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1、单片机原理及应用课程设计报告设计题目：交通信号灯控制系统班级：11级电气三班指导教师：曹琳琳学生姓名：张杰哈尔滨远东理工学院机器人科学与技术学院2013年5月30日交通信号灯控制系统[摘要]:随着经济发展,汽车数量急剧增加,城市道路日渐拥挤,交通拥塞已成为一个国际性的问题。因此,设计可靠、安全、便捷的多功能交通灯控制系统有极大的现实必要性。设计中包括硬件电路的设计和程序设计两大步骤,对单片机学习中的几个重要内容都有涉足。对单片机初学者一定的帮助,同时,设计也可运用于简单的实时交通灯控制,具有一定的现实意义。特别是街道各十字路倒计时显示通行时间,并有急车强行通过、交通异常状况
2、判别及处理等功能,该系统具有设计周期短、可靠性高、维护方便、使用简单等优点。更是成为交通网中通行能力的“隘口”和交通事故的“多发源”。为保证交通安全,防止交通阻塞,使城市交通井然有序,交通信号灯在大多数城市得到了广泛应用。传统的交通信号灯控制一般采用电子线路和继电器控制,结构复杂,可靠性低,故障率高,因此研究计算机与自动控制技术,设计新型的交通灯控制系统,对缓解交通阻塞,提高畅通率具有十分现实的意义。以下通过介绍一种基于8051的交通灯控制系统,东西、南北的通行时间可调,能倒计时显示通行时间,并有急车强行通过、交通异常状况判别及处理等功能,该系统具有设计周期短、可靠性高、维
3、护方便、使用简单等优点。[关键词]:交通灯;单片机;自动控制;程序设计；倒计时;急车强通控制;异常状况判别及处理。1、交通灯系统工作原理及设计方案1.1交通灯工作原理采用单片机I/O口P1直接和交通灯连接,控制程序放在8051单片机ROM中。十字路口4组红、黄、绿交通灯中,东西方向的交通灯工作状态相同,可以用同一组I/O控制;南北方向的交通灯工作状态也相同,也可以用同一组I/O控制,所以只需要用到单片机的P1.0到P1.5控制。由于交通灯为发光二极管且阳极通过限流电阻和电源正极连接,因此I/O输出低电平时与之相连接的相应指示灯会亮,I/O口输出高电平时相应指示灯会灭.紧急车
4、请求通过的信号由人工控制,以中断方式输入单片机.无紧急车通过时,中断引脚INT0(P3.2)通过电阻和电源正极连接为高电平,不产生中断,单片机执行主程序;有紧急车通过时,中断引脚INT0(P3.2)采用人工方法接地为低电平,产生中断请求,单片机执行中断程序,紧急通过,之后,中断引脚INT0(P3.2)采用人工方法恢复高电平,返回主程序执行。2计原理分析2.1单片机交通控制系统设计1.首先了解实际交通灯的变化情况和规律。假设一个十字路口如上图所以，为东南西北走向。初始状态0为东西南北都红灯亮。然后转状态1西绿灯通车，南北红灯亮。过一段时间后，转状态2，东西绿灯灭，黄灯闪几下，
5、南北还是红灯。再转状态3，南北绿灯通车，东西红灯亮。过一段时间后转状态4，南北绿灯灭，闪几个黄灯，东西还是为红灯亮，一段时间后，又循环至状态1。表2.1列出交通信号灯的状态表如下：（其中，1代表灯亮，0代表灯灭）2、对于交通信号灯来说，应该有东西南北共四组灯，但由于同一道上的两组的信号灯的显示情况是相同的，所以只要用两组就行了，因此，采用单片机内部的I/O口上的P1口中的6个引脚即可来控制6个信号灯。3、通过编写程序，实现对发光二极管的控制，来模拟交通信号灯的管理。每延时一段时间，灯的显示情况都会按交通灯的显示规律进行状态转换。4、通过延时时间送显，可以在原有的交通信号灯系
6、统的基础上，增添其倒计时间的显示功能，实现其功能的扩展。2.2单片机交通控制系统的功能要求本设计能模拟基本的交通控制系统，用红绿黄灯表示禁行，通行和等待的信号发生，还能进行倒计时显示，车流量检测及调整，交通违规处理和紧急处理等功能。2.2.1倒计时显示倒计时显示可以提醒驾驶员在信号灯灯色发生改变的时间、在“停止”和“通过”两者间作出合适的选择。驾驶员和行人普遍都愿意选择有倒计时显示的信号控制方式，并且认为有倒计时显示的路口更安全。倒计时显示是用来减少驾驶员在信号灯色改变的关键时刻做出复杂判断的1种方法，它可以提醒驾驶员灯色发生改变的时间，帮助驾驶员在“停止”和“通过”两者间
7、作出合适的选择。2.2.2时间手动设置除系统根据车流量自动控制调整，也可以通过键盘进行手动设置，增加了人为的可控性，避免自动故障和意外发生，并再紧急状态下，可设置所有灯变为红灯。键盘是单片机系统中最常用的人机接口，一般情况下有独立式和行列式两种。前者软件编写简单，但在按键数量较多时特别浪费I／0口资源，一般用于按键数量少的系统。后者适用于按键数量较多的场合，但是在单片机I／0口资源相对较少而需要较多按键时，此方法仍不能满足设计要求。本系统要求的按键控制不多，且I／0口足够，可直接采用独立式。2.3单片机交通控制系统
