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1、教学单位 学生学号 2031225116 本科毕业论文（设计）题目城市道口交通灯控制系统模型的设计 学生姓名 专业名称 电子信息科学与技术 指导教师 2008年6月10日城市道口交通灯控制系统模型的设计摘 要：新型多功能交通灯控制系统越来越多的被用于个大中小城市中，它的研究有效地改善了交通堵塞等现象。利用单片机可编程的特点，设计制作城市道口交通灯控制系统。系统由硬件和软件两个部分组成，设计以单片机AT89C52为核心，提出了系统的硬件实现方案，对各单元电路以及系统的整体硬件部分进行了设计与调试，并结合软件，实现了方向指示、特殊车辆检测、自动控制手动控制转换等功能。系统工作稳定可靠，实用性强。最
2、后介绍了系统的存储单元分配，软件流程图，软件源程序及注释等内容。关键词：城市道口交通灯控制系统；单片机AT89C52；程序流程图City Crossing traffic lights Model Control System Design Abstract: The new multi-functional traffic light control system was used in more and more of the universities, cities, its research effectively improve the traffic congestion, and
3、 other phenomena. Use of programmable microcontroller features, designing, and manufacturing city Crossing traffic lights control system. System consists of two parts of the hardware and software components, designed to SCM AT89C52 as the core, the proposed system hardware implementation program, th
4、e elements of the overall circuit and system hardware part of the design and debugging, and integration software, achieved a directional, suggested that the blind, automatic control manual control conversion, and other functions. Operation of the system is stable and reliable, and practical. Finally
5、, the systems memory cell distribution, software flow chart, software and source notes, and so forth. Key words: Urban Crossing traffic light control system; SCM AT89C52; Flow chart目 录0引言51系统的功能和基本原理61.1 系统的功能61.2系统基本原理62方案设计与论证72.1总体设计方案与比较73 单元电路的设计与比较83.1 硬件电路设计83.1.1 控制器选型及AT89S52的功能特点83.1.2 外围电
6、路设计133.1.3 键盘接口电路设计153.1.4 主控制系统163.1.5 通行灯输出控制173.1.6 时间显示模块183.1.7 特种车辆通行控制模块183.1.8 硬件总电路203.2 软件设计203.2.1 主程序流程图203.2.2 初始化程序213.2.3 定时中断程序223.2.4 外部中断程序234 调试234.1.1 初始交通灯控制化程序234.1.2 特种车辆通行时红外线检测电路的调试245 结束语24参考文献25附录260 引 言“交通”一词由来已久，从古至今交通问题和人类生活密切相关。所以交通问题也是随着人类进步而不断发展演变着的。现今科技进步，生活水平显著提高，人
7、们对生活环境的要求也越来越高。如何能让人们不在再为上班堵车而心烦，如何避免因为交通事故给我们带来的不幸，以成为更多人所想解决的问题。良好的交通会为人类创造更为舒适的生活环境，会加快发展进程的脚步。现今能源紧缺，人力资源宝贵，如何制造一种高效节能智能化的交通灯控制系统是改善交通问题的重中之重，为此现今我们研究的题目有着极为深远的意义。在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效地畅通，并为交通参与者提供了强有力的保障。但是随着社会经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能适宜现在日益繁忙的交通状况。据不完全统计，目前我国城市里的十字路口交通系统大都采用定时来控制(不排除繁忙路段或高峰时段用交警来取代
