【正文】 泰 山 學 院 本科 畢業(yè)設計 基于單片機的 交通流量感應式交通燈 所 在 學 院 機械與工程 學院 專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化 申請學士學位所屬學科 工科 年 級 二 ○○ 九 級 學 生 姓 名 、 學 號 尹彥柏 2021170113 指導教師姓 名、職稱 許 振 保 講 師 完 成 日 期 二○一三年五 月 摘要 摘 要 隨著社會的進步，科技的進步使人們的生活水平逐步提高，各種方便人們生活的自動控制系統(tǒng)進入了人們的生活，以單片機為核心的產(chǎn)品越來越多，這標志了自動控制系統(tǒng)成為了數(shù)字化時代的一員。 本設計主要從單片機的應用上來實現(xiàn)十字路口交通燈智能化的管理，用以控制過往車輛的正常運作。利用 單片機作為控制系統(tǒng)，使紅綠黃燈按指定時序按不同時間循環(huán)點亮，并增添了 主從道模式和普通模式的 傳感器 自動檢測與轉換， 蜂鳴器對闖紅燈行人的自動檢測與聲音警示，信號燈轉換時間的自動倒計時并進行LED 顯示等附加功能，使交通燈發(fā)揮更加人性化、智能化與自動化的作用，為 建立智能、安全、高效的指揮交通秩序 而服務 。 關鍵詞 ：交通燈 ， MSC51， 單片機 ， 自動檢測 摘要 ABSTRACT Along with the progress of the society, the progress of science and technology make people39。s life level gradually improve, a variety of convenient automatic control system of people39。s life has entered people39。s lives, with the single chip processor as the core product more and more, this marks the automatic control system became a member of the digital age. This design mainly from the MCU application up to achieve intelligent traffic lights at an intersection management, to control the vehicles normal operation. Microcontroller as the control system, make the red, green and yellow lights lit according to specified sequence according to different time cycle, and added a masterslave mode and normal mode sensor automatic detection and conversion, a buzzer for running a red light pedestrian automatic detection and warning of sound and light conversion time of additional features such as automatic countdown and LED display, traffic lights play a more humane, intelligent and automation for a smart, safe and efficient traffic order and service. Keywords: traffic light ,MSC51, SCM, automatic checking 目錄 目 錄 1 引言 ............................................................1 交通燈控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及發(fā)展前景 ............................1 單片機交通控制系統(tǒng)設計 .......................................2 單片機交通控制系統(tǒng)的功能要求 ..................................4 倒計時顯示 ..................................................4 時間的設置 ..................................................4 緊急處理 ....................................................4 普通模式和主從模式的切換功能 ................................5 蜂鳴器報警 ..................................................5 單片機交通控制系統(tǒng)的基本構成及原理 ............................5 設計思路 ......................................................6 2 系統(tǒng)硬件電路的設計 .............................................8 系統(tǒng)硬件總電路構成。 ..........................................8 工作原理 ......................................................9 局部電路圖 ..................................................10 按鍵電路 ...................................................10 發(fā)光二極管電路 .............................................11 八段 LED 數(shù)碼管 ............................................12 車流量檢測電路及模擬 .......................................13 3 系統(tǒng)軟件程序的設計 .............................................15 程序主體設計流程 .............................................15 子程序模塊設計 ...............................................15 狀態(tài)燈顯示及判斷 ...........................................15 LED 倒計時顯示 ..........................................17 緊停及調整時間中斷子程序 ...............................19 車流量檢測中斷服務子程序 .................................20 系統(tǒng)軟件調試 ...............................................22 4 結束語 ........................................................24 附錄 .............................................................25 參考文獻 ........................................................32 致謝 .............................................................33 泰山學院 本科 畢業(yè)設計 1 1 引言 交通燈控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及發(fā)展前景 今天 , 安裝在各個道 路交叉 口上 的 紅綠燈 交通指揮系統(tǒng) , 已經(jīng)成為疏導交通車輛最常見和最有效的 手段 , 而 這一技術早在 19 世紀就已經(jīng)出現(xiàn)。 1858 年 , 在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅、藍兩色的機械扳手式信號燈 , 用以指揮馬車通行 , 這是世界上最早的交通信號燈。 在燈的腳下，一名手持長桿的警察隨心所欲地牽動皮帶轉換提燈的顏色。后來在信號燈的中心裝上煤氣燈罩 ，它的前面有兩塊紅、綠玻璃交替遮擋。 初期的交通燈由于功能能不顯著，性能不穩(wěn)定等諸多問題，經(jīng)歷了一個坎坷的發(fā)展歷程。 而 第一盞名副其實的三色燈 (紅、黃、綠三種標志 )于 1918 年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安 裝在紐約市五號街的一座高塔上，由 于它的誕生，使城市交通大為改善 ，隨著工業(yè)革命的 逐漸 深入，投影器交通燈也 演變成 了 現(xiàn)在的交通信號燈控制系統(tǒng) , 紅燈亮表示“停止” , 綠燈亮表示“通行” , 黃燈是警告信號。信號燈的出現(xiàn) , 使交通得以有效管制 , 對于疏導交通流量、提高道路通行能力減少交通事故有明顯效果。 目前，我國許多大中城市的交通壓力都非常大。部分交通路口的信號燈工作時間不合理，交通違章或肇事記錄不確切 并引發(fā)諸多問題，不能充分擔負起交通監(jiān)控指揮的功能 。所以，改善 現(xiàn)有交通系統(tǒng) 的工作模式，適當增加一些附加功能，對于提高現(xiàn)有交通系統(tǒng)的工作效率，加強交通 路口的信號燈控制和安全狀況的監(jiān)控具有 非常重要的 意義 。 近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，電子器件也隨之廣泛應用，其中單片機也不斷深入人民的生活當中。 利用單片機 AT89C51 作為核心元件 ，實現(xiàn) 通過信號燈對路面狀況的智能檢測與控制。 從一定程度上解決了交通路口堵塞、車輛停車等待時間不合理、急車強通等問題。系統(tǒng)具有結構簡單、可靠性高、成本低、實時性好、安裝維護方便等優(yōu)點，有廣泛的應用前景。 泰山學院 本科 畢業(yè)設計 2 單片機交通控制系統(tǒng)設計 交通燈的控制方式很多，本系統(tǒng)主要是以 89C52 為核心來設計交通控制系統(tǒng)，單片機外接六個發(fā)光二極管交 替發(fā)光來表示交通燈的紅綠燈的交換，另外用四個數(shù)碼管來倒計時各個發(fā)光二極管亮的時間，除此之外，本設計還采用個開關按鈕來實現(xiàn)一系列擴展功能，如紅綠燈亮的時間的長短的切換，復位，緊急情況下的檢測，顯示車流量和闖紅燈的人數(shù)，為了合理的管理和調度，本設計增加了一個光電傳感器來檢測車流量，按照南北與東西方向車流量的大概比值確定車流量的相對大小，并對紅綠燈時間作出適當?shù)男薷?，達到自動調節(jié)交通流量的目的。 圖 1 交通燈循環(huán)圖 黃燈 紅燈 綠燈 泰山學院 本科 畢業(yè)設計 3 圖 2 交通狀態(tài) 通過具體的路口交通燈狀態(tài)的演示分析我們可以把這四個狀態(tài)歸納如下： ◆東西方向紅燈滅，同時綠燈亮，南北方向黃燈滅，同時紅燈亮，倒計時 20秒。此狀態(tài)下，東西向允許通行，南北向禁止通行。 ◆東西方向綠燈滅，同時黃燈亮，南北方向紅燈亮，倒計時 5 秒。此狀態(tài)下，除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉換。 ◆南北方向紅燈滅，同時綠燈亮，東西方向黃燈滅，同時紅燈亮，倒計時 20秒。此狀態(tài)下，東西向禁止通行，南北向允許通行。 ◆南北方向綠燈滅，同時黃燈亮， 東西方向紅燈亮，倒計時 5 秒。此狀態(tài)下，除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉換。 下面我們可以用圖表表示燈狀態(tài)和行止狀態(tài)的關系如下： 表 1 交通狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài) 狀態(tài) 1 狀態(tài) 3 狀態(tài) 4 狀態(tài) 6 東西向 禁行 等待變換 通行 等待變換 南北向 通行 等待變換 禁行 等待變換 東西紅燈 1 1 0 0 東西黃燈 0 0 0 1 東西綠燈 0 0 1 0 南北紅燈 0 0 1 1 南北綠燈 1 0 0 0 南北黃燈 0 1 0 0 東西南北四個路口均有紅綠黃 3 燈和數(shù)碼顯示管 2 個，在 任一個路口，遇紅 泰山學院 本科 畢業(yè)設計 4 燈禁止通行，轉綠燈允許通行，之后黃燈亮警告行止狀態(tài)將變換。狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài)如表 1 所示。 說明： 0 表示滅， 1 表示亮。 單片機交通控制系統(tǒng)的功能要求 本設計能模擬基本的交通控制系統(tǒng)，用紅綠黃燈表示禁行，通行和等待的信號發(fā)生，還能進行倒計時顯示，通行時間調整和緊急處理等功能。 倒計時顯示 倒計時顯示可以提醒駕駛員在信號燈燈色發(fā)生改變的時間、在“停