永城职业学院毕业设计 交通信号灯系统的设计与制作
摘 要
道路交通信号灯是交通安全产品中的一个类别，是为了加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具。适用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信号控制机控制，指导车辆和行人安全有序地通行。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制技术日益更新。本文将介绍一种基于单片机控制的交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机80C51和芯片74LS245为中心器件来设计交通灯控制系统。本系统性能稳定，功能完善，实用性强。
关键词： 单片机 多路交通灯 紧急情况处理
永城职业学院毕业设计 交通信号灯系统的设计与制作
目 录
引 言 .............................................................................................................................................. 1 第1部分 方案选择及总体设计 ........................................................................................................ 2
1．1方案选择 ............................................................................................................................. 2 1．2 总体设计 ............................................................................................................................ 2
1．2．1 系统构成 .......................................................................................... 2 1．2．1功能概述 ........................................................................................... 3
硬件总体框图 ............................................................................................ 错误！未定义书签。 第2部分 系统硬件设计 .................................................................................................................... 6
2．1交通灯四种通行模式及行车方向指示 ............................................................................. 6 2．2各功能模块硬件设计及实现 ............................................................................................. 7
2．2．1行人通行指示及其实现 ................................................................... 7 2．2．2 各路口交通状态显示及其实现 .................................................... 8 2．2．3主次干道独立控制功能 ................................................................... 8 2．2．4紧急情况处理功能及其实现 ........................................................... 8 2．2．5倒计时计数功能及其实现 ............................................................... 8
第3部分 系统软件设计 .................................................................................................................... 9
3．1 软件总体流程图 .............................................................................................................. 10 3．2 软件主要子程序流程 ...................................................................................................... 10
3．2．1 紧急状态子程序 .......................................................................... 10 3．2．2 显示状态子程序 ............................................................................ 11
第4部分 系统调试分析及结果 ...................................................................................................... 12
4．1 电路板实物的制作 ........................................................................................................ 13
4．1．1 印刷电路板PCB图的绘制 ........................................................... 13 4．1．2 实物的制作 .................................................................................... 13
4．2 系统硬件调试 .................................................................................................................. 15 4．3 系统软件调试 .................................................................................................................. 15 4．4 系统总体调试 .................................................................................................................. 15 参考文献 ............................................................................................................................................ 16 附录： ................................................................................................................................................ 17
附录一：元件清单 ........................................................................................................ 17 附录二：系统硬件电路图 ............................................................................................ 18 附录三：程序清单 ........................................................................................................ 19
致谢 .................................................................................................................................................... 25
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引 言
当今世界，红绿灯已经被安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一现象在19世纪就已出现了，19世纪初，在英国中部的约克城，红、绿装分别代表女性的不同身份。其中，着红装的女人表示我已结婚，而着绿装的女人则是未婚者。后来，英国伦敦议会大厦前经常发生马车轧人的事故，于是人们受到红绿装启发，1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德·哈特设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯--煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。在灯的脚下，一名手持长杆的警察随心所欲地牵动皮带转换提灯的颜色。
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第1部分 方案选择及总体设计
1．1方案选择
能实现此电路的方法很多，我们根据实际将范围定在以下几个比较切合我们的方案中。
第一种方案：采用数字电子技术实现。用基本的555芯片（利用单稳态实现定时），计数芯片（如74LS163，74LS160等）完成计时功能，控制电路芯片，译码芯片（如74LS138）等基本芯片，结合电阻，电容等基本元件，通过逻辑电路实现交通灯的功能。
第二种方案：使用单片可编程来实现交通灯的功能。利用单片机的外围扩展，显示电路构成基本硬件。然后编程实现对定时，控制，显示电路的控制，然后调试，完成设计。
结合实际情况，根据毕业设计任务书的要求，我们经过讨论和论证，最终一致选用第二种方案的设计思路对交通灯控制系统进行设计。
1．2 总体设计
1．2．1 系统构成
整个系统的构成以80C51单片机为核心，由I/O口扩展，LED数码管显示，紧急情况中断电路还有复位电路等组成。
单片机作为整个硬件系统的核心，它既是协调整机工作的控制器，又是数据处理器。它由单片机、时钟电路、复位电路等组成。
行车方向指示采用LED发光二极管，可有红、绿两种颜色指示放行与禁止，黄灯作为红绿转换的提示，形象直观。
行人通行指示也同样采用LED发光二极管，用红、绿两种颜色指示放行与禁止，黄灯作为红绿转换的提示，形象直观，简洁明了，更方便控制。
按键控制台，可供警察在室内实时监视交通状况。通过按键可设置\\紧急情况发生时的交通灯状态控制人机界面非常友好。
系统采用双数码管倒计时计数功能，最大显示数字99。
友好的人机界面、灵活的控制方式、优化的物理结构以及丰富的功能是本设计的亮点。
整个硬件电路组成模块如图1；
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80C51单片机
LED数码管显示
I/0口 扩展
中断系统 复位电路
图1-1.系统硬件构成模块
1．2．1功能概述
本设计由中断系统、单片机、LED数码显示模块和按键等构成。单片机是集成的IC芯片AT89C51单片机，只需根据实际选型。其他部分都需要根据应用要求和性能指标自行设计。
复 位 电 路
中断系统电路
程序运行指示电路
紧急情况处理电路 电源稳压控制电路 交通灯控制电路 LED数码显示电路 80C51 单 片 机 键盘控制电路 3