【毕业设计】单片机完成交通灯控制系统的设计与实现

年，美国科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了对交通信号机网的配时方案自动选择式信号灯控制，而加拿大多伦多市于年完成了计算机控制信号灯的实用化，建立了套由型计算机控制的交通信号协调控制系统，成为世界上第个具有电子数字计算机城市交通控制系统的城市。

这是道路交通控制技术发展的里程碑。

可以说，在近百年的发展中，道路交通信号控制系统经历了手动到自动，从固定配时到灵活配时，从无感应控制到有感应控制，从单点控制到干线控制，从区域控制到网络控制的长远过程。

交通控制研究的发展，旨在解决人类交通因需求的增多而日益繁重带来的问题，局限于道路建设的暂时不足和交通工具的快速增长，就要使更多的车辆安全高效的利用有限的道路资源，避免因无序和抢行等无控制原因造成的不必要阻塞甚至瘫痪，另外，针对整个交通线路车辆的多少实时调整和转移多条线路的分流也十分必要。

交通网络是城市的动脉，象征着个城市的工业文明水平。

交通关系着人们对于财产，安全和时间相关的利益。

具有优良科学的交通控制技术对资源物流和人们出行都是十分有价值的，保证交通线路的畅通安全，才能保证出行舒畅，物流准时到位，甚至是生命通道的延伸。

国内外研究现状及其发展国内外交通控制技术当前世界各国广泛使用的最具代表性却有实施的城市道路交通信号控制系统有英国的与交通控制系统和澳大利亚的系统。

在信号机的发展历程中，自适应理论直受到各研究机构的欢迎，比如上面所述的和系统。

最近几年，国外仍偏向于引进自适应理论来对交通信号控制系统进行研制，特别是美国有十几个大学或研制机构正在研制自适应交通信号控制系统具有代表性的有美国亚利桑那大学研制的。

我国交通领域的发展起步较晚，基本是从新中国建国之后，随着各方面的条件的成熟以及社会发展的要求，才建立及健全交通控制系统的。

城市交通是个高度综合而又复杂的问题，必须从政策，机构，体制，管理，收费价格，基础设施建设和投资各个方面同时入手解决。

我国城市经济和社会的高速发展使得社会对交通的需求急剧增加。

也对此提出了严峻的挑战，句城市发展的规划，建设以及运行原照，在广泛借鉴和吸取国外先进经验的基础上，建立并完善适合我国国情的城市交通系统交通控制存在的问题我国城市交通运输的现状和存在的问题，借鉴国外城市交通管理的先进经验，强调建立城市交通管理体制的重要性，提出加强城市交通研究的交通规划，建立稳定的交通基础设施建设的资金出道，实行公交优先政策，建立先进的交通信息系统等对策。

随着城市机动车增长速度的加快。

年卧轨城市机动车保有量已接近完辆。

世纪年代以来，经济的发展加快，从年到年，机动车增长率达左右，近几年更是增多。

然而，在此同时，城市道路建设规模也在加大，我国城市普遍存在道路密度，道路面积率偏低的问题，这是我国城市哟其是大城市有机的个重要原因。

我国城市道路的密度只有每平方千米，而在世纪年代，世界发达国家就已到达每平方千米。

世纪年代，我国部分城市道路面积率，北京为，上海为，而国外东京为，巴黎为，普遍高于我国。

近几年，国家虽不断加大城市道路建设的力度，但仍赶不上车辆的增长速度，且与世界其他国家相比，差距仍很大。

出租车以及公交的发展运营情况并不尽如人意，虽然车辆和线路长度增长，但运营速度成了瓶颈，新增的运力被运输效率低下所抵消。

交通管理方面水平还欠发展，随着交通需求越来越旺盛，而我国城市中小交通管理和交通安全的现代化设施却做得不足。

在车辆，道路和交通管理系统，城市交通信号控制系统，城市交通管制中应用人工智能技术，信息采集和信息提供技术等方面都与发达国家有很大差距。

近几年，虽然有部分城市研究和引进些国外先进的交通信号管理系统，但是由于交通管理设施不足等原因，我国交通事故率居高不下。

城市车流行驶速度逐年下降，目前不少城市交通运量年年增长，但运输速度普遍下降，这都源于交通通行不佳。

单片机交通控制系统主要研究的内容基于整个交通控制系统的发展情况，本设计主要进行如下方面的研究用智能，集成，且功能强大的单片机芯片为控制中心，设计出套十字路口的交通控制系统，以指挥该路口的实时通行状态。

本设计主要做了如下几方面的工作是确定系统交通控制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，在这里，本设计除了有信号灯状态控制能实现基本的交通功能，还增加了倒计时显示提示，基于实际情况，又要求了对车流量检测及自调整模拟功能，违规检测及处理，紧急状况处理和键盘可设置等强大功能。

二是进行智能传感器的硬件电路，显示电路等的设计对各器件的选择及连接，大体分配各个器件及模块的基本功能要求。

三是进行软件系统设计，对本系统，本人采用单片机汇编语言编写，对单片机内部结构和工作情况做了充足的研究，了解定时器，中断以及延时原理，总体上完成了软件的编写。

第二章单片机交通控制系统总体设计单片机交通控制系统通行方案设计设在十字路口，分为东西向和南北向，在任时刻只有个方向通行，另方向禁行，持续定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。

