交通灯控制器设计方案摘要：我国现行交通灯多为单灯多向式和单灯单向式。
其最多车辆同行方向数仅为10，且其中还存在交叉问题。
但若将交通灯的安装位置、交叉路口的结构做一下调整，则不仅可使车辆同行方向数成倍增加，而且可使我国道路车辆的调头问题达到进一步解决。
系统使用EDA技术设计了交通灯控制器，采用硬件描述语言VHDL按模块化方式进行设计，然后进行编程，时序仿真等。
运用分频器、信号控制器、时钟模块。
软件基于VHDL语言实现了本设计的控制功能，实现数据的输入，输出，计算，显示及程序退出等功能。
整个系统结构简单，使用方便。
功能齐全，精度高，具有一定的开发价值。
关键词：交通灯控制器；分频器、信号控制器、时钟模块；EDA；VHDL一、绪论(一)课题背景通信、信息、工业自动化的飞速发展,对相应的专用计算机系统与硬件设备提出越来越高的要求。
这些专用的计算机系统往往要具备稳定性强、实时性高、针对性强等特点,而相应的硬件设备,必须有足够高的处理速度与相当的数据存储空间来适应这些要求。
随着系统功能的复杂化,处理器对应的控制程序越来越复杂,这就必然要嵌入小型的操作系统来管理、协调多个任务。
当今的嵌入式操作系统内核种类繁杂,各有所长,基本都具备强实时性高稳定性和简洁、微型化的特点。
这其中,还有一些优秀的、源码开放的内核,比如uc-OS和Linux他们功能强大,至今已经被成功的移至在多种MCU之上。
目前国内Intel8051系列还有非常大的市场,51兼容单片机还在不断的发展之中所以有必要使用一种OS来使51适应越来越复杂的任务。
(二)设计任务设计题目：AT89C51系列单片机操作系统移用开发。
本设计是通过逐步学习C51单片机高级开发语言最终来完成一个模拟工程项目——十字路口交通信号灯控制器的C51程序设计。
因此，学习C51语言本身和熟练使用其编译环境是一个最主要的目的；其次，就是进一步掌握单片机的定时计数器、中断、串行口等基础知识及其C51编程。
在调试成功交通灯控制器的源程序以后，考虑到系统的实用性以及可扩展性，增加了单片机与PC机串行通信和用户改变红、黄、绿灯亮灭时间的功能(三)电路功能该控制器能实现城市“十字”路口正常情况下以及特殊情况和紧急情况下交通信号灯的模拟控制。
1.在十字路口东西南北各设置红、黄、绿三种信号灯，如图1所示。
正常情况下，东西、南北方向轮流放行。
当东西方向(A线)放行、南北方向(B线)禁行时，东西方向(A 线)绿灯亮25秒，然后黄灯亮5秒，南北方向(B线)红灯亮30秒；当南北方向(B线)放行、东西方向(A线)禁行时，南北方向(B线)绿灯亮25秒，然后黄灯亮5秒，东西方向(A线)红灯亮30秒。
如此循环，实现交通灯定时控制。
2.有急救车优先通过功能。
当有急救车到达时，路口的信号灯全部变红灯，以便急救车通过，急救车的通行时间为10秒，急救车过后，交通灯恢复先前状态。
3.交通灯在红、绿灯交替点亮中，用两个数码管显示点亮的灯还能持续的时间。
二、实现方案（一）电路图交通灯控制电路的核心元件采用单片机芯片AT89C51，其内部带有4KB的ROM，无须扩展存储器。
信号灯的控制由单片机的P1.0~P1.5控制，6只信号灯以共阴极方式连接，当P1口输出为高电平时，信号灯点亮，为实现上述控制要求，P1口共输出四种控制码，如表1所示。
表1：交通灯信号控制码空空B道绿灯B道黄灯B道红灯A道绿灯A道黄灯A道红灯控制码P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0状态说明000011000CHA道放行、B 道禁止000010100AHA道警告、B 道禁止0010000121HA道禁止、B 道放行0001000111HA道禁止、B 道警告软件包括主程序、延时、显示子程序、中断服务程序，各程序流程图如图2所示。
图2程序流程图ORG2000HMAIN：MOV DPTR，#7F00HMOV A，#0BH；PA、PC口均为输出MOVX@DPTR，AMAIN：SETB EA；开中断SETB EX0MOV50H，#1FH；设置时间显示初值MOV P1，#0CH；A道放行，B道禁行MOV R7，#19H；延时秒数MAIN1：LCALL DISP；调1秒延时、及显示子程序DJNZ R7，MAIN1MOV P1，#0AH；A道警告，B道禁行MOV R7，#05H；延时秒数MAIN2：LCALL DISPDJNZ R7，MAIN2MOV50H，#1FH；设置时间显示初值MOV P1，#21H；A道禁行，B道放行MOV R7，#19H；延时秒数MAIN3：LCALL DISPDJNZ R7，MAIN3MOV P1，#11H；A道禁行，B道警告MOV R7，#05H；延时秒数MAIN4：LCALL DISPDJNZ R7，MAIN4AJMP MAIN；循环延时、显示子程序：ORG2000HDISP：MOV R6，#01H；设置显示位寄存器初值（右边一位MOV TMOD，#01H；定时器T0设置为定时方式的模式1MOV R5，#0AH；定时器操作循环10次DEL1：MOV