AT89C52单片机完成数字交通灯的毕业设计.docx
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AT89C52单片机完成数字交通灯的毕业设计
河南工业职业技术学院
HenanPolytechnicInstitute
毕业设计（论文）
题目数字交通灯
班级
姓名
学号
指导教师
说明：
一、毕业设计（论文）要求：
1.毕业设计（论文）必须打印或者用钢笔书写，且符合下列次序：
（1）毕业设计（论文）题目
（2）目录（3）内容提要（200字左右，提倡用英文书写）（4）引言（5）正文（6）参考文献（7）附录。
2.文字通顺，语言流畅，书写工整，无错别字。
3.绘图要求整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须用工程字书写，提倡用计算机绘图。
4.曲线图表要求用曲线、图表、线路图、流程图、程序框图、示意图等不准徒手画，必须按国家规定标准或工程要求绘制。
5.毕业设计说明不少于15000字，毕业论文不少于6000字。
二、毕业设计（论文）成绩评定：
毕业论文和答辩成绩采用五级分制：
优秀、良好、中等、及格、不及格。
毕业设计成绩由答辩小组结合毕业论文、答辩成绩采用五级分制综合评定。
数字交通灯毕业设计任务书
一、设计任务：
用89C52A作为主控芯片，通过C语言编些程序，用LED代替各个路口交通灯，通过keil和Proteus联合调用来实现对十字路口交通灯控制系统的模拟。
二、设计内容:
设计内容：
用keil编写C程序，通过软件延时实现交通灯控制;在Proteus中设计出电路图，其中各个路口交通灯用led模拟，计时器用八段数码管显示;z最后通过keil和Proteus联合调用实现交通灯的模拟。
设计效果:
软件延时控制南北（A﹑C）路口红灯亮65s0，东西（B﹑D）路口绿灯亮60秒；然后南北（A﹑C）路口不变，东西（B﹑D）路口绿灯闪5下，然后南北东西路口黄灯亮；再变为南北（A﹑C）路口绿灯亮60s，东西（B﹑D）红灯亮65s秒；然后南北（A﹑C）路口绿灯闪5下，再黄灯亮，B﹑D不变。
再循环······。
并将绿灯剩余时间显示在LED上（该项编程可将其结果显示在计算机屏幕上代替）。
如下图
十字交通灯模拟图
三、设计要求：
（1）.设计硬件原理图（印制版图），
（2）.制作实物或软件仿真或实验板上模拟，任选一种；
（3）.设计软件流程图；
（4）.编程并调试；
（5）.软硬件综合调试。
摘要
交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。
要保证高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的科技手段加以实现。
本文在对目前交通控制进行深入分析的基础上，用89C52A作为主控芯片，通过C语言编些程序，用LED代替各个路口交通灯，通过Keil和Proteus联合调用来实现对十字路口交通灯控制系统的模拟。
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。
单片机的交通灯控制系统由89c52a单片机、交通灯显示、LED倒计时等模块组成，即选用了LED灯和双位数码管来模拟显示的交通灯切换状态。
系统为基本交通灯功能，另外还具有可倒计时显示等相关功能。
本设计主要做了如下几方面的工作：
一是确定系统交通控制的总体设计，包括，十字路口具体的通行方案设计以及系统应拥有的各项功能，二是进行硬件电路、显示电路等的设计和基本功能要求。
三是进行软件系统的设计，对于本系统，本人采用单片机汇编语言编写，总体上完成了软件的编写，四是制作实物或软件仿真或实验板上模拟，任选一种，四是编程并调试，软硬件综合调试。
关键词：
交通控制，AT89C52，倒计时显示，C语言设计程
Abstract
Trafficcontrolsystemisamodernsocietywiththelogistics,travelandothertransportationdevelopmentofauniquesetofpublicmanagementsystem.Toensuresafeandefficienttrafficorder,inadditiontothedevelopmentofaseriesoftrafficrules,itmustbethroughsometechnologicalmeanstoachieve.Inthispaper,in-depthanalysisofcurrenttrafficcontrol,basedonamasterwitha89C52Achip,somebyClanguageprogram,insteadofusingLEDtrafficlightsinvariousjunctions,thejointcallbyKeilandProteustoachievecrossroadstrafficlightcontrolsystemthesimulation.
Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnologyinrecentyears,microcontrollerapplicationsaredeepening,anddetectiontechnologyisincreasinglydrivenbytraditionalcontrolupdates.Inreal-timedetectionandautomaticcontrolofmicrocomputerapplicationsystem,themicrocontrollerisoftenusedasacorecomponent,onlythechipisnotenoughknowledge,butalsodependingonthehardwarearchitectureofhardwareandsoftware,tobeimproved.