8、交通灯的情况)，这样必然产生如下弊端:当某条路段的车流量很大时却要等待红灯，而此时另一条是空道或车流量相对少得多的道却长时间亮的是绿灯，这种多等少的尴尬现象是未对实际情况进行实时监控所造成的，不仅让司机乘客怨声载道，而且对人力和物力资源也是一种浪费。本次研究设计的课题，就是要改善交通通行手动时间转换功能。紧急情况时的全路口车辆禁行，以及特殊车辆的检测问题。对于显示器我们设计了一种显示亮度高，耗电较少，可靠性高的简单型显示器。完整的城市道口交通灯控制系统主要由硬件电路部分和软件部分构成，本文重点论述了硬件的设计与制作。1 系统的功能和基本原理1.1 系统的功能本系统主要具有以下功能：（1）交通灯
9、指示功能：本系统可用于十字路口指示行人车辆的通行，每个方向具有左拐、右拐、直行及行人四种通行指示灯，灯亮通行灯灭禁行。（2）倒计时功能：计时牌可显示路口通行转换剩余时间。（3）手动控制功能：可在出现特殊情况时手动控制交通灯亮与灭，本系统可以实现所有车辆人行禁行，所有车辆禁行的手动控制。（4）特种车辆检测功能：本系统通过红外检测可对特种车辆119，120进行检测，如有特种车辆通过路口时，系统可自动为特种车辆放行。（5）通行管理转换功能：本系统的交通计时可以实现30s与60s的通行转换。1.2系统基本原理 本课题是用单片机来实现的,它是以单片机89S52芯片为核心，作为主控制电路来实现现对其他分路
10、的控制的，系统硬件电路由控制系统模块、通行灯输出控制显示模块、时间显示模块和自动特种车辆控制模块组成。分别用到了AT89S52和74LS373两种芯片。键盘总共设计了有3个键，其中一个键是“复位”键，当系统需要重新开始时可以按下“复位”键重新开始。另一个键是特殊情况控制键，可以在出现紧急情况时对系统进行手动控制。最后一个键是通行时间管理转换键，可以实现30s和60s的时间转换。系统工作原理是：系统开始运行时，交通灯开始按照以下交通规则运行：a车辆南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行时间为30s，各路右拐比直行滞后10s开放。b.车辆南北左拐、各路右拐，行人禁行。通行时间为30s。c.
11、车辆东西直行、各路右拐，东西行人通行，东西通行时间为30s各路右拐比直行滞后10s开放。d.车辆东西向左拐、各路右拐，行人禁行。通行时间为30s。 当出现特殊情况时可按下按键2对其进行手动操作，短按按键2时可实现全部车辆禁行的控制，长按按键2可实现全部车辆及人的禁行。当十字路口通过特殊车辆119、120时由红外检测模块对其进行检测，单片机可以实现全部禁行控制。当十字路口车辆过多时可以通过按键3实现由30s到60s的通行管理转换。这就是城市道口交通灯控制系统1。上电复位串口通行119、120车辆监测自动/手动键盘南北通行灯(2组)东西通行灯（2组）3位LED显示器（4组） P1 P2 AT89C
12、52 P0INT1 P3 PP3列扫描驱动图1 城市道口交通灯控制系统原理框图2 方案设计与论证2.1总体设计方案与比较方案一：采用标准AT89S52单片机作控制器；通行倒计时显示采用3位LED数码管；左拐、右拐、直行及行人4种通行指示灯采用双色高亮发光二极管；LED显示采用动态扫描，以节省端口数。特种车辆通行采用实时中断完成，识别方法采用红外线发射及接受方案。按以上系统构架设计，单片机端口资源刚好满足要求。该系统具有电路简单，设计方便，显示亮度高，耗电较少，可靠性能高等特点。方案二：采用AT89C2051单片机作为控制器，通行倒计时显示采用1616点阵双色LED发光管。该系统设计框架2，列驱
13、动采用74LS595以实现串行端口扩展，行驱动采用416译码器74LS154动态扫描，译码器74LS154生成16条行选通信号线，在经过驱动器驱动对应的行线，每条行线上需要较大的驱动电流，应选用三极管作为驱动管。这种方案显示逼真，单片机占用端口资源少；缺点是需要大量的硬件，电路复杂，耗电量大，在模型制作中较少采用。方案三：采用AT89C2051单片机作为控制器，通行倒计时及左拐、右拐、直行、行人通行指示采用单块LCD液晶点阵显示器。这种方案设计占用单片机端口最少，硬件也少，耗电也最小；虽然图案也很精美，但由于亮度太暗，晚上还得开背光灯，所以较少采用。通过以上综合分析可以看出，方案一具有综合设计
