基于AT89C5单片机的交通灯设计毕业论文目录第一章引言 (1)第二章交通管理方案论证 (3)2.1 设计任务 (3)2.2 方案介绍 (3)2.2.1 方案1设计思想 (4)2.2.2 方案2 设计思想 (5)2.2.3 方案比较 (6)第三章交通灯系统硬件设计 (7)3.1 单片机概述 (7)3.2 系统构成 (8)3.3芯片选择与介绍 (9)3.3.1 AT89S51芯片 (9)3.3.2 交通灯控制线路图 (12)第四章交通灯软件设计 (15)4.1 程序设计流程图 (15)4.2延时的设定 (20)4.2.1 计数器初值计算 (20)4.2.2 相应程序代码 (21)4.3 程序的主控制循环调用 (22)4.4 方案选择子函数 (23)4.5 修改时间子函数 (23)4.6 对现有程序的扩充 (24)第五章实验平台 (26)5.1实验平台 (26)5.2实验步骤 (27)5.2.1 编写程序代码 (27)5.2.2 按照系统硬件连线图连接好系统并调试 (28)5.3实验遇到的问题，解决方法及结果 (28)5.3.1 实验问题 (28)5.3.2 实验问题的解决 (28)5.3.3 实验结果（请看硬件演示） (29)第六章总结与展望 (30)第七章致谢 (31)第八章参考文献 (32)第九章程序实现代码 (33)第一章引言今天，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。

但这一技术在19世纪就已出现了。

1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。

这是世界上最早的交通信号灯。

1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。

它由红绿两块以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。

1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。

1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。

这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。

红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。

1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。

带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，当车辆接近时,红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下喇叭，就使红灯变为绿灯。

红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。

红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。

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。

1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。

绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。

左右转弯车辆都必须让合法地正在路口行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。

红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。

黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。

随着经济的发展，交通运输中出现了一些传统方法难以解决的问题。

道路拥挤现象日趋严重，造成的经济损失越来越大，并一直保持大比例的增长。

现在交通系统已不能满足经济发展的需求。

由于生活水平的提高，人们对交通运输的安全性及服务水平提出了更高的要求。

在交通中管理引入单片机交通灯控制代替交管人员在交叉路口服务，有助于提高交通运输的安全性、提高交通管理的服务质量。

并在一定程度上尽可能的降低由道路拥挤造成的经济损失，同时也减小了工作人员的劳动强度。

中国车辆数量不断增加，交通控制在未来的交通管理中起着越来越重要的作用。

智能交通灯的管理比重修一条马路无论在经济、交通运行速率上都有很好的效益、更加节约资源。

使交管人员有更多的精力投入到管理整个城市交通控制，带来更大的经济和社会效益,为创造美好的城市交通形象发挥更多的作用。

第二章交通管理方案论证2.1 设计任务南北（A）、东西（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组绿、黄、红、左转绿四个指示灯，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。

红灯的设计时间为相对相位的绿+左转绿+2个黄灯时间，南北绿灯为60秒、南北左转绿灯为30秒、东西绿灯为45秒、东西左转绿灯为20秒,。

设A道和B道的车流量不相同，A 为主干道，B为次干道。

2.2 方案介绍把设计任务细化为八个状态，其对应状态：如图2-1图2-1 状态转换图整个交通灯控制由八个状态组成，可以用程序设计实现，也可用时序逻辑实现.以下方案就是分别用了这两种方法。

2.2.1 方案1设计思想采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器，选择一个单片机，其部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状态的转换，由于每一个模块的计数都不是相同，这里的各模块是以预置数和计数器计数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输入要产生相应状态的下一个状态的预置数，如图中A道和B道,分别为次干道的置数选择和主干道的置数选择。

以主干道为例，简述其设计思想。

如前分析，已经确定该系统有四个状态，而置数子模块可定要将下一状态的预置数准备好，所以很容易得到主干道的置数表如：表2-1表2-1 置数表由该表，就可以通过程序循环的方法设计该模块，主要思想是通过数据判断指令、跳转指令实现，由主控制器计时和中断产生的状态去判断是否定时达到1秒，从而得到不同的输出，即预置数，由上分析可用一个计数器和跳转指令去完成的预置数。

