用单片机设计制作道路信号灯控制系统教案分析.doc

摘要 以单片机AT89C51作为城市交通灯的控制核心，模拟定周期的工作状态；针对复杂多变的路况环境，特别增设了路段遇忙调整急情况处理、检测、语音提示等模块，进一步完善了交通灯控制系统。关键词：AT89C51单片机；智能交通灯控制摘要 I 1.绪论 1 1.1道路信号灯的发展背景 1 1.2道路信号灯在国内外的研究与应用现状 2 2.道路交通灯 3 2.1交通灯硬件系统设计 3 2.2交通灯的软件系统设计 8 设计总结…. 11 参考文献 .12 致谢 13 1.绪论 1.1道路信号灯的发展背景 近年来，随着国民经济的快速发展，车辆的增多，交通拥挤和阻塞现象时常出现。交通拥塞已成为城市交通中迫切需要解决的。而我国传统使用的定周期控制和各路口各自的独立控制方法，在解决这些问题时效果并不是很好。越来越多的证据表明，简单地扩大道路基础设施并不能解决交通拥堵问题。这要求在现有道路条件下，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，更加灵活有效地提高道路的利用率。本文采用51系列单片机AT89C51为中心器件设计交通灯控制系统。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地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。不幸的是只面世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，城市的交通信号灯被取缔了。直到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。 　　黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，他怀着“科学救国”的抱负到美国深造，在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯而正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一身冷汗。回到宿舍，他反复琢磨，终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族，遍及全世界陆、海、空交通领域了。 　　中国最早的马路红绿灯，是于1928年出现在上海的英租界。 　　从最早的手牵皮带到20世纪50年代的电气控制，从采用计算机控制到现代化的电子定时监控，交通信号灯在科学化、自动化上不断地更新、发展和完善。 　　交通指挥灯是非裔美国人加莱特摩根在1923年发明的。此前，铁路交通已经使用自动转换的灯光信号有一段时间了。但是由于火车是按固定的时刻表以单列方式运行的，而且火车要停下来不是很容易，因此铁路上使用的信号只有一种命令：通行。公路交通的红绿灯则不一样，它的职责在很大程度上是要告诉汽车司机把车辆停下来。 开车的人谁也不愿意看到停车信号。美国夏威夷大学心理学家詹姆斯指出，人有一种将刹车和油门与自尊相互联系的倾向。他说：驾车者看到黄灯亮时，心里便暗暗作好加速的准备。如果此时红灯亮了，马上就会产生一种失望的感觉。他把交叉路口称作“心理动力区”。如果他的理论成立的话，这个区域在佛罗伊德心理学理论中应该是属于超我（supere go）而非本能（id）的范畴。  2.道路交通灯 2.1交通灯硬件系统设计 2.1.1控制流程分析 (1)从循环图分析可知：东西方向和南北方向信号灯控制是中心对称的，即无论是主干道还是支干道两侧系统对同方向的信号灯控制是同步的。 图 1交通流向循环图（上北下南左西右东） (2)从循环图分析可知：人行道无论哪个方向，系统对两侧4个信号灯的控制也是同步的，且人行道的红绿灯变化和行车道的红绿灯变化应该是一致的。 (3)通过对上面整体思路的分析，可以用单片机P2口和P0口、锁存芯片和显示 译码芯片的配合来实现控制LED灯和数码管。通过锁存芯片实现单片机口的分时复用，简单易行，且编程简单，能实现数据的快速交换以及单片机的资源的充分利用。 2.1.2系统硬件设计本系统选用通过P0和P2用做输出显示控制口。P0口通过锁存芯片74HC573和显示译码芯片TC4511BP分时复用控制LED数码管实现行车道上红绿灯规律变化。P2口当作普通输出口直接控制人行道红绿灯规律变化，记数采用2个40s的循环方式来控制。LED数码管通过静态显示方式实现倒计时读秒。 图2交通信号灯控制系统结构图 交通灯正常工作状态电路图和状态表如图3和表1所示： 图3显示器和键盘部分电路 表1系统工作状态表 车道状态