14、优点，因此城市道口交通灯系统模型采用方案一设计。RXDTXD单片机IO列驱动器74LS595电源行驱动器双色LED显示点阵（每个路口7个）图2 采用1616点阵LED发光管设计的交通灯控制系统3 单元电路的设计与比较3.1 硬件电路设计本系统的硬件以单片机为控制核心，电路由控制系统模块、通行灯输出控制显示模块、时间显示模块和自动特种车辆控制模块组成。3.1.1 控制器选型及AT89S52的功能特点本系统采用Atmel公司AT单片机AT89S52作为主控制器。作为系统的微机控制器，主要从以下特点考虑AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。
15、使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作
16、，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。AT89S52有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，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，如图4所示。AT89S52可以按照常规方法进行编程，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3。 图三AT89S52的引脚图AT89S52功能特性如表3.1.1所示4。根据本系统的设计要求，AT89S52内部资源已经够用
17、，无需扩展。因此，系统硬件设计非常简单。 表3.1.1AT89S52功能特性主要功能特性 与MCS-51单片机产品兼容8K字节在系统可编程Flash存储器 32个双向I/O口1000次擦写周期 3个16位可编程定时/计数器中断全静态操作：0Hz33Hz 看门狗定时器三级加密程序存储器 双数据指针八个中断源 掉电标识符全双工UART串行通道 低功耗空闲和掉电模式掉电后中断可唤醒 下面分别说明这些引脚的名称和功能。（1）主电源引脚和GND：接电源。GND：接电源地。（2）时钟电路引脚XTAL1和XTAL2XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。
18、（3）控制信号引脚RST，ALE，RST: 复位输入。晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将
19、地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。 PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。 EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC
20、。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。（4）输入/输出（I/O）引脚P0，P1，P2，和P3P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉
21、高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。P1各口线的第二功能如表3.1.2所示5。 表3.1.2 P1各口线的第二功能表口线第二功能P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5MOSI（在系统编程用）P1.6MISO（在系统编程用）P1.7SCK（在系统编程
22、用）P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。 P3 口：P3 口是一个具有
23、内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。P3各口线的第二功能如表3.1.3所示6。 表3.1.3 P3各口线的第二功能表口线第二功能P3.0RXD（串行口输入）P3.1TXD（串行口输出）P3.2（外部中断0输入）P3.3（外部中断1输入）P3.4T0（定时器0的外部输入）P3.5T1（定时器1的外部输入）
24、P3.6（外部数据存储器“写”信号输出）P3.7（外部数据存储器“读”信号输出）3.1.2外围电路设计XTAL1,XTAL2两脚为单片机的时钟输入引脚，时钟是时序的基础。单片机是程序控制式计算机，它的运行过程是在程序控制下逐条执行程序指令的过程。由于单片机的内部各个部件是共用一条总线。因此在执行指令的过程中需要有时序来协调单片机内外部功能部件之间的数据传输，数据运算等操作。在单片机的内部有一个反相放大器来构成振荡器，产生时钟。可以在XTAL1和XTAL2端外接石英晶体作为定时元件，内部反相放大器自激振荡，产生时钟。其中C1，C2两个电容是作为石英晶体振荡器的频率补偿。外接石英晶体时，电容C1和
