基于89C51单片机的交通灯控制系统设计开题报告

1,本课题研究的背景

交通灯顾名思义是控制交通的指挥灯，交通指挥灯是非裔美国人加莱特摩根在1923年发明的。此前，铁路交通已经使用自动转换的灯光信号有一段时间了。但是由于火车是按固定的时刻表以单列方式运行的，而且火车要停下来不是很容易，因此铁路上使用的信号只有一种命令：通行。公路交通的红绿灯则不一样，它的职责在很大程度上是要告诉汽车司机把车辆停下来。最早的交通灯出现于一八六八年英国伦敦。那时的交通灯只有红、绿两色，经改良后，再增加一盏黄色的灯，红灯表示停止，黄灯表示准备，绿灯则表示通行。最早的交通灯出现于一八六八年英国伦敦。那时的交通灯只有红、绿两色，经改良后，再增加一盏黄色的灯，红灯表示停止，黄灯表示准备，绿灯则表示通行。其实,用这三色来作交通讯号和人的视觉机能结构和心理反应有关。

现如今交通灯的作用无可比拟。如果某一繁华路段交通灯出现问题，就有可能出现交通紊乱、大小车辆随意穿梭、行人安全得不到应有的保障等。因此，交通灯的作用是非常巨大的。随着时代的不断发展，人们生活水平越来越高，至 2013 年底，据不完全统计，我国机动车数量约为 3 亿辆，这一情况给我过交通系统带来了巨大的挑战。政府部门面对这一情况，想通过扩宽道路、加大道路修建以及诸多高科技手段来减轻交通方面的压力，但是这些方式只能缓解一时之急，却不是长久之计。随着科技的发展，交通灯的使用已经普及到各个城市乡镇，甚至乡村的小巷里也有交通灯的存在，这也是现如今人们生活水平提升的一种表现。单片机在交通灯的应用上面发挥的淋漓尽致。单片机作为一种微电子控制器，已经渗入到各行各业之中，这也源于人们对生活质量要求的提高。十字路口车辆来回穿梭，路人繁多，这就要靠交通指挥灯来实现自动控制，以让车辆及行人各行其道，保障人身安全。

2，研究现状分析

郭辉设计了一种基于单片机的交通灯控制电路，此电路包括直流电源、变压器、整流电路、压片开关及发光二极管等等，具有电路结构简单，性能稳定、耗电量较低、寿命使用长等优点。

赵明、杜坚、秦连升等人以MSC-51系列单片机为核心设计系统来实现对交通灯的控制，并设计一种基于单片机的交通灯控制系统。该系统能够根据实际的车流量来实现对红绿灯燃亮时间控制、红绿灯循环点亮、倒计时剩秒时黄灯闪烁警示等功能。此系统通过红绿黄灯表示禁行，通行和警告的信号，能够进行倒计时显示，车流量检测及交通灯倒计时调整等功能。具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，具有广泛的应用前景。

杨剑礼基于单片机交通灯智能控制系统进行了相关研究，并设计了红外遥控发射电路、can总线节点接线电路、看门狗电路，同时也制定了感应定时信号控制方案以及红绿灯模糊方案等等，从而实现交通灯的智能控制，并且实验效果非常不错。

温欣玲和张玉叶两人介绍了一种基于单片机借助CAN总线技术设计的分布式区域变通信号灯智能控制系统。此系统采用AT89c51作为核心控制器．红外接收器接收采自发射器的红外信号．经解调后输入单片机进行处理．单片机与CAN总线控制器构成CAN总线通信系统进行数据传输．实现了根据车流信息、遥控、PC端控制的系统设计。两人通过对任务栈进行改进，把任务栈中空间不确定的中断嵌套时需要保存的上下文部分独立出来，单独设置一个中断嵌套栈OSInterrupt Stk，为所有任务中断嵌套时用．这样就节省了很多内存空问。

肖传清基于单片机控制交通信号灯的设计，主要阐述了以单片机为核心控制，在锁存器和可编程并行接口芯片的辅助下，通过设计的交通管理方案，设计单片机控制程序的工作流程，从而实现对十字路口交通信号灯的自动化控制，来指挥交通，让车辆、行人能够有条不紊地安全地通过十字路口，维护了社会车辆行人的出行安全。

李栋、章冠和郭建强在基于单片机的交通灯倒计时显示方面的研究中指出计时显示是十字路口的一个重要组成部分，然而，随着社会城市化进程的加快，交通网络的研究已经显得十分重要，而网络的研究就必须附带时间显示的问题。文中以MSP430单片机为控制器，降低资源为前提，讨论了交通网络中的倒计时时问控制和显示问题。

陈酉豪在基于单片机的交通灯控制系统的研究中指出十字路口是交通事故的频发路段，对人类的生命安全造成极大的威胁，所以交通灯的存在是必不可少的。由于单片机具有控制性能强、可靠性高、体积小、价格低等特点，所以一般用单片机来控制交通灯系统。他设计采用ATMEL公司的单片机AT89C51和发光二极管以及数码显示管来设计交通灯系统。实现了通过AT89C51芯片的P1口来设置红绿灯的点亮功能，通过AT89C51芯片的RXD、TXD来设置发生交通意外时的情况，通过AT89C51芯片的P0口和P2 1：来设置显示时间。交通灯的点亮用发光二极管来实现，时间的显示用数码显示管来实现。交通灯系统的电源为直流电源。系统操作简单、实用性强、扩展性高。

