目 录
第1章 绪论 .............................................................................................................................. 1
1.1 课题研究的背景及意义 ................................................................................................ 1 1.2 本文主要研究工作 ......................................................................................................... 1
第2章 道路交通灯控制系统的设计方案 ................................................................. 2
2.1 系统总框架....................................................................................................................... 2 2.2 电路的工作原理 ............................................................................................................. 2
第3章 硬件设计 .................................................................................................................... 4
3.1系统总框图 ........................................................................................................................ 4 3.2总的硬件电路图设计 ..................................................................................................... 4 3.2.1时钟电路设计 ........................................................................................................ 5 3.2.2复位电路设计 ........................................................................................................ 6 3.2.3 单片机最小系统 ................................................................................................ 7 3.2.4 LED数码管显示电路设计 ................................................................................. 7 3.2.5 信号灯设计 ........................................................................................................... 9 3.2.6中断电路设计 ...................................................................................................... 10
第4章 软件设计..................................................................................................................... 12
4.1 软件流程图 .................................................................................................................. 12 4.2 部分函数介绍 ................................................................................................................ 12 4.2.1 每秒钟的设定 .................................................................................................. 12 4.2.2 计数器初值计算 .............................................................................................. 12 4.3 软件延时 ....................................................................................................................... 13 4.4 中断响应程序设计 ....................................................................................................... 14 4.4 程序流程图 ............................................................................................................ 15 4.5 中断程序 ......................................................................................................................... 16 4.6 源程序 ........................................................................................................................... 17
结 论 ............................................................................................................................................ 21 参考文献 ....................................................................................................................................... 22 致 谢 ............................................................................................................... 错误！未定义书签。
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
随着经济的发展，城市现代化程度不断提高，交通需求和交通量迅速增长，城市交通网络中交通拥挤日益严重，道路运输所带来的交通拥堵、交通事故和环境污染等负面效应也日益突出，逐步成为经济和社会发展中的全球性共同问题。交通问题已经日益成为世界性的问题，城市交通事故、交通堵塞和交通污染问题愈加突出。为了解决车和路的矛盾，常用的有两种方法：一是控制需求，最直接的办法就是限制车辆的增加；二是增加供给，即大量修筑道路基础设施的办法，在资源、环境矛盾越来越突出的今天，面对越来越拥挤的交通，有限的资源和财力以及环境的压力，也将受到限制。这就需要依靠除限制需求和提供道路设施之外的其他办法来满足日益增长的交通需求。在现有的道路交通条件下，实施交通控制和管理，充分发挥现有道路的通行能力正是解决这一矛盾的途径之一，大量事实已经证明这种方法的有效性。
通过对城市主要十字路口交通控制规律的观察发现，我国现有交通灯控制系统的一个缺陷：当有紧急车辆通过时没有响应的措施让紧急车辆优先通过，本设计针对这一问题设计了当有紧急车辆来时优先让其通过。
1.2 本文主要研究工作
为了实现对交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化，本设计分析应用了单片机实现智能交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济、能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力[1]。
本设计主要做以下几方面的工作：
一、对交通信号灯的研究意义和交通灯的研究现状进行分析，确定系统交通控制的总体设计，包括交通灯控制系统通常要实现自动控制等各项应有功能，增加在紧急情况下能够手动切换信号灯让紧急车辆优先通行的功能。
二、基于8051单片机设计出城市智能交通灯控制系统，并进行详细说明设计总的硬件电路以及各个部分的硬件电路。
三、进行软件系统的设计，尤其详细说明了定时器、中断以及延时程序的设计。
1
第2章 道路交通灯控制系统的设计方案
2.1 系统总框架
本设计针对一个大型十字路口设计的交通信号灯控制系统。东西方向和南北
方向各设有红灯、黄灯、绿灯各一组。指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换[2]。
状态一南北方向上红灯亮25秒，东西方向上绿灯亮20秒，状态二东西方向上绿灯闪烁2秒再接着黄灯闪烁3秒，状态三东西方向上红灯亮25秒，东西方向上绿灯亮20秒，状态四南北方向上绿灯闪烁2秒再接着黄灯闪烁3秒。这样四个状态一直循环下去，并有数码管显示时间。除了可以实现基本交通灯功能外，亦能实现倒计时和紧急情况下的中断处理。
2.2 电路的工作原理
本系统共设有12个LED，其中红色的4个，绿色的4个，黄色的4个。
所有LED在该设计中采用共阴极接法[4]。
交通灯应满足两个方向的工作时序：东西道绿灯和黄灯亮的时间等于南北道红灯亮的时间；南北道绿灯和黄灯亮的时间等于东西道红灯亮的时间。若假设每个单位脉冲周期为1秒，则东西道绿灯、黄灯、红灯分别亮的时间为22秒、3秒、25秒，而相应的南北道红灯、绿灯、黄灯分别亮的时间为25秒、22秒、3秒。一次循环为50秒。
东西方向黄灯亮时，南北方向红灯以1Hz的频率闪烁；南北方向黄灯亮时，东西方向红灯以1Hz的频率闪烁。
各个方向的信号灯亮时，需配合有时间提示，以数字显示出来，方便行人与机动车观察。信号灯亮的时间均以每秒减“1”的计数方式工作，直至减到“0”后各信号灯自动转换。
由软件设置交通灯的初始时间，数码管的段码用不同的口线，东西方向的是用的P0口，南北的使用P3口，用单片机来控制各种信号灯的燃亮时间，通过单片机的P2口控制[5]。控制电路图如下图2.1所示：
2
倒计时显示 8051 系 统 处 理 交通 信号灯
图2.1 控制电路框图
本系统每个信号指示灯接一个对应的I/O口，通过对I/O口赋值控制交通信号灯的状态来指挥交通。在此基础上按键可以触发单片机进入中断，进而控制交通信号灯的状态[6]。
3
第3章 硬件设计
3.1系统总框图
交通灯控制系统的设计方案如下图3.1所示：
时钟电路 8051 信号灯时间显示部分 中 断 部 分 LED灯显示 复 位 电 路
图3.1系统设计方案框图 3.2总的硬件电路图设计
4