25、C2的值常选择为30pF左右；外接陶瓷谐振器时，C1和C2的值均为47PF。接入电容C1和C2有利于振荡器起振，对频率有微调作用。振荡频率由石英晶体的谐振荡频率确定。一般，振荡频率是1.212MHz。为了减少寄生电容，更好地保证振荡器稳定可靠地工作，石英晶体或陶瓷振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近7。在本设计中，XTAL1和XTAL2端外接石英晶体作为定时元件，内部反相放大器自激振荡，产生时钟。石英晶体的振荡频率设置为12MHz，电容取值为30pF。RST脚为单片机复位信号的输入端。对于AT89C51单片机是高电平复位有效。当单片机复位后程序又重头执行。图中为上电复位电路，也就是说当单
26、片机接通电源后马上复位，以后不再复位。MCS-51单片机通常采用上电自动复位和开关手动复位两种方式。（1）上电复位所谓上电复位，是指单片机只要一上电，便自动地进入复位状态。图4是上电复位电路。在通电瞬间，电容C通过电阻R充电，RST端出现正脉冲，用以复位。关于参数的选定，应保证复位高电平持续时间（即正脉冲宽度）大于2个机器周期。当采用的晶体频率为6MHz时，可取C=22F，R=1K；当采用晶体为12MHz时，可取C=10F，R=8.2K。图4 上电复位电路（2）手动复位所谓手动复位，是指通过接一按钮，使单片机进入复位状态。系统上电后，若需要复位，一般都是通过手动复位来是实现的。电路如图5所示。
27、图5 手动复位电路图6 上电复位与手动复位组合电路在实际应用系统中，为了保证复位电路可靠地工作，常将RC电路产生的复位信号再经密特触发电路整形，然后接入单片机的复位端和外围电路的复位端。本系统根据上面的信息和实际结合，采用了上电复位与手动复位组合电路。最后的复位电路如图6所示。本系统用的是8051单片机，内部有程序存储器，所以不用再接存储器，系统就访问片内的存储器，所以这里的接高电平。3.1.3 键盘接口电路设计键盘是若干个按键的集合，是人与计算机联系的桥梁。操作人员可以通过键盘输入数据和命令，它是单片机系统中不可以缺少的输入设备。键盘可以分为非编码键盘和编码键盘。前者用软件来识别和产生代码，
28、后者则是用硬件来识别。键盘处理程序实现对键盘的管理，它的主要任务是：（1）确定是否有键按下。（2）当有键按下时，则对键译码，找出按下的是哪个键；当无键按下时，即返回。（3）如按下的是复位键，便使整个电路复位；当按下的是功能键，即转到对应的键服务程序。（4）处理同时按键。对于两个或者多个按键同时按下的重键问题，可以采用不同的方法来处理。最常用的方法为N键锁定技术，即只处理一个键，任何其他按下又松开的键不产生代码。通常采用“先入有效”或“后留有效”的原则进行处理。“先入有效”的方法是，当两个或两个以上的按键被按下时，只有第一个按下的键是有效的，其余均无效；“后留有效”的方法是，当多个按键按下时，只
29、有最后松开的键是有效的，其余均无效7。（5）去抖动。按键从开启到闭合稳定，或者从闭合到完全打开，总要有数毫秒的弹跳时间（即抖动）如图7所示。弹跳将引起按一次键被多次输入的误操 作。为此，在键盘处理程序中，必须设法去掉抖动。可以采用延时的方法，也可以采用硬件去抖动。这里是用软件消抖的方法来去除抖动。即检测出按键闭合后执行一个延时程序,产生5ms10ms的延时,让前沿抖动消失后再一次检测按键的状态,如果仍保持闭合状态电平,则确认为真正有键按下。当检测到按键释放后,也要给5ms10ms的延时,待后沿抖动消失后才能转入该键的处理程序。图7 按键时的抖动3.1.4 主控制系统主控制系统采AYT89C52
30、，是ATMEL公司生产的一款性能稳定的8位单片机。AT89C52具有1个8KB的Flash程序存储器，1个512字节的RAM，4个8位的双向可位寻址I/O端口，3个16位的定时/计数器及1个串行口和6个向量二级中断结构。单片机的P1口及P2口分别用于控制南北及东西的通行灯。P0.0P0.6口及P3.0P3.2口用于4组3位LED计时器的控制，特种车辆通过时使用外中断1口（P0.7），手动采用P3.6口按键，手动自动转换采用P3.7口按键，如图8所示。 图8 主控电路3.1.5 通行灯输出控制道口交通灯指示采用高亮度红绿双色发光二极管，左拐、右拐、直行及行人各一个。当发光二极管电流为6mA时，按
31、公式R（51.8）/0.006计算，限流电阻应为510。由于南北通行时双向指示牌相同，因此每个端口应具有12mA的吸收电流能力。另外，人行道口按4个灯算需24mA的吸收电流。这样在单片机的输出口需接驱动电路74HL373，以保护单片机的输出端口。图9所示为道口指示灯电路。 图9 城市道口交通灯指示电路74LS373的输出端O0O7可直接与总线相连。当三态允许控制端OE为低电平时，O0O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。 当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。当LE为低电平时，O被锁存
