基于单片机的智能交通灯控制系统的设计-精品

单片机原理课程设计任务书

一、设计题目、内容及要求 设计题目：智能交通灯控制系统的设计 设计内容：要求用51单片机设计一个智能交通灯控制系统，使其能模仿城市十字路口交通灯的功能，并对满足特殊的控制要求。该系统的具体功能要求如下： 1.该控制系统能控制东西南北四个路口的红黄绿灯正常工作。东西和南北方向分时准行和禁行。 2.两垂直方向的准行时间均为60s或120s，可以进行控制转换。 3.准行方向亮绿灯与禁行方向亮红灯最后5秒时，四个路口同时加亮一黄灯进行闪烁，以警告车辆及行人，准行方向与禁行方向即将改变。 4.四个道口均用数码管显示准行或禁行的剩余时间。 5.在交通情况特殊情况下可以通过K1、K2、K3按键对交通灯进行控制。 实现： 1）当有紧急情况发生时按下K1四个路口同时加亮黄灯进行闪灯（闪灯时间为5s）且倒计时显示关闭。黄灯闪烁完毕后四路口全变红灯禁行，处理紧急情况。 2）有某方向上车辆过多 ，可以使用K2、K3键控制东西或南北方向通行，另一方向禁行。按下控制键后先在四个路口加5s的黄灯闪烁。 设计要求： 1．进行系统总体设计。 2．完成系统硬件电路设计。 3．完成系统软件设计。 4．撰写设计说明书。 二、设计原始资料 Proteus 6 及KEIL51仿真软件，及软件使用说明。 三、要求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等） 设计说明书一份（要求有硬件设计原理图，仿真结果图，源程序代码） 四、进程安排 周一：查找资料，进行方案论证和系统硬件设计； 周二：系统软件设计和编程实现； 周三：利用程序调试； 周四：仿真实现，检查设计结果； 周五：编写设计说明书、答辩。 五、主要参考资料 [1] 彭为等.单片机典型系统设计实例精讲[M].北京:电子工业出版社,2006 [2] 李群芳.单片机原理、接口及应用[M].北京:清华大学出版社,2005 指导教师（签名）： 教研室主任（签名）：

目 录

1 前 言 .............................................................. 1

1.1 概述 .......................................................... 1 1.2 基于单片机的智能交通灯控制系统设计的意义 ...................... 1 2 总体设计思路 ........................................................ 2

2.1智能交通灯的设计思路 ........................................... 2

2.1.1 LED显示剩余时间 ......................................... 2 2.1.2交通灯 ................................................... 2 2.1.3紧急状态的设计 ........................................... 2

3 硬件设计 ............................................................ 3

3.1 AT89C51介绍 ................................................... 3

3.1.1主要特性 ................................................. 3 3.1.2管脚说明 ................................................. 4 3.2芯片74LS273介绍 ............................................... 5 3.3多位数码管 ..................................................... 6 3.4时钟电路设计 ................................................... 7 3.5交通灯硬件线路图 ............................................... 8 4软件设计 ............................................................ 9

4.1 LED显示程序 ................................................... 9

4.1.1程序设计思路 ............................................. 9 4.2交通灯程序 .................................................... 10

4.2.1程序设计思路 ............................................ 10 4.3 紧急情况程序 ................................................. 12

4.3.1程序设计思路 ............................................ 12

5 软件仿真 ........................................................... 13

5.1 Keil C51单片机软件开发系统 ................................... 13

5.1.1系统的整体结构 .......................................... 13 5.2 PROTEUS的操作 ................................................ 13

5.2.1硬件电路图的接法操作 .................................... 13 5.2.2单片机系统PROTEUS设计与仿真过程 ........................ 14 5.3仿真结果 ...................................................... 14 6 总结 ............................................................... 17 参考文献 ............................................................. 18 附录 ................................................................. 19

1 前 言

1.1 概述

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。

随着微控技术的日益完善和发展，单片机的应用在不断走向深入。它的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。也就是说单片机应用的出现是对传统控制技术的革命。它在工业控制、数据采集、智能化仪表、机电一体化、家用电器等领路得到了广泛应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化控制。因此单片机的开发应用已成为高技术工程领域的一项重大课题。因此了解单片机知识，掌握单片机的应用技术具有重大的意义。

1.2 基于单片机的智能交通灯控制系统设计的意义

国内的交通灯一般设在十字路口，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯。加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用，但根据实际行车过程中出现的情况，还存在以下缺点：1.经常出现的情况是某一车道车辆较多，放行时间应该长一些，另一车道车辆较少，放行时间应该短些。2.没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施，例如，消防车执行紧急任务通过时，两车道的车都应停止，让紧急车通过。

基于传统交通灯控制系统设计过于死板，红绿灯交替是间过于程式化的缺点，智能交通灯控制系统的设计就更显示出了它的研究意义，它能根据道路交通拥护，交叉路口经常出现拥堵的情况。利用单片机控制技术．提出了软件和硬件设计方案，能够实现道路的最大通行效率。

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2 总体设计思路

2.1智能交通灯的设计思路

智能交通灯

LED显 示 剩 余 时 间 图

相应 交通灯发光 中断进入紧急状

2-1 总体设计思路

根据智能交通灯的具有的功能，将它主要分为三部分，包括数码管显示剩余时间部分、交通灯显示部分和按键实现部分。总体设计思路如图1-1所示。

2.1.1 LED显示剩余时间

根据实际生活中使用的交通灯，在此次的智能交通灯的设计中也将具有显示时间的功能，使我们的设计与实际结合起来，在此部分LED灯将配合红黄绿灯的发光时间显示数据，对于每个数据将使用定时器来实现定时1秒，当1秒时间到达，LED上显示的时间自动减1，当时间减至为0，交通灯变换红黄绿灯。

2.1.2交通灯

此部分将与LED灯紧密联系起来，当数码管显示数字减至为0时，变换发光的灯，不为0，将保持原有状态。

2.1.3紧急状态的设计

在现实生活中随时有突发情况的发生，为了保证交通的正常通行，特地设计了应对紧急状况的特殊情况。在出现紧急状况时，可以通过人为操作进入特殊情况。在此包含了4种特殊情况，包括加长东西南北方向的通行时间，四个方向均禁行，东西方向保持通行南北方向禁行，南北方向保持通行东西方向禁行。当特殊情况结束时，人为操作进入正常状态。

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