Microcontrollertrafficlightcontrolsystemconsistsof89c52amicrocontroller,trafficlightdisplay,LEDcountdownmodules,namely,theuseofLEDlightsanddual-bitdigitaltoanalogdisplayofthetrafficlightsswitchstate.Systemasthebasicfunctionoftrafficlights,countdowndisplaymayalsohaveotherrelatedfunctions.
Thisdesignmadethefollowingmainaspects:
First,determinetheoveralltrafficcontrolsystemdesign,including,intersectiondesignandthespecificaccessvariousfunctionsofthesystemshouldhave,andsecond,thehardwarecircuit,displaycircuitdesign,etc.andbasicfunctionalrequirements.Third,thesoftwaresystemdesign,forthissystem,IusedtheMCUassemblylanguage,theoverallcompletionofthesoftwarewaswritten,fouristheproductionofphysicalorsoftwareemulationorsimulationoftheexperimentalboard,alternatively,fourth,programminganddebugging,comprehensivehardwareandsoftwaredebugging.
Keywords:
trafficcontrol,AT89C52,countdowndisplay,Clanguagedesignprocess
引言
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”。
1969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。
第一章单片机概述
1.1单片机交通控制系统的选题背景
随着人口快速的增多，交通工具的爆炸性的发展，以及道路资源的有限性，交通控制就应运而生，在人类的生活、工作环境中，交通扮演着极其重要的角色，人们的出行都无时不刻与交通打着交道。
自18世纪工业革命以来，工业发展带动整个交通运输的发展，从而催生了单独的交通控制学问与管理机构。
交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。
要保证高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的技术手段加以实现。
现代人类科学技术，特别是电子科学技术的发展和成熟能比较好的解决系统建立中硬软件方面要求的技术难题。
目前，交通控制方面的研究能完全实现自动智能化，甚至将整个区域整合成一个统一的系统范围，还能根据正常时段以及特定突发时段的情况进行科学的自动调整。
交通对于社会的工业经济和人们的生活生产中有着十分重要的意义。
随着单片机和传感技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大变化，交通自动监测控制方面的研究有了明显的进展，并且必将以其优异的性能价格比，逐步取代传统的交通控制措施。
1.2单片机交通控制系统选题的现实意义
城市道路交通自动控制系统的发展是以城市交通信号控制技术为前导，与汽车工业并行发展的。
在其各个发展阶段，由于交通的各种矛盾不断出现，人们总是尽可能地把各个历史阶段当时的最新科技成果应用到交通自动控制中来，从而促进了交通自动控制技术的不断发展。
早在1850年，城市交叉口处不断增长的交通就引发了人们对安全和拥堵的关注。
世界上第一台交通自动信号灯的诞生，拉开了城市交通控制的序幕，1868年，英国工程师纳伊特在伦敦威斯特敏斯特街口安装了一台红绿两色的煤气照明灯，用来控制交叉路口马车的通行，但一次煤气爆炸事故致使这种交通信号灯几乎销声匿迹了近半个世纪。
1914年及稍晚一些时候，美国的克利夫兰、纽约和芝加哥才重新出现了交通信号灯，它们采用电力驱动，与现在意义上的信号灯已经相差无几。
1926年英国人第一次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号灯，这是城市交通自动控制的起点。
早期的交通信号灯使用“固定配时”方式实行自动控制，这种方式对于早期交通流量不大的情况曾起过一定的作用。
但随着汽车工业的发展、交通流量增加、随机变化增强，采用以往那种单一模式的“固定配时”方式已不能满足客观需要，于是一种多时段多方案的信号控制器开始出现并逐步取代了传统的只有一种控制方案的控制器。