32、在已建立的数据电平。74LS373引脚(管脚)图74LS373内部逻辑图3.1.6 时间显示模块道口通行剩余时间采用高亮红色7段LED发光数码管显示。采用共阳数码管，如果单片机吸收电流驱动，列扫描驱动使用三极管，按每段6mA电流算全显示字行“8”时，每个数码管需6mA8=48mA。由于时间显示每个道口相同。4组需192mA，因此设计中采用功率三极管9012。由于单片机每个段码输出口需吸收24mA电流，因此在电路设计中也使用了驱动集成块74LS373。本设计我们用到两片74LS373，一片用于输入电流驱动排显，而此时产生的电流过大，无法正常驱动单片机，所以还需要一片74LS373产生灌电流放大I
33、/O口电流，以带动单片机正常工作。时间显示驱动电路如图10所示。图10 时间显示驱动电路3.1.7 特种车辆自动通行控制模块自动道口灯在特种车辆到来时能自动关闭所有绿灯，让特种车通过。设计中采用红外线发生器作为特种车的发生器，使用实时中断来响应特种车的通行要求。红外线接受器一般采用电视机上用的一体化红外接受器，具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。本设计我们采用了简单实用的红外对管进行红外检测与接收。如图11所示。图11 红外检测电路红外数据传输，使用传播介质红外线。红外线是波长在750nm1mm之间的电磁波，是人眼看不到的光线。红外数据传输一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75m25m之
34、间。红外数据协会成立后，为保证不同厂商的红外产品能获得最佳的通信效果，限定所用红外波长在850nm900nm。 红外传输距离在几cm到几十m，发射角度通常在015，发射强度与接收灵敏度因不同器件不同应用设计而强弱不一。使用时只能以半双工方式进行红外通信。 （1） 红外发送器件 红外发送器大多是使用Ga、As等材料制成的红外发射二极管，其能够通过的LED电流越大，发射角度越小，产生的发射强度就越大；发射强度越大，红外传输距离就越远，传输距离正比于发射强度的平方根。红外发送器件在使用时通常需要串联电阻，用以分压限流。 （2） 红外检测器件 红外检测器件的主要部件是红外敏感接收管件，有独立接收管构成
35、器件的，有内含放大器的，有集成放大器与解调器的。接收灵敏度是衡量红检测器件的主要性能指标，接收灵敏度越高，传输距离越远，误码率越低。 内部集成有放大与解调功能的红外检测器件通常还含有带通滤波器，这类器件常用于固定载波频率(如40kHz)的应用。 本设计中，我们把红外发射管作特种车辆，把红外接受管置于交通道口。当红外发射管对准红外接受管时，表示有特种车辆经过道口。此时单片机外部中断P0.7口控制道口全部车辆、行人禁行。至此达到红外检测目的。3.1.8 硬件总体电路根椐系统各模块电路的设计，系统整体电路如图12所示。图12 系统整体电路图3.2 软件设计由于52单片机的速度不高，要尽量提高反馈控制
36、速度就必须要在控制算法、程序结构和代码编写上尽量优化。3.2.1主程序流程图道口交通灯控制系统控制程序主要分以下几个模块：初始化程序、主程序定时中断程序和特种车实时响应程序等。主程序主要负责总体程序管理功能，实现人机交互设定。由于采用动态扫描方式显示时间，因此主程序大部分时间要调用扫描显示程序。主程序流图如图13所示。初始化判断是否有按键操作键处理判断键值读键值定时到状态判断处理状态载入相应控制字判断下一状态等待结束图13 主程序流程图3.2.2 初始化程序初始化程序主要完成内存规划，定时器的工作模式、中断方式等的设定。由于子程序调用较多，因此堆栈指针设于80H处。定时器T0、T1设为16位定
37、时器模式，定时时间为50ms，T0为秒计时用，T1为通行结束闪烁用。3.2.3定时中断程序定时中断程序主要用于行车及行人通行指示，按照通行规则，通行灯亮灭控制转换逻辑表如表3.2.3所示。表3.2.3 道口通行方式控制码数据表南北方向端口控制功能6050s5030s3010s100sP1.7左拐灭0011P1.6左拐亮11001P1.5直行灭1100P1.4直行亮0011P1.3右柺灭0111P1.2右柺亮10001P1.1行人灭1100P1.0行人亮1100道口控制字66H6AH99H99H/DDH东西方向端口控制功能6050s5030s3010s100sP2.7左拐灭0000P2.6左拐亮
38、1111P2.5直行灭0000P2.4直行亮1111P2.3右柺灭0111P2.2右柺亮10001P2.1行人亮0000P2.0行人灭1111道口控制字55H59H59H59H/5DH通行规则如下：（1） 车辆南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行时间为30s，各路右拐比直行滞后10s开放。（2） 车辆南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行时间为30s。（3） 车辆东西向直行、各路右拐，东西向行人通行。东西向行人通行时间为30s，各路右拐比直行滞后10s开放。（4） 车辆东西向左拐、各路右拐，行人禁行。通行时间为30s。定时器T0定时溢出中断周期设为50ms，中断累计20次（即1s）时对
