基于单片机的交通灯课程设计报告.doc

摘要 本设计是一个以微电子技术，计算机和通信技术为先导的，而计算机技术怎样与实际 应用更有效的结合并有效的发挥其作用是科学界最热门的话题，也是当今计算机应用中 空前活跃的领域。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那 么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。本系统由单片机 系统、按键、四位数码管显示、交通灯演示系统组成。设计一个用于东西、南北走向的 交通管理。南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆 交替运行，主干道每次通行时间都设为30秒、支干道每次通行间为20秒。系统除基本交 通灯功能外，还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间 以及根据具体情况手动控制等功能。本系统结构简单，操作方便；可实现自动控制，具 有一定的智能性；对优化城市交通具有一定的意义。本设计将各任务进行细分包装，使 各任务保持相对独立；能有效改善程序结构，便于模块化处理，使程序的可读性、可维 护性和可移植性都得到进一步的提高。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在 不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。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 具体硬件结构软硬件结合，加以完善。 本文主要从单片机的应用上来实现十字路口交通灯智能化的管理，用以控制过往车辆的 正常运作。 关键词：交通灯；单片机；AT89S52 目录 1 概述……………………………………………………………………………… 3 1.1设计背景……………………………………………………………………… 3 1.2设计任务…………………………………………………………………… 3 2 系统总体方案及硬件设计……………………………………………………… 4 2.1 AT89S52单片机简介………………………………………………………… 4 2.2 系统硬件电路的设计 ………………………………………………………4 3 软件设计………………………………………………………………………… 7 3.1 交通灯的设计程序流程图…………………………………………………… 7 3.2定时器0及中断响应………………………………………………………… 8 4 Proteus软件仿真…………………………………………………………………10 4.1仿真电路图…………………………………………………………………… 10 4.2 仿真步骤………………………………………………………………………10 5 课程设计体会…………………………………………………………………… 11 参考文献……………………………………………………………………………11 附1: 源程序代码……………………………………………………………… 12 附2: 系统原理图……………………………………………………………… 18 1 概述 1.1 设计背景 如今随着人们生活水平的提高，车辆越来越多，交通事故频繁发生。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。交通灯在城市交通中起着重要的作用，它与人们日常生活密切相关，是人们出 行的安全保障。因此提供一个可靠、安全、便捷的多功能交通灯控制系统有着现实的必 要性。为了解决这些问题，我们更应该提高交通控制和管理水平，合理使用现有交通设 施，充分发挥其能力，提高交通效率，促进和谐交通的建立。 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。 本系统设计一个基于单片机的交通灯控制系统。能方便的对交通灯进行控制，使交通 更和谐。 1.2设计任务 1）设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向（主干道）车道和东西方向 （支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30秒、支 干道每次通行间为20秒，时间可设置修改。 2）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道； 3）黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。 4）东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显 示器进行显示（采用计时的方法）。 5）一道有车而另一道无车（实验时用开关 K0 和 K1 控制），交通灯控制系统能立即让有车道放行。 6）有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，A、B道均为红灯，紧急车 由K2 开关模拟。 2 系统总体方案及硬件设计 2.1 AT89S52单片机简介 AT89S52是 计报告- 5 -2 系统总体方案及硬件设计2.1 AT89S52单片机简介AT89S52是一款常见的8位单片机，由美国Atmel公司生产，属于MCS-51系列。该单片机内含8KB的闪存程序存储器、256字节的RAM数据存储器、32个可编程输入/输出端口（I/O）线，以及两个16位定时器/计数器、一个串行通信接口等。它具有较高的处理能力和丰富的功能，广泛应用于各种嵌入式控制系统中，包括交通灯控制系统的实现。 2.2 系统硬件电路的设计本系统硬件主要包括以下几个部分： 1) **单片机**：采用AT89S52作为主控单元，负责整个系统的逻辑控制。 2) **按键**：用于用户输入，如时间设置、紧急情况处理等。 3) **四位数码管显示**：显示当前状态，如剩余时间、车道指示等。 4) **交通灯演示系统**：包含红、黄、绿三种颜色的LED灯，模拟实际交通灯的工作状态。 5) **定时器**：利用单片机内部的定时器进行时间间隔的设定和控制。 6) **中断系统**：响应外部事件，如按键输入、定时器溢出等。 7) **控制电路**：连接单片机和交通灯，实现信号灯的切换。 在硬件设计中，需要考虑电源供电、信号隔离、抗干扰措施等，确保系统稳定可靠。此外，还需要设计合适的接口电路，使得单片机能够正确识别和处理来自按键、数码管和交通灯的信号。 3 软件设计3.1 交通灯的设计程序流程图软件设计主要包括以下几个步骤： 1) 初始化：设置单片机工作模式，初始化定时器和中断。 2) 循环控制：主循环根据设定的时间间隔切换交通灯状态，同时处理中断请求。 3) 时间计数：使用定时器进行时间计数，以便在绿灯转换为红灯时先亮黄灯5秒。 4) 倒计时显示：通过数码管显示剩余时间，增强系统的可视化。 5) 手动控制：处理按键输入，允许用户在特殊情况下改变交通灯状态。 6) 紧急处理：当检测到紧急车辆信号时，快速切换至紧急模式。 3.2 定时器0及中断响应定时器0是AT89S52中常用的定时器，可以设置为工作在方式0、1、2或3，根据需要选择适合的计数方式。中断响应是指当定时器计数溢出时，单片机暂停当前任务，执行中断服务子程序，然后返回原任务。在交通灯控制系统中，定时器0通常用来定时切换信号灯状态，中断服务程序则负责更新交通灯状态并处理其他事件。 4 Proteus软件仿真Proteus是一款流行的电子设计自动化软件，可用于电路仿真和单片机程序的虚拟调试。在本设计中，4.1 仿真电路图构建了基于AT89S52的交通灯控制系统的虚拟电路模型，4.2 仿真步骤指导了如何在Proteus中运行和验证设计的正确性。 5 课程设计体会通过这次课程设计，学生不仅掌握了单片机的基本原理和编程技巧，也了解了交通灯控制系统的实际需求和设计要点。此外，还锻炼了问题解决、项目管理和团队协作的能力。 6 结论基于单片机的交通灯控制系统实现了自动化、智能化的交通管理，具有较强的实用性。通过这个设计，我们可以看到单片机技术在实际生活中的广泛应用，同时也展示了计算机技术与传统领域结合的可能性。随着技术的进步，未来类似的控制系统将更加高效、智能，为优化城市交通作出更大的贡献。