0引言

随着生活的发展，车流量的增加给交通带来了极大的压力，也使得交通安全日益严峻。而交通灯则成为疏通车辆，缓解交通压力，减少交通事故，维护交通安全，制定交通规则最常见和最有效的手段。十字路口是生活中常见的交通路线，而十字路口也是车流量较多，导致车辆堵塞教为严重的交通路口，因此，十字路口交通灯成了交通路线上最常见的交通设备。红灯停绿灯行成了每个人口熟能详的交通规则。在很久以前，交通灯仅仅只是通过简单的时序电路控制红绿灯的切换，这导致了人们对时间把握的不准确，如行人和司机不能正确的把握交通灯的变换，从而出现不必要的交通事故。由单片机控制的十字路口交通灯具有时间倒计时显示、绿灯闪烁警示、黄灯示意减速停车等功能，完善了交通灯功能，减少交通事故，做到了更好的改善交通环境，维护人们生命和财产安全，为创造美好城市交通形象发挥了不可替代的作用。

本设计是交通信号灯控制系统，随着社会的不断的进步，社会的不断发展。交通也日渐复杂，交通的自动化也不断更新，交通的一些指挥系统光靠人来完成是远远不够的，这就需要设计各种交通指挥自动化系统来完成这些复杂的工作。从而使交通指挥系统更加有秩序，更加安全。至此本人设计了交通信号灯控制系统，来指挥十字路口车辆的停通，使红绿灯指挥系统实现自动化，无人化。该交通灯控制系统控制的是东西和南北两个方向上的车辆通行，系统核心元件为单片机AT89C51单片机）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。对其编写相关程序来控制交通信号灯和数码管的时间显示，并采用外部中断来控制紧急情况。此设计的硬件电路不是很复杂，关键在于软件的设计，即程序的编写。本设计采用的程序编写语言为现在流行的C语言，简单又便于阅读。编写程序的原则是：满足设计的要求。尽量采用最好，最有效的算法。编写时应尽量用最简洁的语言。编写好源程序后，采用keil软件对其进行编译，使其生成单片机可以识别的.hex文件，再把此文件导入单片机中即可。

1系统总体设计

1.1 总设计思路

利用单片机完成交通信号灯控制器的设计，该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。如图上图所示。设东西向为主干道，南北为支干道。硬件原理图如下图所示：

            图1硬件原理图

1.2 性能指标

（1）处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。
（2）干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行60秒，支干道每次放行40秒，设立60秒、40秒计时、显示电路。
（3）绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡。黄灯亮时，原红灯按1Hz的频率闪烁。
（4）支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在0～99秒内任意设置。

 

1.3任务分析

模拟交通灯控制器就是使用单片机来控制一些LED 和数码管，模拟真实交通灯的功能。红、黄、绿交替闪亮，利用数码管倒计数显示间隔等，用于管理十字路口的车辆及行人交通，计时牌显示路口通行转换剩余时间等。南北向和东西向各采用2个数码管计时，同时需要对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时。键盘系统可以根据系统的需要设置不同的键的个数，可以选择线式键盘或矩阵式键盘，若单片机的IO口不够用时，可以考虑扩展8255或8155满足系统的要求。

1.4 方案设计

利用单片机完成交通信号灯设计，该交通信号灯控制器由一条支干道汇合成十字，每个路口设置成红绿黄三灯，红灯禁止通行，绿灯亮行，黄灯则给行驶中的车辆在禁行线外，由红绿黄作为信号灯，如下图所示

图2模拟十字路口图

图3总体设计图

此图为该系统的总体设计思路，由键盘控制单片机，由单片机控制LED的显示。

 

2部分电路

2.1时钟电路与复位电路 

时钟电路与复位电路由电容以及晶振组成，晶振两端接XTTAL1与XTAL2；复位电路使用手动复位，整个电路一端接电源，另一端接在芯片RST引脚上。

图4时钟电路与复位电路

 

 

 

 

 

2.2LED显示模块

LED显示模块使用12个LED指示灯，东西南北各三个，分别是红黄绿三种颜色。

图5LED显示图

2.3数码管显示模块

数码管显示模块由一个共阳极数码管显示倒计时，其端口abcdefg依次接芯片的脚P2^0—P2^7引脚。

图6数码管显示模块

2.4定时器0中断流程图

定时器0中断流程首先计数器初值计算,定时器工作时必须给计数器送计数器初值,这个值是送到TH和TL中的。我们可以把计数器记满为零所需的计数值设定为C和计数初值设定为TC 可得到如下计算通式: TC=M-C。程序如下：

