）数码管电路
图5 数码管电路
原理：通过给不同的二极管LED灯与不同的高电平使数码管显示不同的数字。更人性化的用红绿灯来显示。
表2 驱动显示
四、系统软件设计
（一）主体程序设计步骤
程序由以下组成：键盘设置，状态灯控制，LED显示，紧急停靠，交通灯时间调整等程序。，包含主程序和中断处理，流程图如图6。
图6 程序流程图
这种智能交通的软件设计是采用顺序执行和重复的方法。在智能交通灯控制系统正常运行的时候，每20多秒为一个周期时间。在每个周期的最后5S，黄灯开始闪烁以提醒正在通行行人和车辆，交通灯即将改变。在这期间，如果中断按钮进入中断服务子程序的相关操作。
（二）子程序模块设计
1. 状态灯显示及判断
本设计中，实际交通灯的控制数为6个：东西红灯，南北红灯绿灯黄灯，东西绿灯和黄灯。以下IO端口的定义，低电平有效。
H_RED BIT P1.0
H_YELLOW BIT P1.1
H_GREEN BIT P1.2
L_RED BIT P1.3
L_ YELLOW BIT P1.4
L_ GREEN BIT P1.5
该程序由ACALL DISPCLK调用。
2. LED倒计时显示
LED定时每1秒刷新1次，采用动态显示，R4除以10H，是十的整数在50h，其余的在51h一点，设置LED显示表，用 DPTR指向数据表首地址。具体程序是BCD子程序。
BCD: ;将十位数送到（51H），个位数送到（50H）
MOV A,60H ;60H单元放的是倒计时值
MOV B,#10H
DIV AB
MOV 51H,A
MOV A,B
MOV 50H,A
RET
DISPCLK: ;显示部分
MOV DPTR,#TAB
MOV A,50H
MOVC A,@A+DPTR
摘要
本文对交通灯控制系统进行讨论，重点阐述单片机原理和交通信号灯。使用AT89C51单片机为核心芯片进行设计，系统由复位电路、数码管电路、控件电路等组成，所设计的系统能较好地模拟交通灯控制状况。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机交通灯控制设计仿真
一、引言 2
二、系统总体设计 2
（一）总体方案 2
（二）通行方案 3
（三）功能要求 3
三、系统硬件设计 4
（一）复位电路 4
（二）控键电路 5
（三）二极管电路 5
（四）数码管电路 6
四、系统软件设计 7
（一）主体程序设计步骤 7
（二）子程序模块设计 9
结 论 12
参考文献 13
附 录 13
附录一 总电路图 13
附录二 系统程序清单 15
附录三 元器件清单 20
一、引言
（一）课题背景
随着交通日益发达，交通灯发挥越来越重要的作用。很难想象，现在社会上如果没有交通灯，交通会是什么样的情况。同时，为了更精确，更及时地利用交通灯转变换来正常的交通秩序，就需要智能交通控制系统。这可以有效控制流量，提高道路交通疏导能力，使交通事故有明显下降。
（二）课题研究内容
智能交通的发展也非常迅速，由于其精度高，简单方便。因此，几乎每个路口都有智能交通灯。本文采用AT89C51实现每个端口的控制，控制是非常简单的。
1.确定总体设计，交通控制系统应包括十字路口通行方案和系统其他应有的功能。
2.系统硬件电路设计，包括显示电路、控件电路等的设计，以及各设备的选择和连接。
3.系统软件设计，包括定时器、中断等程序及总程序的设计。
本课题以AT89C51单片机设计为核心，通过对接口控制给出准确的交通灯控制信息，当然，也考虑到特殊情况，如需要一辆救护车赶到现场，红灯和绿灯特殊设置来控制。
二、系统总体设计
（一）总体方案
本设计系统以单片机为核心，设计最小系统，由按键来控制输入信号，信号灯和LED数码管为输出。总的系统框图如图1所示。
图1 系统框图
当系统正常工作，像交通灯，结果由信号灯和数码管作为输出。如遇到特殊情况，也可由特殊的按键中断。状态的变化直接控制信号由单片机，基本上都能通过，指挥交通，当然，访问LED数码管可以显示倒计时提醒用户，更人性化。基于该系统，加入了应急处理和调整时间。
（二）通行方案
单片机的交通灯控制系统如表1所示。如果在每一个十字路口可以看作是东西和南北，并在同一时间只有一个方向是常见的，在另一边是禁止的，短时间内可交换后。