39、60s倒计时单元减1操作。设计中将4种通行规则分成几种不同的亮灯方式，通过查询秒倒计时单元的数据，实现在不同的时间段给控制端口送不同的控制码。控制码分为四个时间段：6050s、5030s、3010s、100s。3.2.4外中断1中断服务程序当有特种车辆经过时，车中发射红外线信号，其信号备道口控制板上的接受器接受，并输出一个低电平触发外中断1。中断处理程序流图如图14所示。现场恢复，中断返回现场保护关外中断1开定时器T1送全红灯，数据缓存外中断程序15s倒计时结束？关定时器T1,开外中断红灯显示图14 外中断1中断服务程序流程图各部分程序清单见附1。4 调试设计时按交通灯控制程序和特种车辆经过中
40、断程序两大部分电路进行调试。4.1.1交通灯控制程序不通过定时器T0，直接照表3.2.2中算好的数据码送出来控制灯，观察其逻辑状态是符合要求。可多次、反复地进行调试，直至逻辑关系正确。值得注意的是，南北方向、东西方向的指示灯要同时调试。4.1.2特殊车辆通行时红外线检测电路的调试在模拟小车中红外线发射模块，将示波器输入端接在交通控制灯的红外的输出引脚上，当小车通过路口时，检测红外线是否被接受。若该脚输出为低电平，则说明以接受到信号，电路正常。本系统以AT89S52单片机为核心，开发程序调试采用W78SE516进行在线编程修改，可大大加快调试进度。设计的交通灯可用于十字路口的车辆及行人的交通管理
41、，显示用3位7段数码管，可以很直观地显示灯亮灭的时间；设计中应用了两种倒计时显示方式，60s倒计时适用于车流量较大的路口，30s倒计时可用于车辆较少的路口。功能完整，不仅具有普通交通灯的指示功能，还增加了特殊车辆自动通行。其功能效果和真是道口交通灯完全一致。5 结束语本系统以AT89S52单片机为控制核心，外围电路多以具有串行接口的芯片组成。系统实现了键盘识别、显示驱动、特殊车辆检测、数据通信、数据存储等多种功能，高效合理地利用了AT89S52单片机的几乎全部资源。由于采用三位数码管显示，外部中断控制的红外检测，大大简化了电路，降低了系统成本，提高了系统可靠性。在设计制作城市道口交通灯系统的过
42、程中，我深切体会到，实践是理论运用的最好检验。本次设计是对我四年所学知识的一次综合性检测和考验，无论是动手能力还是理论知识运用能力都得到了提高，增强了团队合作精神，同时加深了我们对网络资源认识，大大提高了查阅资料的能力和效率，使我有充足的时间投入到电路设计当中。本设计主要是为了阐明交通灯系统的工作原理,故只设计了一个道口的交通灯控制系统，要应用到实际中就还需深入的了解交通情况，设计更契合实际的交通灯控制系统，以便为大家提供更为安全便捷的服务。参考文献1 欧伟民. 基于单片机的交通信号控制系统J.湖南大学学报(自然科学版) ,2002,(S2) . 2 沈鸿星. LED交通信号灯系统的硬件设计J
43、.电子工程师 ,2004,(03) . 3 罗亚非. 凌阳16 位单片机应用基础M. 北京：北京航空航天大学出版社，20034 方志烈. 第三代L ED 交通信号灯A . 第七届全国L ED 产业研讨与学术会议论文集 C . 中国光学光电子行业协会光电器件专业分会,2000. 30232.5 查振亚,叶向阳. 智能交通灯控制系统J. 华中理工大学学报, 1997, 25(2): 63656 谭浩强. C 程序设计M. 清华大学出版社，1999 年12 月第2 版7 白炳良. 单片机自动控制交通信号灯J.漳州师范学院学报(自然科学版) ,1997,(02) . 8 何立民.单片机应用技术大全M.
44、北京：北京航空航天大学出版社，1994.9 李广弟.单片机基础M.北京：北京航空航天大学出版社，1992.10 张云龙. 交通信号控制器的设计J.兵工自动化 ,2003,(04) . 11 李朝青.单片机原理及接口技术（修订版）M.北京：北京航空航天大学出版社，1998.12 阎 石. 数字电子技术基础（第四版）M.高等教育出版社，2000年5月第一版.13 胡汉才. 单片机原理及其接口技术M.清华大学出版社，2000年5月第一版.14 何立民. 单片机高级教程M.北京航空航天大学出版社，2000年5月第一版.15 陈汝全. 电子技术常用器件应用手册M.第二版，机械工业出版社，2002年5月第一版.16 Phillips,KIRT Gisbon,PLCs over the net J.Industrial Computing,1999,7(8):120-127.附 录附1：#include reg51.h#include intrins.h#include head.h#defi