    TMOD=0x01;

    TH0=(65536-50000)/256;

    TL0=(65536-50000)%256;

其次通过按键对红绿黄灯时间的设置，我是通过统计第一个按键按的次数，用第二个按键来调节时间，就是按一下按键一，然后通过按键二来调红灯；按二下安检一，然后通过按键二来调黄灯；按三下安键一，然后通过按键二来调绿灯。程序如：

if(l1==0)

      {  delay(10);

        if(l1==0)

        { while(!l1);

        bb++;

        if(bb==4)

         {TR0=1;bb=0;}}

       }

     if(l2==0)

     {delay(10);

       if(l2==0)

       { while(!l2);

         if(bb==1)

         {red++;a=red;}

         if(bb==2)

         {yellow++;b=yellow;}

         if(bb==3)

         {green++;b=green;}

          }

     }

 

 

图7结构框图

3结果显示

对每格路口（主干道、次干道）的红灯时间，绿灯时间，及黄灯时间的设定。设定参数掉电后不丢失（如果不使用EEPROM，此功能可以不实现），紧急按键功能，当按下该键时，所有路口变成红灯，相当于交警指挥特殊车辆通过。再按该键，恢复正常显示。

 

 

 

 

4实验过程中遇到的问题及解决方法

(1) 计数器初值计算,定时器工作时必须给计数器送计数器初值,这个值是送到TH和TL中的。我们可以把计数器记满为零所需的计数值设定为C和计数初值设定为TC 可得到如下计算通式: TC=M-C。程序如下：

    TMOD=0x01;

    TH0=(65536-50000)/256;

    TL0=(65536-50000)%256;

 

(2) 通过按键对红绿黄灯时间的设置，我是通过统计第一个按键按的次数，用第二个按键来调节时间，就是按一下按键一，然后通过按键二来调红灯；按二下安检一，然后通过按键二来调黄灯；按三下安键一，然后通过按键二来调绿灯。程序如：

if(l1==0)

      {  delay(10);

        if(l1==0)

        { while(!l1);

        bb++;

        if(bb==4)

         {TR0=1;bb=0;}}

       }

     if(l2==0)

     {delay(10);

       if(l2==0)

       { while(!l2);

         if(bb==1)

         {red++;a=red;}

         if(bb==2)

         {yellow++;b=yellow;}

         if(bb==3)

         {green++;b=green;}

          }

     }

 

(3) 刚开始编好程序下到板子后，键盘总没用，检查程序也没错误该开始我写的键盘函数程序如下void keyscan()

{ uint bb=0,cc=0;

  if(l1==0)

      {  delay(10);

        if(l1==0)

        { while(!l1);

        bb++;

        if(bb==4)

         {TR0=1;bb=0;}}

       }后来我把“uint bb=0,cc=0;”放到键盘函数外面，再验证发现按键就可以用了。

 

 

(4) 紧急按键功能的设置，该开始设置时，数码管时钟显示总不能保存，经检查后发现是定时器没有及时关和开，应用如下程序：

if(l3==0)

    {delay(10);

     if(l3==0)

       { while(!l3);cc++;}

       }

    if(cc==1)

       {P2=0xdb;TR0=0;

        P3=0x1b;}

    if(cc==2)

       {TR0=1;cc=0;

        P2=LED1[c+d];P3=LED2[c+d];}

 

 

 

 

 

 

 

5体会与心得

在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。我深得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。
    在调程序时，发现细心耐心，恒心一定要有才能做好事情， 过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。
    生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。我们不断的反问自己。也许有人不喜欢这类的工作，也许有人认为设计的工作有些枯燥，但我们认为无论干什么，只要人生活的有意义就可。社会需要我们，我们也可以为社会而工作。既然如此，那还有什么必要失落呢？于是我们决定沿着自己的路，执着的走下去.
    对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！
    通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在同学们的帮助下，终于游逆而解。同时，在这个过程中也学到很多实用的知识，在次表示感谢！
    此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。