单片机课程设计---智能交通灯控制系统的设计

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1、智能交通灯控制系统的设计 近年来，随着我国国民经济的快速发展，我国机动车辆发展迅速，而城镇道路建设由于历史等各种因素相对滞后，交通拥挤和堵塞现象时常出现。如何利用当今计算机和自动控制技术，有效的疏导交通，提高城镇交通路口的通行能力，减少交通事故是很值得研究的一个课题。目前，国内的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再加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。 我国交通法规也对交通指挥信号灯做出了规定： （ 1）绿灯亮时，准许车辆、行人通行，蛋转弯的车辆不准妨碍执行的车辆和被放行的行人 通行。 （ 2）黄灯亮时，不准车辆、行人通行，但已越过停止线的车辆和已进入人行横道的行人

2、，可以继续通行。 （ 3）红灯亮时，不准车辆，行人通行。 （ 4）绿色箭头灯亮时，准许车辆按箭头所示方向通行。 (5)黄灯闪烁时，车辆、行人在确保安全的原则下可以通行。 信号灯的出现，使交通得到有效控制，对疏导交通流量、提高道路通行能力和减少交通事故有明显的效果。 设计任务 本设计要求学生用单片机设计一个智能交通灯控制系统。使其能模仿诚实“十字”路口交通灯的功能，并能满足特殊的控制要求，该系统的具体功能如下： （ 1）该 控制系统能控制东西南北四个路口的红黄绿信号灯正常工作。 （ 2）当东西方向准行，南北方向禁行时，东西方向亮绿灯，南北方向亮红灯。 （ 3）当南北方向准行，东西方向禁行时，南北

3、方向亮绿灯，东西方向亮红灯。 （ 4）两垂直方向的准星事件均为 60s。 （ 5）准行方向亮绿灯与禁行方向亮红灯 55s 后，四个道口同时加亮一盏黄灯禁行闪烁，已警告车辆及行人，准行方向与进行方向即将改变。 整体方案设计 本系统拟采用 AT89C51单片机作为智能交通灯的控制核心。从设计所要完成的任务和要求来看，单一路口显示倒计时事件的数码管必须用两位，对于七段数码管，考虑到 AT89C51 单片机所能提供 I/O 接口的数量并结合学生编辑的实际能力，倒计时显示装置中的数码管在本系统中采用的是静态显示；十字路口共需 4 组红绿灯，加转换黄灯，一共是 12 只灯，须用 6 个端口进行控制，具体

4、I/O 接口分配为： P1.0P1.2 分别接东西方向的红绿黄共 6盏信号灯 P1.3P1.5 分别接南北方向的红绿黄共 6 盏信号灯； AT89C51 单片机的I/O 口作为输出时，具有较大的吸收电流能力，因此我们可以选用共阳极数码管，这样由单片机 I/O 口就可以直接驱动，从而简化 硬件电路的设计；此外专门设计了监控电路对控制系统进行实时监控，保证系统工作的稳定性和持续性。系统的整体设计方案设计图如图。 系统硬件电路设计 交通灯电路 为了方便学生做实验，可以用发光二极管作为交通灯来使用，单片机的 I/O接口直接和交通灯（发光二极管）连接。在十字路口的四组红 、黄、绿三色交通灯中，东西方向道

5、路上的两组同色灯连接在一起，南北方向道路上的两组同色灯也彼此连接，受单片机 P1.0P1.5 控制。单片机的 I/O 接口与交通灯电路的具体连线方式为： P1.0P1.2 分别接东西方向的红、绿、黄 共 6 个发光二极管，P1.3P1.5 分别接南北方向的红、绿、黄共 6 个发光二极管。 12 个发光二极管采用了共阳极的连接方式，因此 I/O 口输出低电平时，与之相连的发光二极管会亮，I/O 口输出高电平时，相应的发光二极管会灭。交通灯电路图如图所示 . 倒计时显示电路 该交通灯控制系统在正常工作情况下，每 60S 循环变换一次，为方便提示路上行人及车辆交通灯转换的剩余时间，专门为控制系统设计

6、了一个倒计时显示装置。 该显示装置选用七段数码管来显示交通灯转换的剩余时间，根据控制要求，每个路口需要两个数码管，这样的四个路口就需 要八个数码管。由于 AT89C51 单片机的 I/O 作为输出时，具有较大的吸收电流能力，因此我们可以选用共阳型数码管，这样由单片机的 I/O 就可以直接驱动，从而简化硬件电路的设计。四个路口倒计时显示装置在同一时刻显示的数字，其中 P0 口用来显示时间的十位， P2 口用来显示时间的个位；东西南北四个方向共四个路口，令 DS1 和 DS2 是一组， DS3 和DS4 是一组， DS5 和 DS6 是一组， DS7 和 DS8 是一组。考虑到 AT89C51 单片机所能提供 I/O接口的数量以及该控制系统所需要的 I/O的个数并结合学生实际编程的能力，数码管在本系 统采用的静态显示（当然，有能力的同学也可以也可以采用动态的显示方式，因为这样可以节约 I/O 资源进而扩展更多的功能）。所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的数码管恒定地导通或截止。采用静态显示时，占用 CPU 的资源较少，单片机只要把显示字形代码发送到借口即可，直到要显示新的数据时，再发送新的字型码。倒计时显示电路如图 4 3 所示