【正文】 交通信號控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄第一章 緒論 1 選題目的 1 選題背景及意義 1 交通信號燈 1 交通燈的發(fā)展史 2第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖及主要思想 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想 4第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 7 總體設(shè)計(jì)及功能描述 7 單片機(jī)簡介 7 單片機(jī)概述 7 單片機(jī)發(fā)展歷史 8 單片機(jī)發(fā)展趨勢 8 單片機(jī)的特點(diǎn) 9 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 10 單片機(jī)AT89S52簡介 10 AT89S52功能特性描述 10 AT89S52功能引腳說明 11 單片機(jī)最小系統(tǒng) 13 信號燈控制電路 14 信號燈控制電路圖 15 信號燈控制電路的設(shè)計(jì)原理 15 信號燈控制端口設(shè)計(jì) 15 數(shù)碼管控制電路 17 數(shù)碼管控制電路圖 17 數(shù)碼管控制電路設(shè)計(jì)原理 18 數(shù)碼管的簡介 18第四章 PCB設(shè)計(jì) 21 PROTEL99SE軟件的介紹 21 交通燈原理圖 21 新建設(shè)計(jì)文檔 21 電路圖設(shè)計(jì) 21 電路板設(shè)計(jì)流程 22 印制板的繪制 22第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 25 匯編語言與C語言的比較 25 Keil C51uVision 集成開發(fā)環(huán)境 25 程序設(shè)計(jì)思路 26 交通燈設(shè)計(jì)程序 27第六章 調(diào)試 33 硬件調(diào)試 33 在硬件調(diào)試中出現(xiàn)的問題 35 軟件調(diào)試 35 軟硬件聯(lián)調(diào) 35第七章 結(jié)束語 37致謝 39參考文獻(xiàn) 41附錄A：系統(tǒng)硬件電路圖 43附錄B：PCB版圖 45附錄C：系統(tǒng)實(shí)物圖 47第一章 緒論 2第一章 緒論 選題目的本課題是設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號燈控制電路，通過本設(shè)計(jì)了解掌握交通信號控制電路的工作原理，進(jìn)而研究電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)方法。通過對交通信號燈控制電路的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試，熟練掌握各種電子測量儀器、儀表的正確使用方法，熟悉掌握數(shù)字邏輯電路原理及各類型數(shù)字單元的工作原理、電路形式、調(diào)試方法、整機(jī)電路統(tǒng)調(diào)技巧等方面知識；同時(shí)，通過對系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果的理論分析，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的工作能力，對加強(qiáng)數(shù)字邏輯電路原理與技術(shù)方法的掌握，得到全面的、系統(tǒng)的訓(xùn)練，為今后從事本專業(yè)工作奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。 選題背景及意義在現(xiàn)代城市中，人口和汽車日益增長，市區(qū)交通也日益擁擠，人們的安全問題也日益重要。因此，紅綠交通信號燈成為交管部門管理交通的重要工具之一。有了交通燈人們的安全出行有了很大的保障。自從交通燈誕生以來，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn)，設(shè)計(jì)方法也開始多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化。尤其是近幾年來，隨著電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子電路分析和設(shè)計(jì)方法有了很大的改進(jìn)，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化也已經(jīng)成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中不可缺少的工具和手段，這些為交通燈控制電路的設(shè)計(jì)提供了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。 交通信號燈道路交通信號燈是交通安全產(chǎn)品中的一個(gè)類別，是為了加強(qiáng)道路交通管理，減少交通事故的發(fā)生，提高道路使用效率，改善交通狀況的一種重要工具。適用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信號控制機(jī)控制，指導(dǎo)車輛和行人安全有序地通行。 交通信號燈的種類有:機(jī)動(dòng)車道信號燈,人行橫道信號燈,非機(jī)動(dòng)車道信號燈,方向指示信號燈,移動(dòng)式交通信號燈,太陽能閃光警告信號燈,收費(fèi)站天棚信號燈。LED（發(fā)光二極管）是近年來開發(fā)生產(chǎn)的一種新型光源，具有耗電?。娏髦挥?0～20mA）、亮度高（光強(qiáng)可達(dá)上萬個(gè)mcd）、體積小（直徑最小可達(dá)3mm）、重量輕（一顆發(fā)光二極管僅重零點(diǎn)幾克）、壽命長（平均壽命10萬小時(shí)）等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)已逐步代替白熾燈、低壓鹵鎢燈制作道路交通信號燈。 交通燈的發(fā)展史當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。 1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅、藍(lán)兩色的機(jī)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。1868年，英國機(jī)械工程師納伊特電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，1914年始安裝于紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。 1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。 信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國《道路交通和道路標(biāo)志信號協(xié)定》對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 6第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)當(dāng)前，大量的信號燈電路正向著數(shù)字化、小功率、多樣化、方便人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，多值化方向發(fā)展隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。