十字路口交通灯控制系统设计毕业论文

毕业论文（设计）题目：十字路口交通灯控制系统设计

摘要

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。

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。交通信号灯控制方式很多。本系统主要采用MSC-51系列单片机8031来设计交通灯控制器，利用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红绿黄灯交替点亮和熄灭，并且用4只数码管显示十字路口两个方向的剩余时间。本系统除了可以按照设定程序自行运行外，还可以通过按键设置主干道和次干道的通行时间和暂缓通行时间。本系统可实现基本交通灯功能，系统实用性强、操作简单。

关键字：单片机十字路口交通灯8031

目录

一、引言 (5)

1.1设计背景及意义 (5)

二、设计论证方案 (7)

2.1主控芯片选择 (7)

2.2电源模块选择方案 (7)

2.3显示模块选择方案 (7)

2.4数码管显示模块选择方案 (7)

2.5键盘接口模块选择方案 (7)

三、调试及仿真 (9)

3.1调试软件——Keil简介 (9)

3.2硬件仿真简介 (9)

四、课题描述与分析 (11)

4.1设计要求 (11)

4.2系统工作流程 (12)

五、课题设计 (14)

5.1总体设计 (14)

5.2硬件设计 (15)

5.2.1单片机最小系统 (15)

5.2.2电源电路模块 (16)

5.2.3时钟和复位电路模块 (17)

5.2.4数码管显示电路模块 (17)

5.2.5LED灯显示模块 (18)

5.2.6键盘接口模块 (19)

5.2.7串行通信接口电路 (20)

5.3软件设计 (21)

5.3.1整体流程图 (21)

5.3.2主程序模块 (21)

5.3.3数码管显示模块 (22)

5.3.4键盘扫描程序块 (23)

5.3.5闪烁显示程序模块 (24)

5.3.6按键处理程序模块 (24)

5.3.7定时器0和定时器1中断模块 (25)

六、系统测试 (27)

6.1硬件测试 (27)

6.1.1电源模块调试 (27)

6.1.2单片机最小系统模块调试 (28)

6.1.3 MAX232下载模块检测 (28)

6.1.4 红绿灯显示检测 (29)

6.1.5 数码管显示检测 (29)

6.2整体电路检测 (29)

6.3 软件调试 (30)

七、结论 (31)

八、参考文献 (32)

九、附录 (33)

十、致谢 (52)

一、引言

1.1 设计背景及意义

当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。

1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色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。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。

电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，1914年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。

1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。

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，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。

本设计的主要思想是应用单片机最小系统实现简易交通灯的设计，可利用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红绿黄灯交替点亮和熄灭，并且用4只数码管显示十字路口两个方向的剩余时间。并能用按键设置两个方向的通行时间（绿灯点亮的时间）和暂缓通行时间（黄灯点亮的时间），系统的工作符合一般交通灯控制要求。

本设计的背景是当前全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象，如何解决城市交通问题已成为全社会关注的焦点和大众的迫切呼声。城市交通路口实现交通信号控制是城市交通管理现代化的基本标志之一，是提高交通管理效能的重要技术手段。红绿灯控制器是控制交叉路口交通信号的设备，它是交通信号控制的重要组成部分。各种交通控制方案，最终都要由红绿灯控制器来实现。

本设计的适用范围是适用于城市交通灯的实现。本设计的适用范围是没有考虑人行道的红绿灯设计，也没有考虑机动车辆拐向的红绿灯设计，只考虑了机动车辆行驶的红绿灯设计，而且通行时间和暂缓通行时间的范围都是两位数。

本课题的研究意义是应用单片机来控制交通灯, 使交通灯在控制中灵活而有效。本设计将程序结构模块化处理，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。本系统结构简单，操作方便；可实现自动控制；对优化城市交通具有一定的意义

二、设计论证方案

2.1 主控芯片选择

使用以8031单片机芯片，51系列单片机芯片的优点是结构完整、特殊功能寄存器的规范化以及指令系统的控制功能出众，含有32个I/O口，适合需要多端口控制的系统,设计时无需另接程序存储器，为设计和调试带来极大的方便。

2.2 电源模块选择方案

采用变压器控制模块提供电源，将220V的电压转换为12V的低电压，经过电容滤波后再经过LM7805稳压得到5V的直流电供系统工作，该方案的优点是系统简明扼要，节约成本。

2.3 显示模块选择方案

采用LED数码管，用4个LED数码管，数码管原理简单，价格低廉、性能可靠、操作简单，但功耗大。

南北向和东西向各采用2个数码管计时，对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时，最长计时范围为99秒。设计时可利用单片机的P1口和P1.0~P1.3作为字段和片选信号输出，经驱动芯片后驱动数码管显示倒计时时间，数码管采用动态扫描方式显示。

2.4 数码管显示模块选择方案

数码管显示直接使用单片机I/O口输出，该方案的优点是硬件方便实现，电路简单；缺点是显示数码管需要较多的引脚数码管段选需要8个引脚，位选需要4个引脚，所以显示数码管共需要12个引脚。

2.5 键盘接口模块选择方案

直接在单片机的I/O口线上接上按键开关。使用3个独立按键，分别设置键、增加键和减少键，设置键选择方向和指示灯，增加键增加指示灯亮的时间，减少键减少指示灯亮的时间。

本方案的优点是按键少，单片机不需要扩展接口，系统复杂性比较低，硬件和软件处理起来都比较容易。

三、调试及仿 …… 此处隐藏：4840字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……