TH0，#3CH；定时器100ms计数器的初始值MOV TL0，#B0HSETB TR0；启动定时器DEL2：DEC50H；显示秒数减1MOV A，50HMOV B，#0AHDIV B；拆分秒数ADD A，#2BHMOVC A，@A+PC；查表个位数的字形码MOV R1，A；个位数字形码送R1MOV A，BADD A，#25HMOVC A，@A+PC；查表十位数的字形码MOV R2，A；十位数字形码送R2MOV A，R6；位控码MOV DRTP，#7F03HMOVX@DPTR，AMOV A，R1；送个位数显示MOV DPTR，#7F01HMOVX@DPTR，ALCALL DELAY；延时1msMOV A，R6RL A；位控左移MOV R6，AMOV DPTR，#7F03HMOVX@DPTR，AMOV A，R2；送十位数显示MOV DPTR，#7F01HMOVX@DPTR，ALCALL DELAY；延时1msJNB TF0，$；检测100ms定时是否到CLR TF0DJNZ R5，DEL1；100ms循环控制RET；返回TABLE:DB C0H，F9H，A4H，B0H，99HDB92H，82H，F8H，80H，90HDELAY：MOV R7，#02H；延时1ms子程序DEL3：MOV R6，#0F9HDEL4：DEL2：DJNZ R6，DEL2DJNZ R7，DEL1RETEND（四）中断服务程序：ORG0003H；外部中断0入口地址LJMP INTER0ORG2100HINTER0：PUSH50H；保护现场PUSH P1MOV P1，#00H；两车道禁止MOV R7，#0AH；延时10秒INT0：LCALL DISP；调显示DJNZ R7，INT0POP P1；恢复现场POP50HRETI；中断返回三、PCB板设计如下图：PCB板设计五、程序调试及说明在调试过程中，出现了很多问题。
首先，就是程序里的定时控制误差很大（1秒钟不是很精确）。
我修改了CONF_TNY.A51中的参数INT_CLOCK（硬件定时溢出机器周期，默认为10000。
如果主频为12MHZ，则为10ms。
）和TIMESHARING（循环切换时间,默认为5个溢出），使TIMESHARING为0，这就是说，将CPU轮流查询执行屏蔽掉，在程序中通过os_wait函数来切换。
这样，定时控制就得到了一定改善。
这是这次毕业设计的弊端。
5.2程序运行说明整个程序分为上位机程序和下位机程序两部分:上位机程序是一个VC6.0环境下开发基于对话框的MFC应用程序。
程序界面比较简单：当用户将要发送给单片机的命令写入发送数据框后，单击发送按钮，数据就通过串行口发送到了单片机的RXD引脚。
由于没有经过联机调试。
所以，不能保证单片机接收到的是正确的用户命令。
单击清除按钮，就可以将用户开始输入的命令都清除掉，以便用户再一次发送命令。
单击取消按钮就退出了程序。
下位机程序，不是一个可执行程序。
它只能在uVision2环境中被模拟执行。
六、总结本系统结构简单实用，操作方便快捷；特别是扩充了PC机与单片机串行通信功能后，使得用户可以根据需要来改变红黄绿灯的亮灭时间；另外，利用RTX51Tiny实时操作系统提供的系统特征，简化了多任务程序设计，满足多个任务的时间特性要求，完成了前后台编程方法难以完成的编程任务。
同时基于实时多任务操作系统，可以将各个任务进行细分包装，使各个任务保持相对独立；有效地改善了程序结构，提高了模块的独立性，使程序的可读性、可维护性和可移植性都得到进一步的提高。
当我完成本系统设计之后，把这个系统跟北京某一十字路口的现有交通灯控制系统进行了比较，得出了本系统两个不足之处：可以在本系统中增加一个传感器，对传感器采集的数据进行处理、统计及流量分析，根据车流量来决定每一道的通行时间（绿灯亮的时间）。
这样就实现了车流动态调节。
另外，还可以将灯状态的切换时间用LED数码管显示出来，此显示值每秒钟刷新一次。
这样，就可以给司机和行人有一个提示作用。
参考文献:[1]胡大可。
基于8051的嵌入式开发指南。
北京：电子工业出版社。
2000[2]张洪润/易涛。
单片机应用技术教程。
北京：清华大学出版社。
2003[3]何立民。
MCS-51系列单片机应用系统设计。
北京:北京航空航天大学出版社。
2004[4]孙育才。
MCS-51系列单片机微型计算机极其应用（第三版）。
南京：东南大学出版社2003[5]田泽。
嵌入式系统开发与应用系列教程。
北京:北京航空航天大学2004[6]范风强/兰婵丽。
单片机语言C51应用实战集锦。
北京。
:电子工业出版社。
2003[7]先锋工作室。
单片机程序设计实例。
北京:清华大学出版社。
2003[8]徐爱钧。
8051单片机实践教程-ASM51汇编语言与C51高级语言应用。
北京:电子工业出版社。
2005[9]庞特。
嵌入式系统系列-C语言嵌入式系统开发。
北京:中国电力出版社。
2003[10]陈明计。
嵌入式实时操作系统SMALL RTOS51原理及应用(含盘)。
北京:北京航空航天大学出版社2004。