摘 要
随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大副攀升, 交通拥挤状况也日趋严重，撞车事件屡屡发生，造成了不可避免的人身伤亡和经济损失。交为了改善交通秩序减少交通事故，交通灯起着越来越重要的作用。我利用学过的单片机知识，设计了常见的十字路口和丁字路口交通灯。首先，进行了实际调查，调查了多种路口交通灯,如： 十字路口交通灯、丁字路口交通灯、 BRT交通灯等。由于自己的水平有限，电路器件的缺乏，最终设计并仿真了最常见的十字路口和丁字路口交通灯。实现了功能简单的交通灯控制系统，虽然功能简单，但可以进行设置等功能，如果条件允许我会实现功能较全的交通灯控制系统。本设计中的主控芯片是AT89C52，用Proteus进行了仿真，用Keil 来进行了程序编译，用STC-ICP-V 来进行了程序下载。
关键词：交通灯；单片机；AT89C52
目 录
1 技术知识 ................................................................... 1 1.1 交通灯简介 ............................................................... 1 1.2交通灯的应用 ............................................................. 1 1.3 交通灯的发展趋势 ......................................................... 1 1.4单片机简介 ............................................................... 2 1.5主要芯片介绍 ............................................................. 4 1.6单片机开发工具仿真简介 ................................................... 6 1.6.1 Keil 简介 ............................................................. 6 1.6.2 Proteus 简介 .......................................................... 7 1.7 交通灯控制系统的内容及意义 ............................................... 7 2 交通灯控制系统设计 ......................................................... 8 2.1 实际调查 ................................................................. 8 2.1.1 十字路口交通灯的实用情况 ............................................... 8 2.1.2 丁字路口交通灯的实用情况 .............................................. 11 2.1.3 BRT交通灯的实用情况 .................................................. 12 2.2 系统功能设计 ............................................................ 13 2.3 系统结构 ................................................................ 13 2.3.1设置模块设计 .......................................................... 14 2.3.2显示模块设计 .......................................................... 14 2.3.3复位模块设计 .......................................................... 16 2.3.4紧急处理模块设计 ...................................................... 16 2.4模块实现 ................................................................ 17 2.4.1 设置模块的实现 ........................................................ 17 2.4.2 显示模块的实现 ........................................................ 18 2.4.3复位模块的实现 ........................................................ 19 2.4.4紧急处理模块的实现 .................................................... 20 2.5遇到的主要难点 .......................................................... 22 2.5.1编程中遇到的难点和解决方法 ............................................ 23 2.5.2不同道路的关系（数据）分析和解决方法 .................................. 23 3 系统仿真 .................................................................. 24 3.1 仿真过程 ................................................................ 24 3.2 功能的仿真 ............................................................. 25 4 系统测试 .................................................................. 28 4.1测试效果 ................................................................ 28 4.2测试存在的问题和不足 .................................................... 28 4.3改进/升级余地 ........................................................... 28 结束语...................................................................... 29 参考文献 .................................................................... 30 致谢........................................................................ 31
1 技术知识
1.1 交通灯简介
交通灯是指由红、黄、绿三种颜色灯组成用来指挥交通的信号灯，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。也就是说，绿灯亮时，准许车辆通行，黄灯亮时，已越过停止线的车辆可以继续通行；红灯亮时，禁止车辆通行。
1.2交通灯的应用
随着经济的增长和人口的增加，人们生活方式不断变化，人们对交通的需求不断增加。城市中交通拥挤、堵塞现象日趋严重，由此造成巨大的经济与时间损失。为了保证交通安全，预防交通阻塞，交通灯得到了广泛应用。如今交通灯已经成为人们生活中不可或缺的一部分，是维护交通秩序的重要工具，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。交通信号灯是城市交通有序、安全、快速运行的重要保障，而保障交通信号灯正常工作就成了保障交通有条不紊运行的关键。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。
通常情况下，交通信号灯控制未考虑紧急车辆通行(例如:消防车执行紧急任务时,两车道都应等待消防车通过)。由于交通信号灯控制系统缺乏有效的应急措施,导致十字路口交通受阻,造成了不必要的经济损失。交通灯是交通安全的关键,它的有无作为交通安全检查的重要依据,是交通秩序正常进行的有力保障。随着社会的发展，车辆也越来越多了，交通阻塞和拥挤成了一个常见的现象，因此，也成了人们的关注问题之一。
1.3 交通灯的发展趋势
我国最早的马路红绿灯，是于1928年出现在上海的英租界。随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿
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三种标志)于1918年诞生。随着科学技术的进步,电子科学技术也已日益成熟,它能较好的解决系统中硬软件方面要求的技术难题。为此,单片机AT89C51为中心芯片来设计交通灯控制电路的红绿灯和左右转弯通行。同时,接入LED数码管可以显示倒计时来提醒行驶者,并且用中断处理解决紧急通行问题,使交通灯控制系统更具人性化、智能化。比如：我市的交通灯由以前的园三色灯(如图1-2)，发展成了有箭头形的交通灯(如图1-1)，BRT交通灯(如图1-1)等等。以下是我采集的一些交通灯图片：
图1-1 箭头形交通灯和包涵BRT交通灯的图
图1-2 圆形交通灯和人行道交通灯的图
1.4单片机简介
单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机经过几代的发展，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
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多功能化，以及低电压底功耗。单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。
1）单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。 （1）SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。
（2）MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。
（3）SOC单片机(System On Chip)，单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SOC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SOC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
2）众多的单片机可以从不同角度进行分类。
按单片机数据总线的位数分为4位，8位，16位，32位。
（1）4位单片机在整个单片机市场中所占的比例逐渐减小，它主要应用各种规模较小的家电类消费产品。
(2) 8位单片机是目前世界上品种最为丰富，应用最为广泛的单片机。 (3) 16位单片机的操作速度及数据吞吐能力在性能上比6位单片机有较大提高。
(4)32位单片机在寻址能力，操作速度，运算能力，开发手段与环境方面大为增强。
3）单片机的应用范围十分广泛，主要的应用领域有：
（1）工业控制，单片机可以构成各种控制系统，数据采集系统等。 （2）仪器表，如智能仪器，医疗器械，数字示波器等。 （3）计算机外部设备与智能接口，如传真机，打印机等等
单片机在工业控制，智能家电，汽车电子，楼宇自动化，医疗器械方面都有应用，智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器常用的有验钞机，门禁系统，电子监控，变频空调等等随处可见 目前有能力进行单片机开发的人员是非常受企业欢迎的;这方面需求量是很大的，单片机是我
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