1 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MCS-51系列单片机AT89C51为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P3口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过P1口输出，显示时间通过P0口输出至双位数码管）。本系统设计周期短、可靠性高、实用性强、操作简单、维护方便、扩展功能强。
关键词：单片机；交通灯
Abstract
In recent years, with the rapid development of science and technology, the
application of SCM is going deep, driving the traditional detection techniques
to renew day by day. In the real-time examination and in the automatic control
monolithic integrated circuit application system, the monolithic integrated
circuit often took a core part uses. The monolithic integrated circuit aspect
knowledge is only insufficient, but should also act according to the concrete
hardware architecture software and hardware union, to be improved.
The intersection vehicles shuttle, the pedestrian is bustling, car dealership
traffic lane, person sidewalk, methodical. Then depending on what to realizes
this orderly order? the traffic lights on the automatic control system. There
are great number kinds of modes to control the traffic lights. The system uses
a series of MCS-51 as the center AT89C51 single-chip device designed to control
the traffic lights, so as to realize the function of setting red, green light
time by 8051 chip’s P3 port according to the actual traffic flows, lighting
the red-light and green-light by turn and lighting the yellow-light to warm
while 5 seconds left(outputting the traffic light signal by P1,outpuing the
time by P0 and showing the time on double-digits nixie tube). Short of the design
cycle, high reliability, practical, simple operation, easy maintenance, the
expansion of powerful is this system.
Key words: SCM; MCU; traffic light
2 目 录
中 英 文 摘 要 ························ 1
1 设计要求 ························· 4
２ 设计目的 ························· 3
3 方案比较、设计与论证 ··················· 3
4 原理分析 ························· 4
4.1 交通灯显示时序的理论分析 ··············· 4
4.2 交通灯显示的理论分析 ················· 7
5 程序设计流程图 ······················ 6
6 总体设计与电路图 ····················· 8
6.1 芯片选择 ······················· 8
6.2 设计电路图 ····················· 10
6.3 PROTEUS仿真图： ·················· 11
6.4 交通灯程序 ····················· 12
7 仿真测试、数据及结果分析 ················· 18
8 总结与展望 ························ 17
致谢 ···························· 20
参考文献： ························· 21
附 录 ··························· 20
3 1 设计要求
1.1 程序开始运行先南北段通行、东西段禁止60s，后东西段通行、南北段禁止60s，依此循环。
1.2 系统分三种工作模式：正常模式、繁忙模式、特殊模式，并且通过三个按钮“正常”、“繁忙”、“特殊”可相互转化。
1.3 正常模式：
直行时间显示数码管显示60。此时南北段直行通行（绿灯）、东西段禁止（红灯）40s，南北段人行道通行（绿灯），东西段人行道禁止（红灯），同时南北段和东西段方向的数码管分别从40s和60s开始倒计时，至最后5s时南北段绿灯变成黄灯闪烁；此后南北段左拐（左拐灯亮）通行、东西段禁止（红灯）20s，南北段、东西段人行道都禁止（红灯），同时南北段和东西段方向的数码管都从20s开始倒计时，至最后5s时南北段左拐灯变成黄灯闪烁；再后东西段直行通行（绿灯）、南北段禁止（红灯）40s，东西段人行道通行（绿灯），南北段人行道禁止（红灯），同时东西段和南北段方向的数码管分别从40s和60s开始倒计时，至最后5s时东西段绿灯变成黄灯闪烁；最后东西段左拐（左拐灯亮）通行、南北段禁止（红灯）20s，东西段、南北段人行道都禁止（红灯），同时东西段和南北段方向的数码管都从20s开始倒计时，至最后5s时东西段左拐灯变成黄灯闪烁。
1.4 繁忙模式：
繁忙指示灯亮，南北段、东西段的通行时间改为45s，其中左拐的时间改为15s，其它与正常模式类似。
1.5 特殊模式：
特殊模式灯亮，南北段、东西段的通行时间改为75s，其中左拐的时间改为20s，其它与正常模式类似。
２ 设计目的
2.1 了解交通灯管理的基本工作原理
2.2 熟悉AT89C51的工作原理和应用编程
2.3 熟悉AT89C51并行接口的各种工作方式和应用
2.4 熟悉AT89C51计数器/定时器的工作方式和应用编程外部中断的方法
2.5 掌握多位LED显示问题的解决
3 方案比较、设计与论证
3.1 显示界面方案
3.1.1 倒计时显示
该系统要求完成倒计时的功能。因只需显示数字，基于上述原因，我们考虑完全采
4 用数码管显示，四个路口分别采用一个二位阴极数码管即可。
3.1.2 状态灯显示
该系统要求完成状态灯显示的功能。求于简单，我们把各个路口的红灯和黄灯设成直行和左拐两个通行方式所共有，也就是说，一个路口只需四个状态灯，一个直行通行的绿灯，一个左拐通行的绿灯，一个共有的红灯，一个共有的黄灯。
3.2 输入方案
该系统要求能手动改变东西与南北的通行时间、紧急情况处理，我们采用扩展I/O
口方法，在外部中断P32口上扩展三个中断口，分别连接三个按钮。该方案的优点是：使用灵活，并且可提供较多I/O口,节省了AT89C51的中断口资源。
4 原理分析
4.1 交通灯显示时序的理论分析
下图所示为一种红绿灯规则的状态图。
图4.1 状态S1南北直行通行 图4.2 状态S2南北左拐通行
图4.3 状态S3东西直行通行 图4.4 状态S4东
西左拐通行
5
共四种状态，分别设定为S1、S2、S3、S4，交通灯以这四种状态为一个周期，循环执行如下图所示：
依据上述车辆行驶的状态图，可以列出各个路口灯的逻辑表如下表所示(其中逻辑值“1”代表直行通行，逻辑值“0”代表禁止通行，逻辑值“L”代表左拐通行)：
S1的状态 E S W N
逻辑值 0 1 0 1
显示时间 正常模式下为40S
S2的状态 E S W N
逻辑值 0 L 0 L
显示时间 正常模式下为20S
S3的状态 E S W N
逻辑值 1 0 1 0
显示时间 正常模式下为40S
S4的状态 E S W N
逻辑值 L 0 L 0
显示时间 正常模式下为20S
图4.5 交通灯状态循环图