基于单片机的智能交通信号系统设计

基于单片机的智能交通信号系统设计

一、选题简介、意义

选题简介：

随着社会的发展，国内的交通也越来越发达，这也标志着我们应该重视对交通的管理。对于复杂的城市交通管理，为了人们的安全，保证正常的交通秩序，我们需要在十字路口的位置设置一个交通灯，以便于车辆和行人安全通过十字路口。现在的交通灯一般设置在十字路口，在明显的地方用红、黄、绿三种颜色的指示灯，再加上一个倒计时的时间显示来控制车辆和行人的通过，其中红灯亮表示该道路禁止通行；黄灯亮表示该道路上未通过停车线的车辆和行人停止通行，已经通过停车线的车辆和行人继续通行；绿灯亮表示该条道路允许通行；夜晚的时候将交通灯设置成夜间模式，黄灯闪烁提示着司机安全通行。

选题意义：

许多地方的车辆的通行流量是不确定的，有的路口在不同的时间段是有很大差异的，一般都会出现绿灯方向几乎没有什么车辆通行，而红灯方向却排着长队在等待通行。像是这种情况就需要一种能够根据实际的通过车流量的变化情况来自动调节交通灯的相应时间。与一般的交通灯相比，智能交通灯更具有人性化、智能化、创新化等众多优点，不但拥有红黄绿三种等切换时候的倒计时提醒，同时在状态切换时候有提示音发出，尤其重要的是，拥有紧急按钮，能够在按下按钮后，让特殊车辆通行。因此智能交通灯的研究现在研究成为世界各国的研究热点之一。同时考虑到单片机具有物美价廉、其功能齐全并且强大、使用方便灵活、可靠性高等的优点，所以我将利用单片机设计一个智能交通灯，来实现一个十字路口的交通控制。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

课题研究：

这次的课题是设计一个智能交通灯，用单片机对其进行控制，其中分为东西和南北两个方

向；其中交通灯的时间用数码管来显示进行倒计时；并且设有复位按钮和紧急按钮，当按下紧急按钮的时候，允许紧急车辆优先通过，这个时候东西方向和南北向的交通灯均为红灯，以便让紧急车辆通过，车辆通过后，交通灯恢复中断前的状态，也可以根据车流量的多少自动调节红绿灯的时间；在夜间还可以将交通灯设置成夜间模式。在红黄蓝等切换的时候能够有声音提示音发出。

主要研究的内容：

1、完成资料整理；

2、硬件电路设计；

3、程序设计与调试；

4、电路图绘制；

5、电路仿真；

6、按要求撰写不少于12000字的毕业设计说明书（论文）。

要解决的问题：

（1）本设计所提供的电源和显示模块的选择。

（2）解决单片机怎样接收信号实现交通灯状态切换。

（3）解决如何在显示模块上实现红绿黄灯切换时候倒计时。

（4）解决如何紧急按钮对特殊车辆的同行。

（5）如何软件程序编写，原理图设计。

预期目标：

(1)对电源、显示模块、控制核心进行选择。

(2)绘制电路图，完成仿真系统设计。

(3)设计软件，并将软硬件结合分析，调试。

（4）完成本设计的相关论文。

研究步骤：

1．对本设计进行分析，选择元器件并论证确定。

2．对总体方案设计，画出系统设计

3．对本设计的硬件电路进行设计分析，包括显示模块、按键模块、单片机模块和报警模块

4．对本设计进行软件设计，包括处理程序、状态灯控制程序、LED灯显示程序、消抖动延时程序、次状态判断及处理程序、紧停或违规判断程序、中断服务子程序等，绘制系统主流程图。