20世纪30年代初，美国最早开始用车辆感应式信号控制器，之后是英国，当时使用的车辆检测器是气动橡皮管检测器。
车辆感应控制器的特点是它能根据检测器测量的交通流量来调整绿灯时间的长短，使绿灯时间更有效地被利用，减少车辆在交叉口的时间延误，比定时控制方式有更大的灵活性。
车辆感应控制的这一特点刺激了车辆检测器技术的发展。
继气动橡皮管式检测器之后，雷达、超声波、光电、地磁、电磁、微波、红外以及环形线圈等检测器相继问世。
当今在城市道路交通自动控制、交通监测和交通数据采集系统中，应用最广的是环形线圈车辆检测器。
超声波检测器主要在日本等少数国家得到广泛应用。
计算机技术的出现为交通控制技术的发展注入了新的活力，更是实现了以一个城市或者更大地域，而非简单的一个路口的交通总体控制系统。
1952年，美国科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了对交通信号机网的配时方案自动选择式信号灯控制，而加拿大多伦多市于1964年完成了计算机控制信号灯的实用化，建立了一套由IBM650型计算机控制的交通信号协调控制系统，成为世界上第一个具有电子数字计算机城市交通控制系统的城市。
这是道路交通控制技术发展的里程碑。
可以说，在近百年的发展中，道路交通信号控制系统经历了手动到自动，从固定配时到灵活配时，从无感应控制到有感应控制，从单点控制到干线控制，从区域控制到网络控制的长远过程。
交通控制研究的发展，旨在解决人类交通因需求的增多而日益繁重带来的问题，局限于道路建设的暂时不足和交通工具的快速增长，就要使更多的车辆安全高效的利用有限的道路资源，避免因无序和抢行等无控制原因造成的不必要阻塞甚至瘫痪，另外，针对整个交通线路车辆的多少实时调整和转移多条线路的分流也十分必要。
交通网络是城市的动脉，象征着一个城市的工业文明水平。
交通关系着人们对于财产，安全和时间相关的利益。
具有优良科学的交通控制技术对资源物流和人们出行都是十分有价值的，保证交通线路的畅通安全，才能保证出行舒畅，物流准时到位，甚至是生命通道的延伸。
1.3国内外研究现状及其发展
1.3.1国内外交通控制技术
当前世界各国广泛使用的最具代表性却有实施的城市道路交通信号控制系统有英国的TRANSYT与SCOOTS交通控制系统和澳大利亚的SCATS系统。
在信号机的发展历程中，自适应理论一直受到各研究机构的欢迎，比如上面所述的SCOOTS和SCATS系统。
最近几年，国外仍偏向于引进自适应理论来对交通信号控制系统进行研制，特别是美国有十几个大学或研制机构正在研制自适应交通信号控制系统，，具有代表性的有美国亚利桑那大学研制的RHODES。
我国交通领域的发展起步较晚，基本是从新中国建国之后，随着各方面的条件的成熟以及社会发展的要求，才建立及健全交通控制系统的。
城市交通是一个高度综合而又复杂的问题，必须从政策，机构，体制，管理，收费价格，基础设施建设和投资各个方面同时入手解决。
我国城市经济和社会的高速发展使得社会对交通的需求急剧增加。
也对此提出了严峻的挑战，一句城市发展的规划，建设以及运行原照，在广泛借鉴和吸取国外先进经验的基础上，建立并完善适合我国国情的城市交通系统
1.3.2交通控制存在的问题
我国城市交通运输的现状和存在的问题，借鉴国外城市交通管理的先进经验，强调建立城市交通管理体制的重要性，提出加强城市交通研究的交通规划，建立稳定的交通基础设施建设的资金出道，实行公交优先政策，建立先进的交通信息系统等对策。
随着城市机动车增长速度的加快。
1994年卧轨城市机动车保有量已接近500完辆。
20世纪90年代以来，经济的发展加快，从1985年到1995年，机动车增长率达13%左右，近几年更是增多。
然而，在此同时，城市道路建设规模也在加大，我国城市普遍存在道路密度，道路面积率偏低的问题，这是我国城市哟其是大城市有机的一个重要原因。
我国城市道路的密度只有6.8km每平方千米，而在20世纪80年代，世界发达国家就已到达20km每平方千米。
20世纪90年代，我国部分城市道路面积率，北京为5.9%，上海为6.4%，而国外东京为13.8%，巴黎为25%，普遍高于我国。
近几年，国家虽不断加大城市道路建设的力度，但仍赶不上车辆的增长速度，且与世界其他国家相比，差距仍很大。
出租车以及公交的发展运营情况并不尽如人意，虽然车辆和线路长度增长，但运营速度成了瓶颈，新增的运力被运输效率低下所抵消。
交通管理方面水平还欠发展，随着交通需求越来越旺盛，而我国城市中小交通管理和交通安全的现代化设施却做得不足。
在车辆，道路和交通管理系统，城市交通信号控制系统，城市交通管制中应用人工智能技术，信息采集和信息提供技术等方面都与发达国家有很大差距。
近几年，虽然有部分城市研究和引进一些国外先进的交通信号管理系统，但是由于交通管理设施不足等原因，我国交通事故率居高不下。
城市车流行驶速度逐年下降，目前不少城市交通运量年年增长，但运输速度普遍下降，这都源于交通通行不佳。
1.4单片机交通控制系统主要研究的内容
基于整个交通控制系统的发展情况，本设计主要进行如下方面的研究：
