基于十字路口交通灯控制的研究课程设计.doc

单片机原理及接口技术 课程设计 基于十字路口交通灯控制的研究 摘 要 本设计介绍了一种以单片机AT89C51为核心，结合数码管显示屏，12个led灯管，等交通灯。本文详细研究了交通灯的控制部分、显示部分，存储系统的设计方案。以及硬件系统和软件系统的设计。整个过程不需要相关人员的参与，达到方便而实用的效果，提高交通的安全性目的。经过不断的调试和改进本设计能准确的指示交通。且该系统功能强，成本低，为交通服务提供了很大方便，具有很大的应用价值。 关键词：AT89C51单片机；LED灯；数码管显示 目 录 TOC \o 1-3 \h \u HYPERLINK \l _Toc31948 第1章 绪论 l _Toc14282 1.1 选题的目的及意义 l _Toc18082 1.2 设计要求 l _Toc24272 1.3 实用价值与理论意义 l _Toc31636 第2章 硬件设计 l _Toc6926 2.1 硬件功能的设计 l _Toc10812 2.2 硬件原理图 l _Toc1809 第3章 软件设计 l _Toc23582 第4章 仿真结果 l _Toc9539 第5章 课程设计总结 l _Toc23192 参考文献 l _Toc20925 致 谢 l _Toc2702 附 录 l _Toc6730 第1章 绪论 1.1 选题的目的及意义 交通灯是城市交通的重要指挥系统，与人们的日常生活密切相关。随着经济的快速发展，城市中的车辆逐渐增多，交通拥堵和堵塞现象日趋严重，引起交通事故频发，环境污染加剧等一系列问题，因此设计一个灵活、稳定、便捷的多功能交通灯控制系统具有必要性和现实性。 本次设计的意义在于通过对具体的控制系统的设计，掌握微机控制系统设计的一般方法和处理问题的思路，特别是一些常用的技术手段。在实践设计过程中，积累设计经验，开拓思维空间，全面提高个人的综合能力。 1.2 设计要求 利用AT89C51单片机控制交通灯，实现三种情况下的控制： 正常情况下双方向轮流点亮交通灯，如表1-1所示 表1-1 交通灯亮变顺序 1.3 实用价值与理论意义 随着我国城市现代化进程的不断推进，交通问题是影响我国社会经济发展的一个大问题，而城市道路交通问题的核心就是对十字交叉路口交通信号的控制。因此，国外一些发达国家把城市交通信号控制研究的重点放在城市交通干线和区域的控制上，可是控制效果并不明显。人们对十字路口交通信号的控制方法大致有如下两种方式：其一是建立城市交通流的数学模型，提出优化算法，但由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的，所以数学模型难以建立，控制策略中的最优目标也很难实现，且算法复杂、计算量大，实践证明控制效果不理想，实时性较差；二是根据模糊控制的方法，根据十字路口交通的车辆数确定某一相位的绿灯初始时间和绿灯延长时间，对交通灯的控制实现了一定的模糊化，但是在控制过程中相位转换的顺序不变，因而面对我国城市如此复杂的交通系统，难以保证其灵活性和实时性。因此，结合我国城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统是当前的主要任务，以最大限度地减少了十字路口的车辆平均延误时间，提高了路口通行能力，从而达到缓解交通拥挤的目的。 本次设计的模拟交通灯控制系统是以MCS-51系列AT89C51单片机为核心，通过Proteus professional软件进行模拟仿真，完成了交通灯控制系统的基本功能，东西南北四个方向各有红绿黄三只发光二极管，由发光二极管显示红绿黄灯，并且通过按键来实现紧急情况和特殊情况的处理。从而，完成了对十字路口交通运行状态的智能模拟。该系统具有运行可靠，成本低，操作方便，适用性强的特点，可以得到广泛应用。 第2章 硬件设计 2.1 硬件功能的设计 硬件部分由AT89C51单片机、红黄绿LED灯、数码管、电容等部件组成。 1、用二极管显示红绿黄等； 2、用数码管显示十字路口两个方向的剩余时间； 3、用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红绿黄灯交替点亮和熄灭； 2.2 硬件原理图 图2-1 硬件连接图 如图2-1所示： P0.1~P1.7口分别接RX8的9~16引脚，而数码管的a~g分别接RX8的8~2引脚，接RX8的1引脚，从而控制数码管的断选，此数码管为共阳极。P2.1~P2.0分别接数码管的2~1引脚控制数码管的位选。P2.2~P2.4分别接东西方向的绿灯、黄灯、红灯，P2.5~P2.7分别接南北方向的绿灯、黄灯、红灯。 图2-2 芯片AT89C51图 如图2-2所示，本次所用AT89C51相关引脚的介绍： VCC：供电电压。 GND：接地。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内