這些城市紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)完成初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點(diǎn)，也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路與普通道路耦合處交通狀況的制約。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)檢測、交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案采用單片機(jī)控制交通信號，不僅可以簡化電路結(jié)構(gòu)、降低成本、減小體積。城市交叉路口，每邊（共4邊）都設(shè)置紅、綠、黃色信號燈，紅燈亮表示禁止通行；綠燈亮表示可以通過；在綠燈亮轉(zhuǎn)變?yōu)榧t燈亮之前，先要求黃燈亮幾秒鐘，以便讓交叉路口停車線以外的車輛停止運(yùn)行，而交叉路口停車線以內(nèi)的車輛快速通過交叉路口。每一邊的紅、綠、黃色信號燈亮的順序是紅→綠→黃→紅→綠→黃……。南北向紅燈亮?xí)r，對應(yīng)東西向的綠燈亮、黃燈亮；南北向綠燈亮、黃燈亮?xí)r，對應(yīng)東西向的紅燈亮。這樣就要求紅燈亮的時(shí)間，應(yīng)等于綠燈亮與黃燈亮的時(shí)間之和。紅、綠、黃色信號燈亮的時(shí)間，要求采用倒計(jì)時(shí)的方式，用十進(jìn)制數(shù)字顯示出來。當(dāng)使兩條路線交替地成為放行線和禁行線時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)交通控制。在十字路口，其交通控制的原則是：東西,南北兩干道交于一個(gè)十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換，且黃燈燃亮?xí)r間為東西，南北兩干道的公共停車時(shí)間。在交通燈系統(tǒng)的管理中，用發(fā)光二極管模擬交通信號燈，用邏輯電平開關(guān)模擬控制開關(guān)。實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的是設(shè)計(jì)出一個(gè)30秒與25秒的倒計(jì)時(shí)過程?？梢杂袃煞N方案參考：■方案一：采用延時(shí)函數(shù)；■方案二：采用中斷系統(tǒng)計(jì)數(shù)；分析：延時(shí)函數(shù)不夠中斷計(jì)數(shù)精確，并且采用延時(shí)函數(shù)不但程序夠繁，而且很難實(shí)現(xiàn)同時(shí)控制顯示，交通燈和流水燈模塊，因此可以使用中斷系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)時(shí)，這樣不但可以計(jì)數(shù)精確，而且程序相對比較簡單。設(shè)計(jì)情況如下： ⑴設(shè)計(jì)系統(tǒng)是以AT89S52為主要控制核心控制交通燈的紅綠轉(zhuǎn)換和各個(gè)燈所點(diǎn)亮?xí)r間的倒計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)。⑵實(shí)現(xiàn)紅、綠、黃燈的循環(huán)控制。要實(shí)現(xiàn)此功能需要表示三種不同顏色的LED燈，用軟件實(shí)現(xiàn)。⑶用數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)。利用動(dòng)態(tài)顯示，串行并出實(shí)現(xiàn)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖及主要思想 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖 P1AT89S52 P0 電源復(fù)位部分振蕩電路紅綠交通燈倒計(jì)時(shí) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想（1）通過AT89S52單片機(jī)P1設(shè)定交通燈初始時(shí)間輸入到紅綠燈處,顯示紅綠燈的轉(zhuǎn)換。（2）由AT89S52單片機(jī)的定時(shí)器每秒鐘通過P0口送信息，數(shù)碼管顯示每個(gè)燈的點(diǎn)亮?xí)r間。（3）AT89S52通過設(shè)置各個(gè)信號燈綠、紅、黃的時(shí)間分別為25秒、30秒、5秒循環(huán)由AT89S52的 P0口輸出。（4），當(dāng)按下復(fù)位按鈕時(shí)就對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位設(shè)置。（5）紅綠黃燈按照單片機(jī)內(nèi)程序所設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并循環(huán)。 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 20第三章 硬件電路設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，要考慮的方方面面很多，除了實(shí)現(xiàn)交通燈基本功能以外，主要還要考慮如下幾個(gè)因素：①系統(tǒng)穩(wěn)定度；②器件的通用性或易選購性；③ 軟件編程的易實(shí)現(xiàn)性；④系統(tǒng)其它功能及性能指標(biāo)；因此硬件設(shè)計(jì)至關(guān)重要?，F(xiàn)從各功能模塊的實(shí)現(xiàn)逐個(gè)進(jìn)行分析探討。 總體設(shè)計(jì)及功能描述本設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89S52為控制核心，共分以下幾個(gè)部分：單片機(jī)控制系統(tǒng)、信號燈控制電路和數(shù)碼管控制電路等。u 單片機(jī)作為整個(gè)硬件系統(tǒng)的核心，它既是協(xié)調(diào)整機(jī)工作的控制器，又是數(shù)據(jù)處理器。它由單片機(jī)時(shí)鐘電路復(fù)位電路等組成。u 信號燈控制電路指示采用綠、黃、紅LED發(fā)光管，用三種顏色指示車輛放行、暫停、禁止，形象直觀。u 系統(tǒng)采用雙位數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，最大顯示數(shù)字99。 單片機(jī)簡介 單片機(jī)概述單片機(jī)是一種集成電路芯片。它采用超大規(guī)模技術(shù)將具有數(shù)據(jù)處理能力的微處理器(CPU)、存儲器（含程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM）、輸入、輸出接口電路(I/O接口)集成在同一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)即小巧又很完