而红绿灯的显示也是一样，由状态分析可以得出红绿灯的变化表如：表2-2通过这表就可以用单片机及其他必要的元器件实现功能。

本方案采用模块化编程，编程代码可以重复调用，编码冗余低，占用空间比一体化（汇编）编程占用空间小，可读性高，修改容易。

但由于本方案的数码管显示部分没有采用锁存芯片，而是与I/O口直接连通，对于后面的修改模块编程有一定难度。

2.2.2 方案2设计思想状态转换表如：表2-3本方案介绍：本方案是用汇编语言编写，具有较强的时序性，精度高，适合在时序要求高的场合使用。

但用汇编编写有明显的不足，它具有高耦合性，使阅读和修改有一定难度，对于初学者更是难以弄懂，更不符合现代的编程低耦合高聚要求。

2.2.3 方案比较方案1（以下称1）用了部定时器及模块化设计，而方案2（以下称2）采用的是一体化（汇编）设计，相比之下1有较强的可读性和较强的可修改性，而2则在设计上显得较简单，设计纯朴，便于测试，它的优势则在于提供了一条较为便捷的解决方案，而1体现了极限编程的思想。

我们从中可以得出的是，我们最终的设计应该尽量使用部定时器及模块化设计。

对工程设计人员来说，将来的产品无论从修改还是升级考虑对有好处，但另外我们又需将设计简单化，因此我觉得在设计初期尽可能的简单化设计，而一旦设计的各项测试通过了，在有可能的条件下将设计模块化，所以本设计以第一方案为主进行。

第三章交通灯系统硬件设计3.1 单片机概述单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成的。

单片机是把包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。

通常，单片机由单个集成电路芯片构成，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、4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，部资源在增多，引脚的多功能化，以及低电压、低功耗。

目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。

导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。

更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。

它主要是作为控制部分的核心部件。

因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。

51单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。

该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。

目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间将占有大量市场。

51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。

需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。

所以本系统基于这些原因而选用AT89S51芯片来设计这个交通信号灯系统。

3.2 系统构成XL400开发板一块，发光二极管16个（都是红色的），一块万能板，一条跳线，一条数据下载线。

系统结构框图如：图3-1图3-1 系统结构框图系统各部分工作：(1)程序设置初始时间，通过AT89S51单片机部相应寄存器来实现。

(2) 由AT89S51单片机的定时器每秒钟通过P0口及P2.0-P2.4口向数码管送信息，显示红、绿、黄灯的点亮时间情况；由AT89S51的P1口显示每个灯的点亮情况。

(3) AT89S51通过程序设置各个信号灯的点亮时间，通过程序设置南北方向的绿、左转绿时间依次为60秒、30秒，东西方向的绿、左转绿时间依次为45秒、25秒，红灯时间为各对称相位的放行时间之和。

(4)通过AT89S51单片机的P3口来控制系统是工作。

其中P3.2和P3.1控制修改功能和特殊状态。

3.3芯片选择与介绍3.3.1 AT89S51芯片选用的AT89S51与同系列的AT89C51在功能上有明显的提高，最突出是的可以实现在线的编程。

用于实现系统的总的控制。

其主要功能列举如下：1、为一般控制应用的 8 位单片机2、晶片部具有时钟振荡器（传统最高工作频率可至 33MHz）3、部程式存储器（ROM）为 4KB4、部数据存储器（RAM）为 128B5、外部程序存储器可扩充至 64KB6、外部数据存储器可扩充至 64KB7、32 条双向输入输出线，且每条均可以单独做 I/O 的控制8、5 个中断向量源9、2 组独立的 16 位定时器10、1 个全双工串行通信端口11、8751 及 8752 单芯片具有数据的功能12、单芯片提供位逻辑运算指令AT89S51各引脚功能介绍：如图3-2图3-2 AT89S51VCC：ATAT89S51 电源正端输入，接+5V。