内容发布更新时间 : 2024/6/16 17:44:40星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
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一、设计背景及意义
当今，红绿灯安装在个个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的
手段。单片机具有性价比高、集成度高、可靠性好、抗干扰性强等特点，广泛运用于各种智能仪器中。基于新型规则的可编程交通控制系统，可以实现对车辆、行人的控制，使的交通便于管理。所以，采用单片机自动控制交通灯有现实的社会意义。
二、设计任务
1. 采用AT89C51芯片；
2. 使用发光二极管（红，黄，绿）代表各个路口的交通灯； 3. 用8段数码管对转换时间进行倒时；
4、带紧急按钮功能，当紧急按钮按下时，所有方向均亮起红灯； 5. 控制程序采用C语言编程。
三、控制系统设计原理
3.1 设计思路
利用单片机实现交通灯的控制，该任务分以下几个方面：
a、 实现红、绿、黄灯的循环控制。要实现此功能需要表示三种不同颜色的LED灯分别接在P1个管脚，用软件实现。
b、 用数码管显示倒计时。可以利用动态显示或静态显示，串行并出或者并行并出实现。
c、 紧急状况功能。这需要人工实现，编程时利用到中断才能带到目的，只要有按钮按下，那么四个方向全部显示红灯，禁止车辆通行。当情况解除（再次按下按钮），重新回到初始状态。
3.2 总体设计图
图1
3.2.1 交通灯循环控制
使用AT89C51单片机完成对十字路口交通灯的控制，十字路口的工作过程分
为东西方向和南北方向两个干道的红绿黄灯工作状态（红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示允许通行，黄灯亮表示提醒红绿灯之间状态的切换）的控制，每个工作状态的时间设为40s，采用循环的控制方式，具体控制过程如下（如图2）： 1、系统工作开始后，首先进入初始设定阶段，东西方向亮红灯，南北方向亮绿灯；
2、进入状态1的倒计时阶段，东西方向的红灯开始40s倒计时，南北方向绿灯开始35s倒计时；
3、进入状态1过渡阶段，东西方向红灯开始最后5s倒计时，南北方向黄灯亮并开始5s倒计时；
4、过渡阶段1完成后，东西方向亮绿灯，南北方向亮红灯；
5、进入状态2的倒计时阶段，南北方向的红灯开始40s倒计时，东西方向绿灯开始35s倒计时；
6、进入状态2过渡阶段，南北方向红灯开始最后5s倒计时，东西方向黄灯亮并开始5s倒计时；
7、过渡阶段2完成后，进入状态1，开始循环。
图2
3.2.2 倒计时显示
使用8段LED数码管进行倒计时的显示
此处采用LED静态显示方式，当显示器显示某个字符时，相应的段恒定的导通或截止，直到显示另个字符为止。89C51的串行口RXD和TXD为一个全双工串行通信口，但工作在方式0下可作同步移位寄存器，其数据由RXD端串行输出或输入；而同步移位时钟由TXD端串行输出，在同步时钟的作用下，实现由串行到并行的数据通信。在不需要使用串行通信的场合，利用串行口加外围芯片74LS164就可构成一个或多个并行输入\\输出口，用于串——并转换或显示器LED驱动。此利用后者。 3.2.3 紧急状况
当遇到紧急情况如救护车通过、交通事故等时，可按下紧急状况按钮，是东西方向和南北方向全部亮红灯，保证紧急情况得到及时解决。待情况解决后，交通灯的工作情况回到初始设定阶段，从而保证交通流畅。
为了实现此功能，利用单片机中断达到目的。利用一个手动按钮开关接至单片机外部中断0，同时在软件设计时将其设为最高优先级。当有按键按下，四方全为红灯，当再按下按钮，回到初始位置继续执行。 3.3 AT89C51
AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash
Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 3.3.1 AT89C51单片机的主要特性
与MCS-51 兼容 ，4K字节可编程闪烁存储器，可以反复擦除1000次,数据保留时间可达10年，全静态工作，三级程序存储器锁定，128*8位内部RAM，32可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中断源（两个外部中断源和3个内部中断源） ，可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路（时钟电路的作用是产生单片机工作所需要的时钟脉冲序列），中断系统（中断系统的作用主要是对外部或内部的终端请求进行管理与处理）。AT89S51共有5个中断源，其中又2个外部中断源和3个内部中断源。
图3 AT89C51系列单片机的内部结构示意图
3.3.2 AT89C51 引脚功能
图4 AT89C51引脚图