5．对本设计进行仿真，调试。

6．软硬件结合调试，分析问题。

研究方法、措施：

1．网上查阅关于单片机控制类程序编程。

2．询问老师，设计报警系统。

3．图书馆查阅单片机相关书籍。

一、引言 1

（一）研究背景 1

（二）研究意义 1

（三）研究内容 1

二、方案论证 2

（一）总体方案设计 2

（二）方案论证 2

1、控制系统的选择 2

2、按键模块 3

3、状态显示模块 3

4、模拟红黄绿灯模块 3

（三）系统各个模块的最终方案 4

三、硬件系统的设计 4

（一）单片机的确定以及最小系统电路设计 4

（二）电源电路设计 5

（三）按键电路设计 6

（四）倒计时显示模块设计 7

（五）发光二极管控制电路 8

四、系统软件设计 9

（一）控制要求 9

（二）程序流程 9

（三）按键采集子程序设计 10

（四）显示子程序设计 11

（五）系统程序下载 11

五、电路仿真 12

（一）仿真绘图 12

（二）电路仿真 12

（三）系统程序编写 13

六、系统调试 13

（一）实物焊接与组装 13

（二）调试的注意事项 14

（三）软件调试 14

1、数码管显示数字不正确 14

2、发光二极管红黄绿变换时间不对 15

（四）制作问题 15

1、上电以后南北方向的信号指示灯不亮15

2、烧入程序后数码管不显示15

结论 16

致谢 16

参考文献 17

附录1电路图 18

附录2交通灯源程序19

一、引言

（一）研究背景

随着社会的发展以及人们生活水平不断的提高，电子产品逐渐走入人们生活中来。电子行业的发展也从手机、电脑等基本的通信娱乐产品慢慢的广泛化的发展，越来越多电子产品步入人们的周边。为了满足人们出行交通安全有序需求，交通灯的研制不但在其外观功能上有着不断地创新和改进，只有红黄绿三色显示的交通灯已经不能满足，在这不断地行业竞争下推动，智能交通信号灯也不断地更新换代。

交通灯是日常生活不可缺少的部件，犹如鱼离不开水一样，如果人们离开了交通灯，马路上将会一片混乱，人来人往，毫无秩序。然而，随着生活的改善，越来越多的汽车、电瓶车等交通工具被使用，产生的道路拥堵现状也随之而来。传统交通灯虽然解决了这一问题，但是过多的人流和突发情况下无紧急按钮也无法很好解决拥堵这一问题。所以，为了方便快捷、安全、道路井然有序，设计出一款能拥有倒时计数、紧急按钮的智能交通灯系统迫在眉睫。

（二）研究意义

在设计之前，就对造成车祸原因进行调查了。在调查后，经过分析总结出来，超过百分之70的原因是因为大多交通灯无时间倒计时显示、无紧急按键。所以，设计出一款有紧急按钮的系统，但是受到很多方面的限制，比如，投入成本过高、控制的时候灵活性限制、线布局繁琐等。针对现状，设计了以单片机AT89C52为核心，用数码管显示倒计时，用四组发光二极管轮流来模拟十字路口，通过按键来操控交通灯的紧急模式、夜间模式。不但满足了交通流量大所需，同时成本低，布线简单。所以，设计出一种以单片机作为核心的智能交通信号灯是非常必要的。

（三）研究内容

对于整个设计的规划，需要我对于以下的几个方面内容来进行着重的研究与讨论：

1.论文概述了当前市场所存的交通灯的现状以及他的主要弊端，提出本设计基于单片机的智能交通灯的研究意义和商场前景。

2.论文介绍主要硬件选择的论证，硬件电路的设计、电路图的绘制、实物的焊接工作。

3.论文介绍了硬件系统中涉及到的主程序和构成主程序的一些子程序。

4.论文介绍了模块的主要原理，通过单片机为核心，运用数码管显示倒计时，发光二极管模拟红黄绿三灯。

参考文献

[1] 刘勇.数字电路[M].电子工业出版社.2004

[2] 杨子文.单片机原理及应用[M].西安电子科技大学出版社.2006

[3] 刘华东.单片机原理与应用（第2版）[M].电子工业出版社.2006.8

[4] 胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].清华大学出版社，2006.

[5] 沈精虎.电路设计与制版Protel99入门与提高[M].人民邮电出版社，2004.