基于单片机的智能交通信号系统设计
摘要: 随着社会的发展，我们的生活水平在不断地提高，人们对于消费能力以及消费水平也都有了普遍提高。于此同时人们也渐渐地会享受生活，也都有了属于自己的车辆，所以私家车的数量也在不断的增加，伴随着私家车数量的增加从而使得交通压力也不断增加，许多道路出现了交通堵塞的现象，交通的影响大大增加，使得交通状况变得很差，为了对于这一状况进行有效的改善，对于交通灯采取必要的方法进行控制是极为必要的，通过交通灯的设计能够使得交通事故以及拥挤情况得到一定的解决，对于交通灯进行有效方法的控制是极为必要的。交通灯的控制方法有不少，本次设计将会采用以52单片机为智能交通灯设计的核心，然后通过电源电路、复位电路、显示电路以及外部电路等几大电路的设计，通过几大电路来实现交通灯的智能显示，为了方便实现红、绿灯循环点亮，黄灯在倒计时8S时开始闪烁警告，这样实现交通灯的控制。
关键词：交通灯；单片机；C52；倒计时
Design of intelligent traffic signal system based on single chip microcomputer
Abstract: With the development of society, our living standard is constantly improving, people's consumption ability and consumption level have also been generally improved. At the same time, people will gradually enjoy life and have their own vehicles, so the number of private cars is also increasing. With the increase of the number of private cars, traffic pressure is also increasing, many roads appeared the phenomenon of traffic congestion, traffic has greatly increased, the influence of makes traffic condition is very poor, in order to effectively improve for this situation, for the traffic lights take the necessary method to control is very necessary, through the design of traffic lights can make traffic accident and the crowded conditions have been solved, effective method for the traffic light control is very necessary. Traffic lights control method has a lot of, this design USES 52 single chip processor as the core of intelligent traffic light design, through the power supply circuit, reset circuit, display circuit and external circuit design of the circuit, etc. And through several main circuit to achieve the intelligent traffic light display, to facilitate the implementation of red, green light, yellow light in the countdown to start flashing warning when the 5 s, so that realize the control of traffic lights.
Keywords:Traffic lights; Single chip microcomputer; C52. The countdown
目录
1引言 4
1.1研究背景 4
1.2技术现状 4
1.3论文内容及目标 5
2总体设计及需求分析 6
2.1 需求分析 6
2.2 单片机概述 6
2.3 交通信号控制原理 6
2.4系统的工作原理 7
2.5总体设计 7
2.5.1电源提供 7
2.5.2显示界面 8
2.5.3输入 8
3智能交通灯硬件设计 9
3.1 总体的设计 9
3.2 单片机最小系统电路设计 9
3.3单片机的选择 9
3.4外围电路设计 11
3.4.1复位电路设计 11
3.4.2晶振电路设计 11
3.4.3显示电路设计 12
3.4.4电源电路设计 13
3.4.5按键电路设计 13
3.5硬件设计总结 14
4控制系统的设计 15
4.1控制要求 15
4.2交通灯示意图 16
5智能交通灯软件设计 17
5.1主程序流程图设计 17
5.2应用环境 18
5.3复位电路程序设计 19
5.4时钟电路程序设计 20
5.5显示电路程序设计 21
5.6软硬件设计总结 22
结论 23
致谢 24
参考文献 25
附 录 26
附录A：程序 26
附录B：总体原理图 42
附录C：PCB图 42
1引言
1.1研究背景
目前，几乎所有的交叉路口都装上了交通灯，从而使得交叉路口的道路不在杂乱无章，成为交通引导的有效方式。
大约在19世纪的时候交通信号灯就出现了，它主要是通过燃烧气体来产生光源的手动信号灯，主要出现在英国，用于控制马车规范行走。
