基于单片机的交通灯的设计论文 - 图文

毕业设计（论文）

（2016届）

题 目： 基于单片机的交通灯的设计 专业名称： 姓 名： 学 号： 班 级：

指导教师：

年 月 日

摘 要

对基于单片机的交通灯控制系统进行了设计。系统功能为：以MCS-51系列单片机作为控制核心，设计并制作交通灯控制系统，东西南北四个方向具有左拐、右拐、直行及行人4种通行指示灯，用计时器显示路口通行转换剩余时间，在特种车辆如119、120通过路口时，系统可自动转为特种车辆放行，其他车辆禁止通行状态。

在对系统功能分析的基础上，提出了三种设计方案，经比较，选择性能较优的LED动态循环显示方案进行了设计。设计包括硬件和软件两大部分。硬件部分包括单片机最小系统、时间显示、交通灯显示三部分。选用AT89C51单片机作为控制核心，东西南北四个方向设置了LED时间显示和交通灯显示，时间显示采用三位LED显示器，交通灯显示则采用红绿双色高亮发光二极管来模拟。软件采用了模块化的设计方法，主要分为主程序、定时器中断服务子程序、倒计时显示子程序、交通灯模拟显示子程序四部分。

在实验板上制作了基于单片机的交通灯控制系统样机，对硬件和软件部分分别进行了调试，再进行了软硬件联调，得到的交通灯控制系统样机实物，可圆满地完成毕业设计任务书所要求的功能。

关键词:交通灯 单片机 AT89C51

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目录

第一章 概述 ................................................................................................................................................................... 1

1.1研究背景 .......................................................................................................................................................... 1 1.2单片机认识 ...................................................................................................................................................... 1 1.3单片机的应用 .................................................................................................................................................. 2 第二章 方案设计 ........................................................................................................................................................... 3

2.1题目分析 .......................................................................................................................................................... 3

2.1.1实验目的 .............................................................................................................................................. 3 2.1.2设计任务与要求 .................................................................................................................................. 3 2.2方案选择 .......................................................................................................................................................... 3 2.3方案组成部分 .................................................................................................................................................. 4 第三章 LED显示器与AT89C51 ..................................................................................................................................... 5

3.1LED显示器简介 ................................................................................................................................................ 5 3.2单片机AT89C51 ............................................................................................................................................... 6

3.2.1AT89C51的主要性能 ............................................................................................................................ 6 3.2.2 AT89C51的引脚功能 .......................................................................................................................... 6 3.2.3 AT89C51的内部结构 .......................................................................................................................... 9

第四章 相关原理及硬件电路设计 ............................................................................................................................. 13

4.1交叉路口及交通信号控制概论 .................................................................................................................... 13 4.2 LED相关原理 ................................................................................................................................................ 14 4.3数码管简介 .................................................................................................................................................... 14 第五章 各模块电路 ..................................................................................................................................................... 15

5.1 主控制系统 ................................................................................................................................................... 15 5.2 晶振、复位 ................................................................................................................................................... 15 5.3按键模块 ........................................................................................................................................................ 15 5.4通行灯输出控制 ............................................................................................................................................ 16 5.5时间显示电路 ................................................................................................................................................ 16 5.6电源电路 ........................................................................................................................................................ 17 第六章 proteus软件仿真 .......................................................................................................................................... 18

6.1 protues软件仿真效果图 ............................................................................................................................ 18 第七章 电路板的运行效果图 ..................................................................................................................................... 20

7.1电路板的接线与无状态图 ............................................................................................................................ 20 7.2复位时各灯的显示 ........................................................................................................................................ 20 7.3交通灯应用效果图 ........................................................................................................................................ 21 第八章 心得体会 ......................................................................................................................................................... 23 参考文献 ....................................................................................................................................................................... 24 附录 ............................................................................................................................................................................... 25

第一章 概述

1.1研究背景

社会在发展，经济突飞猛进的同时，城市化进程也在不断加深，机动车已成为城市生活不可或缺的代步工具，交通问题也渐渐成为城市的通病。拥挤的交通成为消耗时间、能源以及交通事故的和环境污染的主要症结。交通灯的发明和发展，很好的解决了和保障了交通的有序性和安全性。

对人民生活水平的提高和城市经济的发展来说交通作为城市经济生活的命脉起着不可替代的作用。为了想很好的解决现代交通问题，最大程度的利用道路的价值，只能交通灯控制系统应运而生，并受到世界的广泛关注和重视。因此对新型交通灯控制系统的设计和应用对解决交通拥堵和提高道路利用率有着十分现实的意义。

目前, 为了解决城市交通需求量迅速增加的问题，主要采用以下两种方法: 首先，在交通基础设施建设、道路新建、合理规划道路线路等“硬件”发面要有所加强；其次，优化的服务理念和智能化的管理控制在“软件”方面的改造在发挥现有道路的通行潜力和提升通行率做出有益贡献。比较之下，后者太短期内以很少的投资便可以取得实效。

因此，先进的自动化控制方法在交通控制系统中的应用成为亟待解决的问题之一。目前摆在我们面前的问题是：如何将先进的智能控制算法和嵌入式系统相结合并研发出高性价比和适合中国国情的交通控制器。

本设计针对基于单片机的交通信号灯的自动控制系统在交通控制中的实现进行研究，将具有重要的理论意义和实际的应用价值。

1.2单片机认识

MCS-51单片机是Intel公司在1980年继MCS-48系列8位单片机之后推出的高档8位单片机。MCS-51单片机在性能和片内功能方面大大优于MCS-48系列单片机。

MCS-51的典型产品有：8051、8031、8751、80C51、80C31、87C51等，8051内部有4kB ROM，8751内部有4kB EPROM，8031片内无ROM。除此之外，三者的内部结构及引脚完全相同。 89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有4K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和

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