交通灯控制系统设计
摘要：本系统由单片机系统、键盘、LED 显示、交通灯演示系统组成。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能。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。
单片机交通灯控制系统设计是基于微控制器技术，用于模拟真实交通路况的简易模型。在这个设计中，主要涉及的关键技术包括单片机编程、硬件电路设计、显示界面和输入方案的抉择。
系统的核心是单片机，此处选择了AT89S51型号，这是一种广泛应用的8位微控制器，具有足够的I/O口、内部RAM和计数器资源，能够满足交通灯控制的需求。系统通过键盘接收输入，允许用户设置交通灯亮灭时间、处理紧急情况，这里采用了直接在I/O口上连接按键开关的简洁方案。
交通灯显示界面的实现则需要兼顾信息的清晰性和成本效益。设计中采用了数码管和点阵LED的组合，数码管用于显示倒计时，而LED灯则用于指示交通灯状态和其他提示信息，这样既能满足功能需求，又能简化系统复杂性。
交通灯的显示时序和时间控制是系统的核心算法。理论分析中，交通灯状态被分为四个阶段（S1、S2、S3、S4），形成一个循环周期。设计遵循交通规则，确保在特定时间窗口内最大化车流量。逻辑状态表用于指示每个阶段哪些灯应为绿色，哪些为红色。此外，交通灯显示时间根据车流量可调，以适应不同时间段的交通需求，例如主干道和次干道的放行时间可以设置不同。
硬件电路设计部分，LED灯的驱动电路采用了74LS04反相器，保证了足够的电流输出和正确的逻辑状态。同时，二极管用于分压，防止电压差异导致的错误。倒计时显示则利用数码管，通过串口方式节省I/O口资源。
程序设计上，通常会包含初始化程序、主循环程序、中断服务程序和各个子程序。初始化程序设置单片机的工作模式、I/O口方向等；主循环负责检测输入、更新显示和控制灯的状态；中断服务程序处理紧急情况或其他实时事件；子程序如计时、灯状态切换等，提供功能模块化的代码结构。
总结来说，这个单片机交通灯设计项目涵盖了硬件选型、系统设计、理论计算、电路设计和程序开发等多个方面，充分体现了单片机在自动控制领域的应用。通过这样的课程设计，学生可以深入理解单片机的工作原理和控制系统的实际构建，提升其实践能力。