用智能，集成，且功能强大的单片机芯片为控制中心，设计出一套十字路口的交通控制系统，以指挥该路口的实时通行状态。
本设计主要做了如下几方面的工作：
一是确定系统交通控制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，在这里，本设计除了有信号灯状态控制能实现基本的交通功能，还增加了倒计时显示提示，键盘可设置等强大功能。
二是进行智能传感器的硬件电路，显示电路等的设计对各器件的选择及连接，大体分配各个器件及模块的基本功能要求。
三是进行软件系统设计，对本系统，本人采用单片机汇编语言编写，对单片机内部结构和工作情况做了充足的研究，了解定时器，总体上完成了软件的编写。
第二章单片机交通控制系统总体设计
2.1单片机交通控制系统通行方案设计
设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。
其具体状态如下图所示。
说明：
黑色表示亮，白色表示灭。
交通状态从状态1开始变换，直至状态6然后循环至状1，周而复始，即如图（图2-1）所示：
直至状态6然后循环至状态1，通过具体的路口交通灯状态的演示分析我们可以把这四个状态归纳如下：
图2-1交通状态
※东西方向（B﹑D）红灯灭，同时绿灯亮，南北方向（A﹑C）黄灯灭，同时红灯亮，倒计时60秒。
然后南北（A﹑C）路口不变，东西（B﹑D）路口绿灯闪5下。
此状态下，东西向允许通行，南北向禁止通行。
※东西方向（B﹑D）绿灯灭，同时黄灯亮，南北方向（A﹑C）红灯灭，同时黄灯亮，倒计时2秒。
此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。
※南北方向（A﹑C）黄灯灭，同时绿灯亮，东西方向（B﹑D）黄灯灭，同时红灯亮，倒计时60秒。
然后南北（A﹑C）路口绿灯闪5下，B﹑D不变。
此状态下，东西向禁止通行，南北向允许通行。
※南北方向（A﹑C）绿灯灭，同时黄灯亮，东西方向（B﹑D）红灯亮，倒计时2秒。
此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。
下面我们可以用图表表示灯状态和行止状态的关系如下：
表2-1交通状态及红绿灯状态
状态1
状态3
状态4
状态6
东西向
通行
等待变换
禁行
等待变换
南北向
禁行
等待变换
通行
等待变换
东西红灯
0
0
1
1
东西黄灯
0
1
0
0
东西绿灯
1
0
0
0
南北红灯
1
0
0
0
南北绿灯
0
0
1
0
南北黄灯
0
1
0
1
东西南北四个路口均有红绿黄3灯和数码显示管2个，在任一个路口，遇红灯禁止通行，转绿灯允许通行，之后黄灯亮警告行止状态将变换。
状态及红绿灯状态如表2.1所示。
说明：
0表示灭，1表示亮。
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。
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”两者间作出合适的选择。
2.3单片机交通控制系统的基本构成及原理
单片机设计交通灯控制系统，可用单片机直接控制信号灯的状态变化，基本上可以指挥交通的具体通行，当然，接入LED数码管就可以显示倒计时以提醒行使者，更具人性化。
图2.2系统的总体框图
据此，本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统，按键设置模块产生输入，信号灯状态模块，LED倒计时模块接受输出。
系统的总体框图如上所示。
键盘设置模块对系统输入模式选择及具体通行时间设置的信号，系统进入正常工作状态，执行交通灯状态显示控制，同时将时间数据倒计时输入到LED数码管上实时显示。
此方案是通过并行接口芯片89c52A和计算机的硬件连接，以及通过软件延时的方法进行软编程，来实现十字路口交通灯的模拟控制。
主控单片机采用一片AT89C52。
根据题目要求，充分利用了单片机灵活控制的优点，发挥其优势功能，采用单片机控制信号灯和数码管的显示，提高了系统的灵活性，设置方便。
利用单片机产生的时钟信号控制交通信号灯达到控制路口通行时间的效果。
第三章系统硬件电路的设计
3.1系统硬件总电路构成及原理
实现本设计要求的具体功能，可以选用AT89C52单片机及外围器件构成最小控制系统，12个发光二极管分成4组红绿黄三色灯构成信号灯指示模块，8个LED东西南北各两个构成倒计时显示模块。
3.1.1系统硬件电路构成
本系统以单片机为核心。
系统硬件电路由单片机、状态灯、LED显示、按键、组成。
其具体的硬件电路总图如图3.1所示。
其中P0，P1，用于送显两片LED数码管，P2用于控制红绿黄发光二极管，XTAL1和XTAL2接入晶振时钟电路，REST引脚接上复位电路，P3.2即INT1东西时间设置键J，，P3.6接南北时间设置键S，P3.7接自动模式选择／返回键F。
3.1.2系统工作原理
系统上电或手动复位之后，系统等待模式选择设置键按下，模式
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