交通灯的设计报告
摘要:
近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。
十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是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AT89C51和74LS47来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过AT89C51芯片的P1口设置红、绿灯熄亮时间的功能；红绿灯循环点亮，绿灯熄灭时黄灯闪烁3秒（交通灯信号通过P1口输出，显示时间直接通过P0、P2口输出至二个对应的双位数码管）。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。 关键词：
单片机 交通灯 时间
一、课题设计需要实现的系统功能：
1.AB方向亮绿灯60s，然后黄灯闪烁3次，每次一秒（亮灭各40ms），红灯40s，同时CD方向红灯65s，绿灯35s，黄灯闪烁3s
2.各路灯用LED模拟显示，同时用七段数码管显示两路的倒计时时间 3.利用键盘可修改灯亮时间
4.PC机设置灯亮时间，利用PC与单片机串口通信实现 二、单片机概述
单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。 通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。
单片机经过1、2、3、3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，引角的多功能化，以及低电压底功耗。 三、芯片简介
3.1、AT89C51芯片简介 AT89C51单片机内部结构
AT89C51单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。 MCS-51的引脚说明：
MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英
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振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用 下图是MCS-51系列单片机的内部结构示意图1。
图1 单片机的复位及初始化如图2：
图2
3.2、74LS47芯片简介
74LS47的端子功能图如下图3：
图3
74LS47的主要功能端如下：
BI为熄灭输入端，低电平有效，当BI=0时，无论其他输入端状态如何，译码器输出七段同时熄灭;BI=1时，不影响译码器正常译码。
LT为测试输入端，低电平有效，用于检查数码管的七段是否正常发光。当LT=0，同时BI=1时，不管输入的BCD码是什么状态，都可使驱动数码管的七段同时点亮。译码器要正常译码，必须LT输入无效电平。
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RBI为灭零输入端，低电平有效。设置灭零输入端的目的是为了能将不希望显示的0熄灭，例如一个四位数码显示电路，整数部分两位，小数部分两位，在显示6.4时，将出现06.40的字样，如果将前、后多余的0熄灭，显示的结果更醒目一些。灭零输入端只能对显示的0进行熄灭，而对其他数字没有影响。 在原理图中，译码器与数码管的连接如图4：
图4
四、系统硬件设计
4.1、交通管理的方案论证
AB、CD两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为AB、CD两干道的公共停车时间。设AB道比CD道的车流量大，指示灯燃亮的方案如表1: 车道\\时间 60s 3s 2s 35s 3s AB道 绿灯 黄灯 红灯 红灯 红灯 CD道 红灯 红灯 红灯 绿灯 黄灯 表1 表1说明：（1）当AB道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为60
秒;CD方向为红灯，此道车辆禁止通行，CD道行人可通过。
（2）当AB方向为黄灯闪烁3秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切
换;CD方向为红灯，此道车辆禁止通行，CD道行人可通过。
（3）当AB方向为红灯，此道车辆禁止通行，AB道行人可通过；当CD方
向为红灯，此道车辆禁止通行，CD道行人可通过。
（4）当AB方向为红灯，此道车辆禁止通行，AB道行人可通过；AB道为绿
灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为35秒。
（5）当AB方向为红灯，此道车辆禁止通行，AB道行人可通过；CD方向为
黄灯闪烁3秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。 （6）此表可根据车流量动态设定红绿灯初始值。
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4.2、系统硬件设计
选用设备：AT89C51弹片机一片，74LS47芯片二片，电阻排RESPACK-7三个，共阴极的七段数码管7SEG-MPX2-CA两个，红、黄、绿交通灯各四个，开关键盘、连线、电阻、电容若干。 4.2.1、系统总框图如下：
键盘设置时间参数 AB和CD方向红绿黄三种灯的显示情况 89C51系 统 处 理 74LS47七段驱动器数据口 数码管显示AB方向时 间 74LS47七段驱动器数据口 数码管显示CD方向时 间
4.2.2、交通灯硬件线路图：见附录Ⅰ 4.2.3、系统工作原理
（1）开关键盘a、改变数码管显示的时间;b、开关控制十字路口十个方向的灯同时显示红灯且数码管显示00。
(2) 由AT89C51单片机每秒钟通过P0、P2口向74LS47的数据口送信息，由P1口显示红、绿、黄灯的燃亮情况；由7SEG-MPX2-CA显示每个灯的燃亮时间。
(3)AT89C51 P3.3为低电平时，P1口对应的红灯即四个方向的红灯亮，数码显示为00.
（4 AT89C51 P3.2有下降沿触发时，时间暂停，进入时间显示状态，当P3.6为低电平时，时间显示以240ms的速度进行加1;当P3.7为低电平时，时间显示以240ms的速度进行减1;当P1.0为低电平时，时间暂停消除，恢复正常。 （5）初始状态AB方向绿灯60秒CD方向红灯65秒。
（6）当AB方向绿灯60秒倒计时完了。进入下一阶段，AB方向黄灯3秒，且黄灯以40ms的速度闪烁;CD方向红灯5秒。
（7）当AB方向黄灯3秒倒计时完。进入第三阶段，AB方向红灯40秒;CD方向红灯2秒。
（8）当CD方向红灯2秒倒计时完。进入第四阶段，AB方向红灯38秒;CD方向绿灯35秒。
（9）当CD方向绿灯35秒倒计时完。进入第五阶段，AB方向红灯3秒;CD方向黄灯3秒，且黄灯以40ms的速度闪烁。
（10）AB方向红灯和CD方向黄灯3秒同时倒计时完毕，重新循环。 五、软件设计
5.1、每秒钟的设定
延时方法可以有两种一中是利用AT89C51内部定时器才生溢出中断来确定1
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