其具体状态如下图所示。

说明黑色表示亮，白色表示灭。

交通状态从状态开始变换，直至状态然后循环至状，周而复始，即如图所示直至状态然后循环至状态，通过具体的路口交通灯状态的演示分析我们可以把这四个状态等待检测何种模式按键按下键按下为自动模式，进入扫描键按下并等待计数次数键按下并等待计数次数设置完毕为设定时间模式，进入扫描预设信号灯状态，时间和车向程序开始，进行每扫描开始计时是否计时完毕本状态是否结束，并进行下状态设置倒计时显示判断是否要计数车流量判断是否有车经过次扫描完毕判断车向中断服务子程序，闯红灯或紧停按键车流量数据处理及红绿灯时间调整延时程序，用于按键消抖动，程序中部分端口说明状态灯个位十位键自动调整模式时间设置模式确认键设置南北向通行时间键设置东西向通行时间紧停车流量检测红外对管蜂鸣器存用于乘以计时暂存状态灯持续时间存南北向通行时间存东西向通行时间计南北向车流量计东西向车流量，用于软件延时自控标志位车向标志位系统软件调试仿真器仿真的概念其实使用非常广，最终的含义就是使用可控的手段来模仿真实的情况。

单片机系统开发中的仿真包括软件仿真和硬件仿真。

软件仿真这种方法主要是使用计算机软件来模拟实际的单片机运行，因此仿真与硬件无关的系统具有定的优点。

用户不需要搭建硬件电路就可以对程序进行验证，特别适合于偏重算法的程序。

软件仿真的缺点是无法完全仿真与硬件相关的部分，因此最终还要通过硬件仿真来完成最后的设计硬件仿真使用附加的硬件来替代用户系统的单片机并完成单片机全部或大部分的功能。

使用了附加硬件后用户就可以对程序的运行进行控制，例如单步全速查看资源断点等。

集成开发环境集成开发环境主要由以下部分组成。

包括个工程管理器，个功能丰富并有交互式提示的编辑器选项设置生成工具，以及在线帮助。

使用创建源文件并组成应用工程加以管理。

可以自动完成编译汇编链接程序的操作编译器和汇编器。

创建的源文件可以被编译器或汇编器处理生成可重定位的文件。

编译器遵照语言标准支持语言的所有标准特性，另外还增加了几个可以直接支持结构的特性。

宏汇编器支持及其派生系列的所有指令集库管理器。

库管理器可以从由汇编器和编译器创建的目标文件建立目标库，这些库是按规定格式排列的目标模块，可在以后被链接器所使用当链接器处理个库时仅仅使用了库中程序使用了的目标模块而不是全部加以引用链接器定位器。

链接器使用从库中提取出来的目标模块和由编译器汇编器生成的目标模块创建个绝对地址目标模块，绝对地址目标文件或模块包括不可重定位的代码和数据所有的代码和数据都被固定在具体的存储器单元中。

利用开发和调试系统软件流程大致如下启动，进入软件的集成开发环境利用内置的文本编辑器进行程序源文件的编辑，因为集成的文本编辑器对中文支持不是很好，可以选择其他的编辑器本文使用的文本编辑器是，能够自动识别外部改变了的源文件建立工程，指定针对哪种单片机进行开发，指定对源程序的编译链接参数，指定调试方式本文采用外部硬件仿真器仿真调试的方式，即使仿真器仿真，然后对工程进行相关设置设置好工程后即可进行编译链接。

连接仿真器对软件进行调试。

也可以生成下载到单片机存储器上的文件。

系统软件调试系统的软件调试借助于仿真器，在进行系统软件的连续调试之前要先进行软件的初调，就是要使各个子程序模块运行正确，程序的运行流程正确。

软件调试主要分以下几个步骤进行功能子程序的调试。

能子程序的调试包括运算采样数字滤波以及运算等子程序的调试。

在调试功能子程序时，许多参数都是未知的，要根据其所需的条件，给出假定的数据，使其运行，如果能完成预定的处理功能或与手工计算的结果相符，就说明该子程序己调试通过。

调试时由小到大，由里到外。

例如，调试算法子程序时，先调通其包含的各个运算子程序和参数处理子程序，然后将它们连起来进行通调。

通调时，也是假定些数据参数和初始条件，然后运行程序。

当运算结果与手工计算的结果相同时，该算法子程序则调试完成，反之，就要进行相应的修改。

其它子程序的调试同理程序流程的调试。

序流程的调试主要是查看程序运行的步骤是否正确，在时刻程序运行所处的位置是否正确，是否能正确运行各个中断服务程序。

在调试过程中，先将算法子程序屏蔽，输出可控硅导通时间用个固定的常数代替，在各个中断服务子程序设置断点，然后运行程序，查看程序是否能运行到所有的断点，若所有断点都能运行到，则程序流程基本正确。

去掉所有断点，再次运行程序，查看可控硅状态，从而判断程序流程正确，反之，若程序流程不正确，做相应的修改后，重新调试功能程序与算法程序的通调。

完成整个程序流程的调试后，将等算法子程序加入，在算法子程序前或后设置断点，运行整个程序。

当程序在断点处暂停时，查看计算的控制量与手工计算的值是否相同。

多运行几次，若每次的结果都正确，则说明程序各个部分互相没有矛盾，反之，则说明算法子程序和其它子程序之间有影响，需要做相应的修改后重新调。

结论交通灯控制在交通运输领域有着非常重要的作用。

本文完成了基于单片机的交通灯控制系统的设计与模拟。

包括通行方案的设计，系统的硬件开发软件编程与仿真调