基于51单片机的交通信号灯设计.pdf

三电实验工程设计报告 项目名称：交通信号控制器 作者： 2012.2.27 一、功能和性能要求 （1）设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字 路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许 通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。 （2）主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道 亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。 （3）主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行40 秒，支 干道每次放行40 秒，左转允许20 秒。 （4）在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5 秒黄灯作为过渡，使 行驶中的车辆有时间停到禁行线外，设立5 秒计时、显示电路。 （5）设置紧急情况处置方案。 二、总体设计方案，方案比较，比较结论。 （一），方案比较与论证 方案一：应用CPLD 器件。采用CPLD 器件设计起来结构清晰，各个模块从硬 件上设计起来相对简单，控制与显示模块间的连接也会比较方便，但是考虑到成 本，EDA 在功能扩展上比较受限制，而且EDA 占用的资源也相对多一些，从成本 上来讲，用CPLD 器件来设计没有什么优势。 方案二：应用单片机。单片机有丰富的中断源，方便本实验的设计，它的准 确度相当高，并且C 语言和汇编兼容的编程环境也很方便来实现一些调用。I/O 口功能也比较强大，方便使用，方便对设计进行扩展，使设计更加完善，成本也 相对低一些，虽然在控制与显示的结合上有些复杂，但和前者相比用单片机设计 还是比较可行的。 （二）、具体设计思路 作为一个交叉路口交通信号灯控制器，其东西、南北两个方向除了设置红、 黄、绿、左拐4 盏信号灯指示是否允许通行外，还设有时钟，以倒计时方式显示 每条路允许通行或禁止通行的时间。 东西、南北两个方向各种信号灯的亮、灭时间能非常方便地进行设置和修改， 使控制器既可用于两方向通行时间相同的普通交叉路口，也可通过参数的设置或 修改用于通行时间不同的主辅路口。正常运行时，交通等亮灯的状态转换如表所 示。表中：ag、ay、al、ar 分别为东西方向亮绿灯、黄灯、左拐灯、红灯的时 间；bg、by、bl、br 分别为南北方亮绿灯、黄灯、左拐灯、红灯的时间；显然 要求ag+ay+al+ar=br，而bg+by+bl+br=ar。亮灯状态由S1→S2→S3→S4→S5→ S6→S7→S0→S1 不断循环，黄灯用于亮绿灯和亮左拐灯后进行缓冲，提示该方 向即将禁行。 对应上述亮灯情况的车辆通行方式如下图： 对应于交通信号灯则分如下几种情况： 状态S S1 S2 S3 S4