基于单片机自动控制交通灯及时间显示设计资料.docxVIP

摘要

根据8051单片机的特点及交通灯在实际控制中的特点，本文提出一种用单片机自动控制交通灯及时间显示的方法。同时给出了软硬件设计方法，设计过程包括硬件电路设计和程序设计两大步骤，对在单片机应用中可能遇到的重要技术问题都有涉足。本文对十字路口状态预设为两种，一种是正常状态，另一种是故障或紧急状态，并分别用黄、红、绿色灯的不同组合来表示。本文介绍了控制基本原理以及控制的表现，同时也介绍了城市交通信息系统的设计目标，开发途径及其系统结构与功能和数据地理编码、建库，同时，论述了系统中交通现状、交通管理、交通规划及背景信息查询模块的建造及应用。介绍了用于城市交叉路口的三色程控交通信号时间显示器的研制方案，对其电源供电、发光二极管构成的负载结构、灯色时间检测都给出了精巧合理的优化结构，大幅度地提高了产品可靠性并降低了制造成本。

关键词：8051单片机；交通灯；自动控制；时间显示器；软件；硬件；定时器；延时；外部中断

引言

交通的发达，标志着城市的发达，相对交通的管理则显得越来越重要。对于复杂的城市交通系统，为了确保安全，保证正常的交通秩序，十字路口的信号控制必需按照一定的规律变化，以便于车辆行人能顺利地通过十字路口。考虑到单片机具有物美价廉、功能强、使用方便灵活、可靠性高等特点，拟采用MCS-51系列的单片机来实现十字路口交通信号灯的控制。正常情况下，十字路口的红绿灯应交替变换，考虑紧急情况下，如有救护车或警车到来时，应优先让其通过。在本文中，用发光二极管来模拟信号灯，救护车的优先通过请求信号由外部中断技术来模拟。要求使用8051定时器/计数器0作为定时器，假设南北和东西的通车时间都为30s,外部中断的延时为10s,要求对通行时间进行倒计时，从P1口输出，在LED上显示并进行递减。以此来实现十字路口交通灯的指示功能。

交通灯在安全行车过程中起着十分重要的作用，现在交通灯一般设在十字路口，

在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯，加上一个倒计时的显示计时器来控制行车，对于一般情况下的安全行车、车辆分流发挥着作用，但根据实际行车过程中出现的情况，主要有如下几个缺点：1两车道让车轮流放行时间相同且固定，在十字路口，经常一个车道为主干道，车辆较多，放行时间应该长些；另一车道为副干道，车辆较少，放行时

间短些。2没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施，譬如，有消防车通过执行紧急任务时，两车道的车都应停止，让紧急车通过。根据行车过程中出现的实际情况，如

何全面有效地利用交通灯指示交通情况，本人尝试用单片机来控制交通灯，在软、硬件方面采取一些改进措施，使交通灯在控制中灵活而有效。

当前，交通事业蓬勃发展，交通流量年年增长，大、中、小城市的汽车、摩托车等各种车辆与日俱增，道路交通繁忙，经常有严重堵车现象，特别是在交叉口，机动车、非机动车、行人来往非常混乱，为了在叉口的各条干道实现合理的科学分流。本人根据单片机具有物美价廉、功能强、使用方便灵活、可靠性高等特点，提出了一种用MCS-51单片机自动控制交通信号灯及时间显示的方法，同时给出了软硬件的实现方法，为交通指挥自动化提供了一种新的廉价手段，具有一定的推广意义。

一.交通信号灯硬件电路的设计

1.1交通信号灯的作用及工作原理：

一般情况下，红绿灯设在十字路口，或在多干道的叉口上，目的是为了调整叉口的交通秩序使各干道来往车辆能够有条不紊地行驶，否则将造成意想不到的严重后果。当然在叉口设置合理的红绿灯后，也可大大减少交通管理部门的人力、物力。

叉口交通信号等的基本作用：红灯亮表示车辆、行人禁止通行，绿灯亮表示车辆、行人可以通行，绿灯转换成红灯前几秒，可用黄灯亮来暗示驾驶员或行人即将禁止通行。该系统的屏幕时间显示用倒计时方式表示红绿灯的切换时间，时间显示器的作用是协助红绿灯工作，跟随红、绿灯反复地进行切换。目的是为了使驾驶员和行人能够看见红绿等亮的时间还剩几秒以便停车线以内的驾驶员和行人能够更清楚地知道此时该继续通行或减速，才不会使驾驶员盲目地加速或减速停车而阻碍另一干道车辆或行人的通行，从而可以提高叉口车辆及行人的流通率，当然也可以减少事故的发生，为交通安全提供保障。

交通信号灯的工作原理：如图1示，当A、B组红灯亮绿灯灭；则C、D组绿灯亮红灯灭。对A、B组或C、D组而言，每当绿灯亮转换成红灯亮前几秒(具体多长时间视实际情况而定)黄灯亮，当绿灯灭时黄灯也灭。

A

A

时间显示

绿黄红

c

红黄绿

时间显示

B

时间显示

绿黄红

红黄绿

时间显示

D

图1叉口示意图

1.2设计要求

首先，要了解实际交通灯的变化规律.假设