交通灯控制系统毕业设计.doc
摘要：近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过PA口输出，显示时间直接通过8255的PC口输出至双位数码管）；车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。关键词：单片机 交通灯 闯红灯 检测车流量第一章 绪论当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，1914年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968年，联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。第二章 单片机单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。 通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。 单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。第三章 显示原理当定时器定时为1秒时程序跳转到时间显示及信号灯显示子程序，它将依次显示灯号时间，同事一直显示信号灯的颜色，这时在返回定时子程序时一秒，在显示黄灯的下一秒时间，这样一次把所有的灯色的时间显示完后再重新给时间计数器赋初值， LJMP TO INT ORG 0013H MAIN:MOV SP,#50H MOV IE,#8EH MOV TMOD,#51H MOV TH1,#00H MOV TL1,#00H SETB TR1 SETB EX1 MOV DPTR,#0003H MOV A,#80H MOVX DPTR,A AGAIN: JB P3.1,N0 MOV A,P1 JB P1.7,RED MOV R0,#00H MOV R0,A MOV R3,A LCALL DISP1 LCALL DELAY AJMP AGAIN RED: MOV A,P1 ANL A，#7FH MOV R7,#00H MOV R7,A MOV R3,A LCALL DISP1 LCALL DELAY AJMP AGAIN NO: SETB TR0 MOV 76H,R7 N00: MOV A,76H MOV R3,A MOV DPTR,#0000H MOV A,#0DDH MOVX DPTR,A NO1:JB P2.0,B0 NO2:SETB O3.0第四章 时间显示和设置时间显示大部分采用LED显示，LED的显示分为静态显示和动态显示，交通灯设计中最少要采用8个LED来显示，6个LED显示实时时间显示，2个LED用来倒计时显示。如果采用静态显示连线太多而且复杂，所以采用动态显示。而对时间的设置在系统硬件上一般采用按键来实现。无论是LED显示成是按键设置时间都是人-机通道配置，用来实现人机互交，对于可编程序I/O接口的扩展可以采用8155芯片也可采用82C79芯片，因为82C79芯片是专门管理键盘和LED的芯片，它内部已经实现对按键位置码到键值的转换过程，而且82C79芯片对LED的控制也很方便，在试验箱的硬件上内部连接线已经实现，所以采用82C79芯片来实现时间显示和设置的控制。第五章 世界上对交通灯未来的发展（1）目前就有交通灯电子眼：电子眼采用感应线来感应路面上的汽车传来的压力，通过传感器将信号采集到 中央处理器，送寄存器暂存（该数据在一个红灯周期内有效）； 在同一个时间间隔内（红灯周期内），如果同时产生两个脉冲信号，即视为 “有效”，简单的说，就是如果当时红灯，你的头轮子过线了，而后轮子没出线，则只 产生了一个脉冲，在没有连续的两个脉冲时，不拍照； 有些情况是：有的人开车前轮越过线了，怕被拍到，于是他又倒一下车，回到线内，结果还是被照了,什么原因？就是因为一前一后的，产生了“一对”脉冲信号（这一对脉冲是在同一个红灯周期内产生的）。（2）未来的LED交通信号灯的发展： 交通领域应用的LED产品主要有红、绿、黄信号指示，数位计时显示、箭头指示等。产品要求白天高强度环境光时，要亮，晚上亮度要降低一些，避免刺眼。LED交通信号指挥灯的光源由多个LED组成，所要光源设计时就要考虑多个焦点，因此在设计中就要考虑如何避免这种缺陷的出现，如果光学设计过于简单，信号灯的光分布主要是靠LED本身的视角来保证，那么对LED本身光分布的要求以及安装要求都比较严格，否则这种现象就会十分明显。第六章设计要求当前交通灯的缺点：没有自动调整亮灯时间长短的功能。譬如说，它不能自动感应该地区的交通情况，就不能在塞车的时候该交通灯能自行控制红、黄与绿等的亮灯时间长短。而本文主要从单片机的应用上来实现十字路口交通智能化的管理，用以控制过往车辆的正常运作。也没能解决上面所讲的问题，但能够满足一般正常的使用。第七章 结论本系统就是充分利用了8051的I/O引脚。系统采用MSV-51系列单片机Intel8051和可编程并行I/O接扣芯片为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示；车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码光显示。系统不足之处不能控制车的左、右转、以及自动根据车流量改变红绿灯时间等。这是由于本身地位以及车流量情况所定，如果有需要可以设计扩充原系统来实现。比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的最大优点在于缓慢滞流现象，也会出现空道占时的情形，提高了公路交通通行率，较全球定位系统而言成本更低。特别适合繁忙的，为立交的交通路口。单片机具有体积小，功能强，成本低，应用面广泛等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机，目前，一个学习与应用单片机的高潮在全社会大规模的兴起。学习单片机的最有效的方法就是理论与实践并重。 通过这次毕业设计，使我得到了一次专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。参考文献：1张毅坤,单片微型计算机原理及应用,西安电子科技大学出版社,19982余锡存,曹国华,单片机原理及接口技术【M】.陕西:西安电子科技大学出版社,2000.73雷丽文,等.微机原理与接口技术【M】.北京:电子工业出版社,1997.25胡汉才,单片机原理及其接口技术。清华大学出版社，2008
