1、建筑工程學院單片機課程設計單片機控制交通燈系別：電氣工程系班級:學號：指導教師:職稱：2012年 2月 26 日第一章緒論第二章 交通控制系統的功能要求及方案 42.1 系統設計要求42.2 單片機交通控制系統的功能要求 42.3 單片機交通控制系統方案比較5231電源方案 52.3.2顯示界面方案 52.3.3 輸入方案6第三章系統總體設計73.1單片機交通控制系統的基本構成及原理 73.2單片機交通控制系統的通行方案設計 83.3倒計時顯示電路設計 93.4硬件電路 93.4.1 AT89S51單片機簡介103.4.2 八段LED數碼管113.4.3 其它器件123.5軟件設計 133.5

2、.1并行口的擴展133.5.2顯示原理 143.5.3 8255PA 口 輸 出 信 號 接 信 號燈143.5.4 軟件延時原理 143.5.5 中斷原理143.5.6系統總流程圖 16參考文獻 17附錄 18第一章 緒 論自從 1858 年英國人，發明了原始的機械扳手交通燈之后，隨后的一百 多年里，交通燈改變了交通路況，也在人們日常生活中占據了重要地位，隨 著人們社會活動日益增加，經濟發展，汽車數量急劇增加，城市道路日漸擁 擠，交通燈更加顯示出了它的功能， 使得交通得到有效管制， 對于交通疏導， 提高道路導通能力，減少交通事故有顯著的效果。近年來，隨著科技的飛速發展，電子器件也隨之廣泛應用

3、，其中單片機 也不斷深入人民的生活當中。本模擬交通燈系統利用單片機 AT89S51 作為 核心元件，實現了通過信號燈對路面狀況的智能控制。從一定程度上解決了 交通路口堵塞、車輛停車等待時間不合理等問題。系統具有結構簡單、可靠 性高、成本低、實時性好、安裝維護方便等優點，有廣泛的應用前景。本模擬系統由單片機硬 /軟件系統，兩位 8 段數碼管和 LED 燈顯示系統。和復位電路控制電路等組成，較好的模擬了交通路面的控制第二章 交通控制系統的功能要求及方案2.1系統設計要求利用單片機控制交通燈，實現三種情況下的控制，正常情況下雙方向輪流點亮交通燈，如表2.1所示:東西方向南北方向狀態說明紅燈黃燈綠燈紅

4、燈黃燈綠燈滅滅亮亮滅滅東西方向通行，南北方向禁行滅滅閃爍亮滅滅東西方向警告，南北方向禁行滅亮滅亮滅滅東西方向警告，南北方向禁行亮滅滅滅滅亮東西方向禁行，南北方向通行亮滅滅滅滅閃爍東西方向禁行，南北方向警告亮滅滅滅亮滅東西方向禁行，南北方向警告表 2.1 交通燈狀態說明2.2 單片機交通控制系統的功能要求 本設計能模擬基本的交通控制系統，用紅綠黃燈表示禁行，通行和等待 的信號發生，還能進行倒計時顯示，通行時間調整和緊急處理等功能。（1）倒計時顯示倒計時顯示可以提醒駕駛員在信號燈燈色發生改變的時間、在“停止” 和“通過”兩者間作出合適的選擇。駕駛員和行人普遍都愿意選擇有倒計時 顯示的信號控制方式，

5、并且認為有倒計時顯示的路口更安全。倒計時顯示是 用來減少駕駛員在信號燈色改變的關鍵時刻做出復雜判斷的 1 種方法，它可 以提醒駕駛員燈色發生改變的時間，幫助駕駛員在“停止”和“通過”兩者 間作出合適的選擇 。（2）時間的設置 本設計中可通過鍵盤對時間進行手動設置，增加了人為的可控性，避 免自動故障和意外發生，并再緊急狀態下，可設置所有燈變為紅燈。鍵盤 是單片機系統中最常用的人機接口，一般情況下有獨立式和行列式兩種。 前者軟件編寫簡單，但在按鍵數量較多時特別浪費 I0 口資源，一般用于 按鍵數量少的系統。后者適用于按鍵數量較多的場合，但是在單片機I 0口資源相對較少而需要較多按鍵時，此方法仍不能

6、滿足設計要求。本系統 要求的按鍵控制不多，且 I0 口足夠，可直接采用獨立式。（3）緊急處理交通路口出現緊急狀況在所難免， 如特大交通事故發生， 通過按鍵使南 北東西交通燈全部顯示紅燈。2.3 單片機交通控制系統方案的比較2.3.1 電源方案 為使模塊穩定工作，須有可靠電源。因此考慮了兩種電源方案： 方案一：采用獨立的穩壓電源。此方案的優點是穩定可靠，且有各種成熟 電路可供選用；缺點是各模塊都采用獨立電源，會使系統復雜，且可能影響 電路電平。方案二：采用單片機控制模塊提供電源。改方案的優點是系統簡明，節約成 本；缺點是輸出功率不高。綜上所述，我選擇第二種方案。2.3.2 顯示界面方案 該系統要

7、求完成倒計時、狀態燈等功能。基于上述原因，我們考慮了三 種方案：方案一：完全采用數碼管顯示。這種方案只顯示有限的符號和數碼字符，無 法勝任題目要求。方案二：完全采用點陣式 LED 顯示。這種方案實現復雜，且須完成大量的軟 件工作；但功能強大，可方便的顯示各種英文字符，漢字，圖形等。 方案三：采用數碼管與點陣 LED 相結合的方法因為設計既要求倒計時數字輸 出，又要求有狀態燈輸出等， 為方便觀看并考慮到現實情況， 用數碼管與 LED 燈分別顯示時間與提示信息。這種方案既滿足系統功能要求，又減少了系統 實現的復雜度。權衡利弊，第三種方案可互補一二方案的優缺，我們決定采用方案三以實現 系統的顯示功能2.3.3 輸入方案 系統要求能手動設燈亮時間、緊急情況處理，我們討論了兩種方案：方案一：采用 8255 擴展 I/O 口及鍵盤，顯示等。該方案的優點是：使 用靈活可編程，并且有 RAM, 及計數器。若用該方案，可提供較多 I/O 口,但 操作起來稍顯復雜。方案二： 直接在 IO 口線上接上按鍵開關。因為設計時精簡和優化了電 路，所以剩余的口資源還比較多，我們使用按鍵 K1由于該系統對于交通燈及數碼管的控制，只用單片機本身的 I/O