基于单片机的十字路口交通灯设计（带左转带紧急按钮带调时间）
资源文件夹包含：proteus仿真+原理图；keil编写的C语言程序；详细设计说明书。
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一、摘 要
交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，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。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。
本系统采用单片机STC89C52为中心器件来设计交通灯控制器，以模拟十字路口交通灯的各种状态显示以及倒计时时间。系统由单片机I/O口扩展电路、交通灯状态LED灯显示电路、数码管显示电路、复位及晶振电路等几大部分组成。系统除基本的交通灯倒计时功能外，还有倒计时时间设置、紧急情况模拟等功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。
关键词: STC单片机；STC89C52；交通灯；数码管
二、设计目的
（1）巩固和加深对单片机原理和接口技术知识的理解；
（2）培养根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料的能力；
（3）学会方案论证的比较方法，拓宽知识，初步掌握工程设计的基本方法；
（4）掌握常用仪器、仪表的正确使用方法，学会软、硬件的设计和调试方法；
（5） 能按课程设计的要求编写课程设计报告，能正确反映设计和实验成果，能用计算机绘制电路图、仿真图和流程图。
三、设计要求及内容
（1）红灯和绿灯相互转换经过黄灯，并且黄灯闪烁三次；
（2）主干道方向通行30秒，辅干道通行20秒，单独左转信号15秒，先直行信号，后左转信号；
（3）设置自动、手动、特殊情况三种方式。
（4）自动模式下自动显示各种状态的倒计时，红绿灯自动切换；
（5）手动模式下可以根据道路车流量情况手动调节红灯绿灯相应时间；
（6）紧急情况下所有路口红灯亮，黄灯闪烁，以便120、110等及时通行。
四、总体设计方案
4.1 系统需求及方案设计
为了实现基于51单片机的十字路口交通灯设计，本文将实现以下设计需求：
（1）精确、实时的进行数码管自动倒计时、LED红绿灯自动切换，较好的模拟交通灯的运行情况；
（2）直接、清晰明了的显示测得的倒计时的数值；
（3）手动调整倒计时的时间，提升交通灯可控性；
（4）能够实现交通灯紧急情况处理，完善交通灯的功能；
（5）操作简单、功能完善、精确度高。
基于以上列出的几点，本设计利用STC89C52单片机控制数码管模块、LED灯模块、按键模块等外部电路实现相关功能，具体的设计框图如图下所示。
4.2 所用软件介绍
4.2.1 Altium Designer电路设计软件
在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次毕设的需求。
4.2.2 Keil软件及C语言设计
作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。
4.2.3 proteus仿真设计软件
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
五、硬件设计
5.1 硬件电路组成
如图下图是本系统的硬件设计方案，具体地，硬件电路由以下模块构成：
（1）单片机最小系统。用于驱动和控制其他模块，以实现整体功能，其以STC89C52单片机为核心芯片，并辅以复位电路和晶振电路。
（2）数码管倒计时显示模块。由四个两位数码管组成，负责实时显示交通灯倒计时：主干道直行30秒，辅干道直行20秒，左转15秒。
（3）LED红绿灯模块。由16个LED灯组成，分别模拟红灯、黄灯、直行绿灯、左转绿灯。
（4）电源模块。用于整个系统的供电。
5.2 单片机最小系统电路
单片机最小系统是单片机扩展开发应用中最基础和最主要的部分，一般由以下的电路构成，是整个设计的核心其保证了基于单片机的其他功能的扩展与实现。如图下所示。
复位电路: 复位电路是单片机应用中的最基本和最重要的电路，用于处理单片机工作失灵等紧急问题。当单片机复位端口为高电平时，单片机中的代码将不会被执行。一开始上电时，电容还未充满电，复位端口为高电平，避免了直接上电就运行程序导致的程序错误等问题。当电容充满电后，复位端口变为低电平，程序开始运行。
晶振电路:晶振电路也是的单片机设计中必备的电路，为系统提供工作时序。本毕设晶振电路提供11.0592MHZ时钟频率，以此构成整个稳定的振荡电路，为单片机的正常工作提供保障。
5.3 数码管倒计时及红绿灯电路
数码管倒计时电路由四个两位数码管构成，其中南北向（主干道）的数码管显示相同的倒计时，同接在单片机相同的IO口上；东西向（辅干道）的数码管显示相同的倒计时，同接在单片机相同的IO口上；由于只是两位数码管，因此最多只能倒计时99秒。红绿灯电路由16个LED发光二极管构成，分别模拟红灯、黄灯、直行绿灯、左转绿灯。其中南北向（主干道）的LED灯显示相同的情况，同接在单片机相同的IO口上；其中东西向（辅干道）的LED灯显示相同的情况，同接在单片机相同的IO口上。具体如图下所示。
5.4按键及电源电路
按键及电源电路如图下所示。三个按键分别接在单片机P3.5，P3.6，P3.7口，另一端接地。三个按键分别用于实现：紧急情况、自动模式倒计时增加、自动模式倒计时减少。
六、软件设计
6.1 软件设计需求及设计思路
根据本文设计需求，在第三章硬件电路设计的基础上，需要通过软件编程实现的具体功能：
（1）驱动各个模块工作，实现数码管的显示及LED灯的点亮；
（2）按键设置功能。实现紧急情况下所有路口红灯亮、自动模式倒计时增加、自动模式倒计时减少等功能；
（3）倒计时功能实现。实现主干道方向通行30秒，辅干道通行20秒，单独左转信号15秒，先直行信号，后左转信号；
（4）LED红绿灯的切换。实现红灯和绿灯相互转换经过黄灯，并且黄灯闪烁三次。
具体设计流程如图下所示。
6.2 主函数设计
主函数的主要功能是初始化数码管显示和定时系统、驱动各个模块工作、通过调用函数调用各个模块开始执行相应功能。
6.3按键程序流程图
按键程序需要实现紧急情况下所有路口红灯亮、自动模式倒计时增加、自动模式倒计时减少等功能，具体流程图如图下所示。
七、仿真演示
7.1 仿真实现
7.1.1 仿真电路图
本系统用protues8.7设计的仿真原理图如图下所示。
7.1.2 仿真结果
（1）主干道交通灯倒计时
（2）辅干道倒计时
（3）左转倒计时
（4）紧急情况
参考文献
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