张晓军和陆兴华在基于单片机的交通灯控制系统的设计与仿真一文中指出现如今交通存在的一些问题并给出了建议和解决措施。此文以 89C51 单片机为核心器件，对交通十字路口的交通灯控制系统进行设计，详细介绍了交通灯控制系统软件以及硬件的设计过程，并且使用 Proleus 软件对整体系统进行仿真。实验结果表明，利用单片机控制交通灯效果显著，且成本较低，具有较好的市场环境。

苏玉萍以 AT89C51 单片机为核心器件设计了十字路口的交通灯控制系统。详细地介绍了交通灯控制系统的硬件设计和软件设计过程，用 Proteus 仿真软件对整个系统进行了模拟仿真。结果表明，该系统除了能够实现控制红绿交通灯的基本功能外，还能用 LED 数码管进行倒计时显示，并且考虑了特殊车辆的运行情况。该系统具有成本低、简单、经济，实用性强等特点。

刘新英和高玉雪两人设计了一种基于AT89C51单片机芯片的交通信号灯控制系统．该系统除具有交通灯控制功能外，增加了现场实时控制及交通信号灯故障检测功能，提高了交通灯的智能化、可靠性和实用性，可有效提高交叉口的车辆通行能力。

王冬梅、张建秋和路敬玮在基于单片机的交通灯控制系统设计与实现一文中，以AT89S51单片机为核心器件，设计了多功能交通灯控制系统．软件仿真和硬件实现的结果表明该系统具有红绿灯显示功能、时间倒计时显示功能、左转提示和紧急情况发生时手动控制等功能．

陈毅、许飞和王学飞等人在基于单片机的交通灯智能控制系统的研究中提出了基于单片机的交通灯智能控制系统。建立车流量与红、绿、黄灯时长的模型并制表存入单片机中。由线阵CCD图像传感器实时拍摄交叉路口的路况，采用微分二值化处理电路处理CCD输出信号变成二值化信号，再由单片机自动的读入数据，判断路口车辆排队长度。查表可得红、绿、黄灯时长，实现交通灯的智能控制。

张维在基于单片机的可编程智能交通灯控制系统的研究中设计一种基于 AT89S52 单片机的智能交通灯控制系统。本系统主要由单片机系统、键盘电路、LED 显示电路和数码管显示电路等部分组成。通过搭建硬件及软件电路实现交通灯基本正常转换功能及某一个车道无车辆的通行调整功能以及紧急状况下的紧急车辆避险的功能。本系统具有制作简易，可操作性强，性能稳定，不受外界干扰，功能可靠，具有一定的实用价值。

综上所述，现如今针对交通灯控制的研究已经有很多，并且取得了可观的研究成果，但大多数的控制方式较为简单，实现功能也较为单一。基于此，就需要一种能够可靠稳定的控制交通灯的系统出现，以解决现如今交通灯控制方面存在的一些缺陷。

3，本课题的目的及意义

经过现如今针对交通灯控制系统的诸多研究分析，发现一些小缺陷，比如有些控制系统虽然控制效果很好，但是成本较高，而有的系统成本较低但是又存在功能单一且不能可靠且高效率的控制交通灯。因此，为了迎合现如今大交通量和大数据处理的交通控制要求，就需要一种新式的交通控制系统。

本文基于单片机设计一种交通灯控制系统，旨在解决现如今交通灯控制方面存在的一些问题。所选用的控制核心为单片机，主要考虑到单片机的处理功能及其低廉的成本和可靠的实用性。本文设计的交通灯能够较好的模拟路面发生的一些情况，比如设计一种能够控制定时时间的程序，根据实际路况给出确定的定时时间，依照实际路况确定交通灯的亮灭等等。本文针对交通灯的控制系统的设计具有很好的市场适用性，能够较好的为大众服务。

1，本课题主要研究内容

首先明确本文的时序要求：

1）东西方向车辆放行60秒，即东西方向的绿灯和南北方向的红灯同时亮60秒；2）60秒后，东西方向的黄灯闪烁5秒钟，以警示车辆将切换红绿灯，此时，南北方向仍然维持红灯亮，在南北方向亮灯期间，在2位数码管上显示计数值（每秒减1），从65减到0。3）在东西方向的黄灯闪烁5秒钟后，转为南北方向放行30秒钟，即东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时亮30秒钟。4）南北方向放行30秒钟后，转为南北方向的黄灯闪烁5秒钟，以警示切换红绿灯，此时东西方向仍维持红灯亮。5）南北方向的黄灯闪烁5秒钟后，再转为东西方向放行60秒钟，如此循环往复。

根据时序要求确定本课题的主要研究内容：首先，研究设计一种合适切题的主程序控制流程图，以满足时序的要求；其次，设计合理的电路以保证其他人能够很好快速的理解本课题设计的思路，并达到操作简单的目的；然后，选择合适的电路绘制软件，本文暂定使用proteus进行电路的绘制及其仿真；再者，选用合适的程序编程软件，选用合适的编程语言，也是要以简单易懂为基本出发点；最后，最好进行电路和程序的仿真调试，以达到最优的控制效果。

2，本课题预期目标

首先，能够设计一套完整的电路图；

其次，能够编制一套完整的程序；

然后，能够独立完成程序的调试和电路的仿真；

最后，能够完成一篇设计说明书的撰写。

1，本课题拟采用的研究方法

（1） 广泛搜集资料，分析总结各自优缺点；

（2） 采用模块化思想，逐一突破；

（3） 使用Keil软件编程，proteus软件绘制电路图；

2，本课题拟采用的研究步骤

首先，积极收集相关资料文献，完成设计前的知识储备工作；

其次，采用模块化思想进行编程，这样可以使程序简单易懂；同时，通过proteus软件进行电路原理图的绘制，并导入程序进行仿真调试；

最后，撰写设计说明书。

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