表1 交通灯通行方案
状态1 状态2 状态3 状态4
东西绿 亮 灭 灭 灭
东西红 灭 灭 亮 亮
东西黄 灭 亮 灭 灭
南北红 亮 亮 灭 灭
南北绿 灭 灭 亮 灭
南北黄 灭 灭 灭 亮
1. 东西方向绿色交通灯亮，南北方向黄灯和红灯亮，倒计时20秒。这种情况下，要禁止通行，使得南北；
2. 东西方向绿色交通灯亮，南北方向5秒倒计时，黄灯和红灯亮。除已通行等，其余车辆需处于等待；
3. 南北方向绿灯亮、红灯灭，东西方向红灯亮、黄灯灭，倒计时20秒。东西可通行，南北禁止通行；
4. 南北方向黄灯亮、绿灯灭，东西方向红灯亮，倒计时5秒。其他车辆均需等待。
（三）功能要求
这种设计可以模拟交通控制系统是由红灯和黄灯信号禁止通过，并等待。可倒计时进行交通检测及交通违章处理等应急处理能力。
1.倒计时显示：提醒驾驶过程中的信号变化的时间，在“停止”和“通过”做出正确的选择。
2.时间设置和调整：手动设置时间增加可控性，以减少事故。在紧急情况时，可设置交通灯呈红灯。
（3）应急处理：交通事故在所难免，如灾难性事件，救护车紧急驾驶，我们必须使得救护车一路畅通无阻。毕竟，在这种情况下是分秒必争，始终影响着公共财产的安全，人的生命和死亡的问题。它可控制上述问题，可以达到预想的目的。
三、系统硬件设计
（一）复位电路
如图2所示。
（1）电路将寄存器复位芯片，使程序可以返回到原来的位置，实现交通灯的控制，使系统从最开始位置进行，而不是在一个任意的开始执行程序。
（2）当由于某种原因出现不正常的时候，或者要重新开始运行程序的时候，复位电路就可以进行复位，否则很难知道程序什么时候才能回到初始状态。
图2 复位电路
（二）控键电路
如图3所示。
本设计建立了3个按钮：K1键P3.0，K2 P3.1，K3 P3.6，每一端接地，另一端连接相应的借口。有源低，当按钮被按下时，单片机采集的低水平，使得相应的信息
另外设有两个外部中断。
（1）一旦信号有效，K3键就得到一个低电平信号。这时则进入中断程序。四个方向都照亮了禁止所有车辆通行，然后按K3键中断结束，返回主程序。
（2）一旦信号有效，则进入中断子程序，可以对时间进行调整，再次输入低电平回到主程序。
图3 控键电路
（三）二极管电路
由红灯和绿灯显示，红灯使用一般二极管。黄色、绿色布置在每个方向，合计 4组。
图4 二极管电路
（四）数码管电路
图5 数码管电路
原理：通过给不同的二极管LED灯与不同的高电平使数码管显示不同的数字。更人性化的用红绿灯来显示。
表2 驱动显示
四、系统软件设计
（一）主体程序设计步骤
程序由以下组成：键盘设置，状态灯控制，LED显示，紧急停靠，交通灯时间调整等程序。，包含主程序和中断处理，流程图如图6。
图6 程序流程图
这种智能交通的软件设计是采用顺序执行和重复的方法。在智能交通灯控制系统正常运行的时候，每20多秒为一个周期时间。在每个周期的最后5S，黄灯开始闪烁以提醒正在通行行人和车辆，交通灯即将改变。在这期间，如果中断按钮进入中断服务子程序的相关操作。
（二）子程序模块设计
1. 状态灯显示及判断
本设计中，实际交通灯的控制数为6个：东西红灯，南北红灯绿灯黄灯，东西绿灯和黄灯。以下IO端口的定义，低电平有效。
H_RED BIT P1.0
H_YELLOW BIT P1.1
H_GREEN BIT P1.2
L_RED BIT P1.3
L_ YELLOW BIT P1.4
L_ GREEN BIT P1.5
该程序由ACALL DISPCLK调用。
2. LED倒计时显示
LED定时每1秒刷新1次，采用动态显示，R4除以10H，是十的整数在50h，其余的在51h一点，设置LED显示表，用 DPTR指向数据表首地址。具体程序是BCD子程序。
BCD: ;将十位数送到（51H），个位数送到（50H）
MOV A,60H ;60H单元放的是倒计时值
MOV B,#10H
DIV AB
MOV 51H,A
MOV A,B
MOV 50H,A
RET
DISPCLK: ;显示部分
MOV DPTR,#TAB
MOV A,50H
MOVC A,@A+DPTR
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