湖南科技大学本科生课程设计
湖 南 科 技 大 学
单 片 机 课 程 设 计
题 目 姓 名 学 院 专 业 学 号 指导教师成 绩
交通灯 罗明
机电工程学院
机械设计制造及其自动化 1203010210 段凯
____________________ 二〇一四年六月十日
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交通灯控制系统的设计与制作
摘 要：交通灯控制系统是城市道路管理中极为重要的一个环节，其在加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率等方面具有不可替代的作用。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制技术日益更新。本文将介绍一种用单片机作为系统的主控单元，通过单片机嵌入软件程序来实现交通信号灯的多重控制方式，整个系统以STC89C52RC单片机为核心加以晶振电路、复位电路、电源电路构成系统的控制枢纽，系统状态显示系统采用7段LED数码管进行倒计时的现实，红、黄、绿三色LED灯作为信号指示。系统除基本的交通灯功能外，还具有倒计时、紧急情况处理等功能，较好的模拟实现了十字路口出现的状况。本系统性能稳定，功能完善，实用性强。
关键词：STC89C52RC单片机;交通灯控制;LED数码显示。
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目 录
1绪 论 ....................................................................................................................................................... 1 1.1课题研究背景 ................................................................................................................................... 1
2系统设计方案、工作原理及总体设计 ................................................................................................... 1 2.1 交通信号控制原理 .......................................................................................................................... 1 2.2论证方案 ........................................................................................................................................... 1 2.3系统工作原理 ................................................................................................................................... 3 2.4总体设计 ........................................................................................................................................... 3 2.4.1功能概述 ..................................................................................................................................... 3 2.42系统构成 ...................................................................................................................................... 3 3 系统硬件设计 .......................................................................................................................................... 4 3.1交通灯通行模式及行车方向指示 ................................................................................................... 4 3.2各单元电路模块功能 ....................................................................................................................... 5 3.2.1时钟电路模块 ............................................................................................................................. 5 3.2.2复位电路模块 ............................................................................................................................. 5 3.2.3主控制系统模块 ......................................................................................................................... 6 3.2.4交通灯输出控制模块 ................................................................................................................. 7 3.2.5时间显示电路模块 ..................................................................................................................... 8 3.2.6系统电源模块电路 ..................................................................................................................... 9 4 系统软件设计 ........................................................................................................................................ 10 4.1 软件总体流程图 ............................................................................................................................ 10 5 系统调试分析及结果 ............................................................................................................................ 10 5.1 电路板实物的制作 ....................................................................................................................... 11 5.2 系统硬件调试 ................................................................................................................................ 11 5.3 系统软件调试 ................................................................................................................................ 11 5.4 系统总体调试 ................................................................................................................................ 11 结 论 ........................................................................................................................................................ 13
6参考文献 ................................................................................................................................................. 14
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7附 录 ..................................................................................................................................................... 14 附录A:元器件清单 ............................................................................................................................... 14 附录B:总体电路原理图、仿真图 ....................................................................................................... 14 附录C:程序 ........................................................................................................................................... 15
1绪 论
1.1课题研究背景
交通是城市经济活动的命脉，对城市经济发展、人民生活水平的提高起着十分重要的作用。城市交通问题是困扰城市发展、制约城市经济建设的重要因素。城市道路增长的有限与车辆增长的无线这一对矛盾是导致城市交通拥挤的根本原因。城市街道网络上的交通容量的不断增加，表明车辆对道路容量的要求仍然很高，短期内还不可能改变。
2系统设计方案、工作原理及总体设计
2.1 交通信号控制原理
交通信号控制原理是按照一定的控制程序，在交叉路口的每个方向上通过红、黄、绿三色灯循环显示，指挥交通流，在时间上实施隔离。交通规则规定：红灯——停止通行，绿灯——放行，黄灯——清尾，即允许已过停车线的车辆继续通行，通过交叉路口。信号相位方案是指交通信号灯轮流给某些方向的车辆或行人分配交通权的一种顺序安排。我们把每一种控制（即对各进口道不同方向所显示的不同色灯的组合）称为一个信号相位。而一个相位又对应多个步伐，每一步伐对应该时刻不同灯色的状态。
路口的交通灯总在进行着一系列的相变以控制车辆的运动，一系列的相就组成了周期，如附表所示。交通灯优化控制问题，就是通过改变这些相的持续时间以及相邻路口交通灯的相的周期，使目标达到最优。
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2.2论证方案
方案一：交通控制系统主要控制东西、南北，车道的交通，整个系统以STC89C52RC单片机为核心芯片，通过控制三色LED的亮灭来控制各车道的通行，上电时通过上电复位电路使系统进入运行状态。总体设计框图如图2.1所示：
复位电路
晶振电路
STC89C52 单 片 机 七段数码管倒计时显示电路 图2.1方案一设计框图
方案二：采用标准STC89C52RC单片机为控制器，通行倒计时显示采用3位数码管；车道指示灯采用三色发光二极管，LED显示采用动态扫描，以节省端口。紧急车辆通行采用实时中断完成，识别方法采用手动按钮。按以上系统构架设计，单片机端口资源刚好满足要求。该系统具有电路简单，设计方便，显示亮度高耗电少，可靠性高，但是占用单片机资源太多了，整个框图设计如图2.2所示：
上电复位电路 P1 P3 INT1 P0 P2 南北通行灯 东西通行灯 2位LED显示器晶振电路
列扫描驱动
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