毕业论文(设计)
学生姓名 王 义 爱
学 号 20061336043
院 系 信息与控制学院
专 业 自动化
指导教师 王玉芳
二Ｏ一Ｏ年 五月二十日
目 录
1 绪论 1
1.1 研究意义 1
1.2 交通灯研究现状 2
1.2.1 国内城市交通现状 2
1.2.2 国际先进成果 2
1.3 研究内容 2
2 总体方案设计 3
3 硬件设计 4
3.1 单片机概述 4
3.2 电源电路 7
3.3 检测电路 8
3.3.1 红外传感器的发展 8
3.3.2常用的红外传感器 8
3.3.3 主动式红外传感器简介 10
3.3.4 检测电路 10
3.3 紧急按键K1电路 11
3.4 红绿灯显示电路 11
3.5 倒计时显示电路 12
3.6振荡电路 14
3.7复位电路 14
4 系统软件设计 15
4.1 主程序设计 16
4.2延时子程序 19
4.2.1 计数器硬件延时 19
4.2.2 软件延时 21
4.3 计数器计数 22
4.4 数码管显示子程序 22
4.5 黄灯闪烁子程序 23
4.6 车流量算法子程序 23
5 系统实现 25
5.1 仿真软件简介 25
5.1.1 Proteus软件简介 25
5.1.2 Keil软件简介 26
5.2 仿真实现 28
5.3 实物设计 29
6 结束语 31
参考文献 32
致谢 34
ABSTRACT 35
附录 程序清单 36
基于单片机的交通灯控制系统设计
王义爱
南京信息工程大学信息与控制学院 南京 210044
摘要：本文根据AT89C51单片机的特点及交通灯在实际控制中的特点，提出了一种用单片机自动控制交通灯以及时间显示的方法，同时给出了软硬件设计的方法。设计的过程包括硬件电路设计和程序设计两大步骤，对在单片机应用中可能遇到的重要设计问题都有涉足。 本系统采用单片机作为核心控制器，通过红外检测系统来测量东西方向和南北方向的车流量大小，经过简单的算法得出红绿灯时间。然后分别用红、黄、绿灯的不同组合来指挥两个方向的通车与禁行，用LED数码管作为倒计时指示，实时地控制当前交通灯时间使LED显示器进行倒计时工作并与状态灯保持同步，在保持交通安全的同时最大限度地提高交通能顺畅交替运行，从而实现十字路口的智能交通控制。
关键词：单片机；交通灯；红外检测；智能控制
1 绪论
1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红、蓝两的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行，这是世界上最早的交通信号灯。1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。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。1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定：绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停 车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线。
1.1 研究意义
随着社会经济快速发展，汽车数量的急剧增加，给城市交通带来了极大的压力。特别是在上下班高峰期，巨大的车流量使得道路拥挤，造成了不必要的时间浪费与经济损失。由此可见，交通拥塞已成为一个国际性的问题。因此，设计可靠、安全、便捷的智能交通灯控制系统有极大的现实必要性。而社会上正在使用的交通控制系统主要有两个缺陷:1、车道放行车辆时，时间设定相同且固定，十字路口经常出现主车道车辆多，放行时间短，车流无法在规定时间内通过，而副车道车辆少，放行时间明显过长;2、未考虑急车强通（例如，消防车执行紧急任务时，两车道都应等待消防车通过)。由于交通信号灯控制系统缺乏有效的应急措施，导致十字路口交通受阻，造成不必要的经济损失[18]。
本系统利用AT89C51单片机[1]，实现了根据区域车流量、红外检测或者人为操作进行十字路口交通信号灯智能控制[2]，并在软硬件方面采取一些改进措施，实现了根据十字路口车流、红外检测量进行交通信号灯智能控制，并且在紧急情况下，可以使用紧急按键使两路
口都为红灯，让紧急车辆通过后再恢复正常通车，这样，交通信号灯现场控制灵活、有效，从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理等问题，并可通过人为控制来解决紧急车辆强通问题。该系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，并且具有良好的扩展完善特点，有广泛的应用前景。
1.2 交通灯研究现状
1.2.1 国内城市交通现状
汽车进入家庭步伐的加快和城市汽车数量的增多, 城市道路交通问题显得越来越重要。我们在马路上经常会看到这种现象: 一旦整个路口的交通信号灯出现故障, 若没有交警的及时疏导, 该路口就会塞得一塌糊涂。原交通信号控制大都采用继电器实现, 存在着功能少、可靠性差、维护量大等缺点,越来越不能适应城市道路交通高速发展的要求。另外, 根据人车流量的多少, 可能随时增加路口的交通信号, 比如增加转弯或人行道交通信号家用智能控制系统, 原有系统的制约性就更明显了。交通问题在现在乃至将来的一段时间内仍是制约国内各大中城市发展的主要问题之一。
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