后来当时间推移到19世纪60年代时，在议会大厦前面的广场上出现了由不同颜色构成的玻璃灯，用于控制交通的通行，其中绿色表示可以行走，而红色则表示禁止前进。
再后来又经过不断的发展以及各种技术的推进，交通信号灯这才能够普及每个大大小小的路口上。
对于交通来说，交通灯有着非常重要的作用，其使得交通能够很好的进行管理，使得交通出行变得更加的安全，提高了出行的安全质量，同时更好的节省了警力，很好的让人、路、车三者能够井然有序。现在，城市规模在逐渐变大，人们也渐渐意识到了出行安全的重要性，为此，出行安全对于人们来说是极为重要的。所以交通灯随着需求也需要进行不断加强，同时我们对于交通灯的研究也需要大大的加强，从而我们需要进行深入的学习，根据不同的交通环境，进行不同的学习研究，对于交通灯进行不断的改造创新，使得其智能化加强，对于需求也都能得到极大的满足，所以进行交通灯的控制研究是非常有意义，也是值得去研究的。
1.2技术现状
随着我们生活的提升，越来越多的车辆出现在我们生活当中，因此交通拥堵的现象也普遍出现在更多的地方。所以，很多地方都开始着手修建起了高速路，在它们刚刚完成的初期，也曾很好的缓和了交通拥堵的现状。然而人们经济不断的发展，使得高速路没有完全发挥出人们想要的结果。由于高速路在构造上的原因，使高速路和普通路在耦合上出现了很大的不足之处。因此，我们必须采用最合适的方法，让我们能够利用好已经完成修建的高速路，好让它能够去缓解主干路的交通拥堵的状况，这已经成为有关部门尚待解决的最为突出以及主要的问题。
此外，随着我们生活水平提高，私家车的车辆也逐步增多。每当上下班时，在十字路口，我们都能看到交通拥挤，道路杂乱无章等等现象时常出现，尤其是在节假日时期，道路拥挤更加严重。为此，交通部门也是出尽人力和物力去缓解交通拥挤，但是结果却常常是徒劳无功。因此我们要设计一款智能交通灯。
而对于智能交通灯的设计来说，其对于人们的出行安全极为便利以及安全有着极为重要，其设计对于交通灯进行了更好的设计，其控制系统的智能化的程度也得到了极大的发展，其发展将会变得越来越快，它的智能化和自动化也都得到了大大的提升，对于交通的安全性将有着更大的好处和极大的提升。
1.3论文内容及目标
本篇论文主要以智能交通灯的设计为主要研究内容，以单片机应用于交通灯的设计为主要研究方向，以提高交通灯的智能化为主要的研究目标，使得单片机广泛应用于交通灯产业，可以提高产业的智能化程度。单片机将CPU等功能集成到芯片中，使其可以广泛的应用于各类行业，其具有体积小，功能大等优势，可以使其集成于各类大型设备中，解决了CPU体积大而不能应用于各类场合的问题。这一课题对于由单片机制作的智能交通灯设计进行了研究，可以将单片机与交通灯的制作相结合，可以使得交通灯能够更加的智能化，同时对于单片机的研究也能够使得我对于单片机的知识有着更加深入的了解与学习，可以加强单片机应用于各类产业的推广，同时对于交通的安全保障也有着极大的好处，能够实现交通灯的智能化得到控制，其研究目的的好处也是不言而喻的。
2总体设计及需求分析
2.1 需求分析
随着社会的发展，交通压力也变得越来越大，此时对于交通灯来说它将会对交通有着巨大的作用，其使得交通能够很好的进行管理，使得交通出行更加的安全，提高了出行的安全质量，同时更好的节省了警力，很好的让人、路、车三者能够井然有序。现在，城市的规模也在不断的扩大，人们为了出行的安全性能够更好，因此他们的要求也变得越来越高，所以交通灯随着需求也需要进行不断加强。
2.2 单片机概述
目前，对于计算机系统发展来说，其发展速度大大加快，主要向着3个方面进行着发展，主要包括了巨型化、单片化以及网络化这三种。对于巨型机来说，其目前主要用于解决高速且复杂的数据，因此，未来超级计算机的发展将朝着高速处理能力的方向发展。对于单片机来说，它的主要优势就是体积小，能够进行嵌入，这是其最为主要的优势。其对于其它两种类型是较为独特的优势。
从当下发展形势而言，单片机表现为以下几点优势：
（1）具有很好的可靠性，同时其应用水平高，还能实现与互联网技术的互相连接。
（2）它的集成组件的数量将大大增加，例如，美国的NS公司生产出来的单片机它是将语音和图像组件集成到了单片机中的，这也说明了单片机只是用来集成电路的，但是它的功能恐怕就不行了；如果另一种角度上来说，在功能上它可以说是一个万用机，因为它内部已经集成了各种各样的部件和应用电路，因此它能够发挥出不少功能。
（3）消耗的能量越来越少而且能够和模拟电路更好的结合。
随着现代社会的不断发展，半导体工艺技术也得到了快速的发展。此外还有系统设计水平也得到了逐步的提高，这些发展使得单片机技术也在不断的发展。由于单片机快速发展使得它和微机系统之间的距离在不断地缩小，以至于人们无法辨认两者。
2.3 交通信号控制原理
对于交通信号的控制原理来说它是通过一定的程序设置来进行控制的，然后通过对时间的设定进行对交通灯的颜色进行改变转换实现的。以红灯停，绿灯行，黄灯清尾这三个色灯的逐一转换来控制交通路口车辆的往来。
此外，交叉口的交通灯一直在经历一系列的转换，从而很好的控制车辆的运动，这构成了一个循环，通过这一系列的循环周期转换以及时间段的控制，使得交通灯的控制得到了极大地优化和改善。从而达到我们最终的目标，也使得交通控制达到最优的状态。
2.4系统的工作原理
单片机的输入、输出端口通过上拉电阻与交通灯相连。P3.0和P3.1端口连接到数码管的控制位，以控制数码管的显示。该程序被放置在STC89C52单片机的只读存储器中。交叉口的红色、黄色和绿色交通灯由P1.0-P1.2、P1.5-P1.7、P2.0-P2.2和P2.5-P2.7控制。因为交通灯是一个发光二极管，所以阳极受到电流的限制。电阻连接电源正极，I/O端口输出低电平，连接指示灯亮，数码管显示倒计时时间。I/O口输出高电平，相应指示灯熄灭。
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