毕业设计（论文）基于单片机的交通灯控制器设计.doc

前 言 19世纪初，在英国中部的约克城，红绿装分别代表女性的不同身份。其中穿着红妆的女人代表我已经结婚了，而穿着绿装的女人则是未婚者。后来，英国伦敦议会大厦前经常发生马车扎人的事故，于是人们受到红绿装的启发，1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在英国伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师师德.哈特设计，制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红绿两色的提灯—煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。在灯的脚下，一名手持长杆的警察随心所欲的牵动皮带转换提灯的颜色。后来在信号灯的中心装上煤气灯罩，它的前面有两块红、绿玻璃交替遮挡。不幸的是只面试23天的煤气灯突然爆炸自灭，使一位正在值勤的警察也因此断送了性命。 从此，城市的交通灯被取缔了。知道1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过这时已是“电气信号灯”。稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继重新出现了交通信号灯。 随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯（红黄绿三种标志）于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生使城市交通大为改善。 中国最早的马路红绿灯，是于1928年出现在上海英租界。 由于我国经济的快速发展从而导致了汽车数量的猛增，大中型城市的城市交通，正面临着严峻的考验，从而导致交通问题日益严重。结合我国城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统已经成为当前的主要任务。随着电子技术的发展，利用单片机技术对交通灯进行智能化管理，已成为目前广泛采用的方法。 基于单片机的交通灯控制器设计 一、设计任务与要求 1、设计任务 设计制作一个十字路口交通灯控制电路。 2、设计要求 （1）车辆通行繁忙的十字交叉路口，设计一个交通灯控制器，设东西方向通行时间为40秒，当剩余3秒时黄灯亮，南北方向通行时间为25秒，当剩余3秒时黄灯亮； （2）东西、南北方向各用三个（绿、黄、红）LED表示，并用数码管显示东西、南北方向的剩余时间； （3）可利用按键修改时间参数。 二、方案设计与论证 方案一、PLC控制交通灯。PLC主要应用于强电方面的工业控制，或者整条流水线的控制。虽然比较稳定,但是功耗要大。 方案二、单片机控制交通灯。单片机具有结构简单、编程方便、经济、易于连接等优点, 特别是其内部定时器计数器、中断系统资源丰富, 可对交通灯进行精确的控制, 有应用价值 方案三、数字电路控制交通灯。电路原理较为简单，但硬件电路较复杂，而且电路易出现问题。 鉴于以上，我们选择用单片机控制交通灯。 三、硬件电路设计 本系统采用STC89C52单片机为中心器件，利用其定时器/计数器定时和记数的原理，结合硬件电路如电源电路，晶振电路，复位电路，显示电路和按键电路等，实现交通灯功能。 1、系统总框图如图1： 图1 系统框图 2、单片机交通控制系统通行方案设计 设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下图所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。交通状态从状态1开始变换，直至状态4然后循环至状态1，周而复始，即如2所示：直至状态然后循环至状态1， 状态1 状态2 状态3 状态4说明：图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明： 图3-1（STC89C52 实物图） 图3-2（STC89C52 引脚图） 图3-3 内部的结构原理图 若按功能划分，它由如下功能部件组成，微处理器，数据存储器，程序存储器，并行I/O（P1 ﹑P2 ﹑P3 ﹑P4）﹑串行口﹑定时器/计数器﹑中断系统与特殊功能寄存器（SFR）。它们都是通过芯片内的总线相连而成，在芯片内的各个功能可以看作是由不同的功能芯片所组成，所谓单片机编程，就是对CPU 编写特定的程序来控制各个单元芯片。 各引脚功能： 图4-1 P0口引脚功能 P0口：（39 脚~32 脚）P0口的字节地址为0x80,位地址为0x80 至0x87, P0口的每个端口的功能逻辑电路是完全一样的。如图4-4 可见，电路中包含有1 个数据输出锁存器、2 个三态数据输入缓冲器、1 个数据输出的驱动电路和1 个输出控制电路。下面我们来详细讨论其工作原理。 在运行时若对P0 口进行写操作，由锁存器和驱