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德州科技职业学院青岛校区2006级毕业论文 交通灯控制器设计方案 摘 要：我国现行交通灯多为单灯多向式和单灯单向式。其最多车辆同行方向数仅为 10，且其中还存在交叉问题。但若将交通灯的安装位置、交叉路口的结构做一下调整， 则不仅可使车辆同行方向数成倍增加，而且可使我国道路车辆的调头问题达到进一步解 决。系统使用EDA技术设计了交通灯控制器，采用硬件描述语言VHDL按模块化方式进 行设计，然后进行编程，时序仿真等。运用分频器、信号控制器、时钟模块。软件基于 VHDL语言实现了本设计的控制功能，实现数据的输入，输出，计算，显示及程序退出等 功能。整个系统结构简单，使用方便。功能齐全，精度高，具有一定的开发价值。 关键词：交通灯控制器；分频器、信号控制器、时钟模块；EDA；VHDL 一、 绪论 (一)课题背景 通信、信息、工业自动化的飞速发展,对相应的专用计算机系统与硬件设备提出 越来越高的要求。这些专用的计算机系统往往要具备稳定性强、实时性高、针对性强 等特点,而相应的硬件设备,必须有足够高的处理速度与相当的数据存储空间来适应这 些要求。随着系统功能的复杂化,处理器对应的控制程序越来越复杂,这就必然要嵌入 小型的操作系统来管理、协调多个任务。当今的嵌入式操作系统内核种类繁杂,各有所 长,基本都具备强实时性高稳定性和简洁、微型化的特点。这其中,还有一些优秀的、 源码开放的内核,比如uc-OS 和Linux 他们功能强大,至今已经被成功的移至在多种 MCU 之上。目前国内Intel8051系列还有非常大的市场,51兼容单片机还在不断的发展 之中所以有必要使用一种OS 来使51适应越来越复杂的任务。 (二)设计任务 设计题目：AT89C51系列单片机操作系统移用开发。本设计是通过逐步学习C51单 片机高级开发语言最终来完成一个模拟工程项目——十字路口交通信号灯控制器的 C51程序设计。因此，学习C51语言本身和熟练使用其编译环境是一个最主要的目的； 其次，就是进一步掌握单片机的定时计数器、中断、串行口等基础知识及其C51编程。 在调试成功交通灯控制器的源程序以后，考虑到系统的实用性以及可扩展性，增加了 单片机与PC机串行通信和用户改变红、黄、绿灯亮灭时间的功能 1 德州科技职业学院青岛校区2006级毕业论文 (三)电路功能 该控制器能实现城市“十字”路口正常情况下以及特殊情况和紧急情况下交通信号 灯的模拟控制。 1. 在十字路口东西南北各设置红、黄、绿三种信号灯，如图1所示。正常情况下， 东西、南北方向轮流放行。当东西方向(A线)放行、南北方向(B线)禁行时，东西方向(A 线)绿灯亮25秒，然后黄灯亮5秒，南北方向(B线)红灯亮30秒；当南北方向(B线)放 行、东西方向(A线)禁行时，南北方向(B线)绿灯亮25秒，然后黄灯亮5秒，东西方向 (A线)红灯亮30秒。如此循环，实现交通灯定时控制。 2. 有急救车优先通过功能。当有急救车到达时，路口的信号灯全部变红灯，以便 急救车通过，急救车的通行时间为10秒，急救车过后，交通灯恢复先前状态。 3. 交通灯在红、绿灯交替点亮中，用两个数码管显示点亮的灯还能持续的时间。 二、实现方案 （一）电路图 交通灯控制电路的核心元件采用单片机芯片AT89C51，其内部带有4KB 的ROM，无 须扩展存储器。 信号灯的控制由单片机的P1.0~P1.5控制，6只信号灯以共阴极方式连接，当P1口 输出为高电平时，信号灯点亮，为实现上述控制要求，P1口共输出四种控制码，如表1 所示。 表1：交通灯信号控制码 空 空 B道绿灯B道黄灯B道红灯A道绿灯A道黄灯A道红灯 控制 P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 码 状态说明 A道放行、B 0 0 0 0 1 1