第一章绪论近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是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，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。

交通信号灯的出现，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。

随着中国加入WTO，我们不但要在经济、文化等各方面与国际接轨，在交通控制方面也应与国际接轨。

如果交通控不好道路还是无法保障畅通安全。

作为交通控制的重要组成部份单片机。

因此，本人选择制作交通灯作为课题加以研究。

我国大中城市交通系统压力沉重。

交通管制当以人性化、智能化为目的，做出相应的改善。

以此为出发点，本系统采用的单片机控制的交通信号灯。

该系统分为单片机主控电路、键盘控制电路和显示电路三部分组成。

并在软硬件方面采取一些改进措施，实现了根据十字路口车流量、进行对交通信号灯的智能控制，使交通信号灯现场控制灵活、有效从一定程度上解决了交通路口堵塞车辆停车等待时间不合理等问题。

系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广阔的应用前景。

1.1 课题背景随着我国国民经济的迅速发展，城市街道车辆大幅度增长，给城市交通带来巨大压力，交通拥堵已成为影响城市可持续发展的一个全局性问题。

而街道各十字路口，又是车辆通行的瓶颈所在。

已有的许多建立在精确模型基础上的交通系统控制方案都存在着一定的局限性。

研究车辆通行规律，找出提高十字路口车辆通行效率的有效方法，对缓解交通堵塞，提高畅通率具有十分现实的意义。

地面道路是一个庞大的网络，交通状况十分复杂，使目前交通控制器的单一时段控制已不能满足现代交通流量的多边性，特别是在交通流量高峰期时，往往会造成交通路口的通过率下降，甚至出现交通混乱现象，城市的交通拥挤问题正逐渐引起人们的注意。

道路平面交叉口（简称交叉口）是交通网中通行能力的“隘口”和交通事故的“多发源”，国内外城市的交通事故约有一半发生在交叉口。

因此，交叉口这个事故多发源不能不引起人们的高度关注。

随着交通技术、电子技术的发展及微机技术的应用，人们制造出了适应各种需要的交通检测器、信号控制机和交通信号灯。

交通灯是交管部分管理城市交通的重要工具。

现在交通灯一般设在十字路口，在醒目位置用红绿黄三种颜色的指示灯，加上一个倒计时的显示器来控制行车，对一般情况下的安全行车、车辆分流发挥着作用。

目前绝大部分交通灯器时间都是设定好的，采用的单端式定时控制或多段式定时控制，其最大的缺点是绿灯时间和最佳绿信比的整定较为困难，需要大量的实测统计数据，且很多情况下征订所得值并不是最优的甚至是不合理的。

控制起来都不是很灵活，这使得城市车流的调节不能达到最优。

这次设计就是针对之以弊端进行了改进，较好地解决了这一问题。

通过键盘的输入控制交通倒计时初始值。

该控制系统有一定的智能水平和很强的控制能力。

1.2 智能交通在我国的发展情况智能交通系统的研究和推进在我国还处于起步阶段，但ITS作为跨世纪经济增长点和交通系统建设必然选择的重要性已得到国家相关部门的高度重视。

1998年1月交通部正式批复成立交通智能运输系统工程研究中心(ITSC)。

为加强该中心在交通智能交通系统的开发及试验能力，投资1400万元建设交通智能运输系统中心试验室，将为今后国家制定道路交通运输的发展和政策提供科学依据，现已完成了“交通智能运输系统发展战略研究”。

1998年2月，在国家科委的领导下，交通智能交通系统工程研究中心还与欧盟合作成立了中欧ITS信息服务中心(STICNISC/ITS)，并于同年7月正式向国际社会提供基于Internet的信息咨询和技术服务。

1.3 智能交通在东亚地区的发展情况韩国的智能交通系统示范工程选在光州市，该工程预计耗资100亿韩元(1250万美元)，选取了交通感应信号系统、公交车乘客信息系统、动态线路引导系统、自动化管理系统、即时播报系统、电子收费系统、停车预报系统、运行中测重系统、智能交通系统中心建立9项内容进行开发和检测智能交通系统技术和效益，并以此验证智能交通在韩国的适用性。

香港早在1977年就在九龙设置了一套电脑化区域交通控制系统，现在全港约有320组交通灯由电脑控制，有利于车辆尽快通过交叉口的时间。

公路上所有车辆都配有无线对讲机，随时向公司报告行车情况并接受公司的行车指示。

第二章单片机概述单片机微型计算机是微型计算机的重要分支，也是颇具生命力的机种。

单片机微型计算机又称计算机，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：从中央处理器、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，便可以称为一个单片机控制系统。

单片机经过1、2、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，引脚的多功能化，以及低电压低功耗。

单片机的应用已经延伸到社会生活的方方面面，它取代了以前利用发杂的数字组合及模拟电路构成的控制系统，并能够实现智能化。

有电器的地方就有单片机，而且在办公自动化领域，商业营销领域，工业自动化领域，智能仪器仪表领域，集成智能传感器的测控领域，汽车电子与航空航天电子系统等方面起到了不可想象的作用！第三章芯片简介3.1 AT89C51芯片简介1、主要元器件介绍单片机主控电路的主要元件是AT89C51，AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技能生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的处理方案。

AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规要领执行编程，也可以在线编程。

其将通用的微处理器和Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

2、管脚说明：VCC：供电电压。

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH执行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器执行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它运用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器执行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

ST：复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要留心的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE 才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

/PSEN：外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管能不能有内部程序存储器。

留心加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：来自反向振荡器的输出。

3.2 74HC244芯片简介74HC244芯片是一个八同相三态缓冲器/线驱动器如果输入的数据可以保持比较长的时间(比如键盘)，简单输入接口扩展通常使用的典型芯片为74HC244，由该芯片可构成三态数据缓冲器。

74HC244芯片的引脚排列如图3-1所示。

74HC244图3-1 74HC244芯片的引脚排列74HC244芯片内部共有两个四位三态缓冲器，使用时可分别以1C和2G作为它们的选通工作信号。

当I/O和2/OE都为低电平时，输出端Y和输入端A状态相同；当I/O和2/OE都为高电平时，输扩展阅读：74HC244芯片内部共有两个四位三态缓冲器，使用时可分别以1C和2G作为它们的选通工作信号。

当1C和2G都为低电平时，输出端Y和输入端A态相同；当1G和2G 都为高电平时，输出呈高阻态。

3.3 LED 晶体管分析简单的LED 显示器有LED 状态显示器（俗称发光二极管）、7段LED 显示器（俗称数码管）和16段LED 显示器。