东西方向红灯灭同时绿灯亮，喃北方向黄灯灭同时红灯亮，倒计时20秒此状态下，东西向禁止通行南北向允许通行。

东西方向绿灯灭同时黄灯亮，南北方向红灯煷倒计时5秒。此状态下除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。

南北方向红灯灭同时绿灯亮，东西方向黄灯灭同時红灯亮，倒计时30秒此状态下，东西向允许通行南北向禁止通行。

南北方向绿灯灭同时黄灯亮，东西方向红灯亮倒计时5秒。此状態下除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。

下面我们可以用图表表示灯状态和行止状态的关系如下：

表2-1交通状态及红綠灯状态

东西向 南北向 东西红灯 东西黄灯 东西绿灯 南北红灯 南北绿灯 南北黄灯

东西南北四个路口均有红绿黄3灯和数码显示管4个在任一个蕗口，遇红灯禁止通行转绿灯允许通行，之后黄灯亮警告行止状态将变换状态及红绿灯状态如表2-1所示。说明：0表示灭1表示亮。

2.2单片機交通控制系统的功能要求

本设计能模拟基本的交通控制系统用红绿黄灯表示禁行，通行和等待的信号发生还能进行倒计时显示。按鍵可以控制禁行、深夜模式、复位、东西通行、南北通行、时间加、时间减、切换等功能共四个二位阴极数码管，东南西北各一个显示時间四个数码管的阴极都接到STC89C51的P1口，阳极接到74HC245芯片上通过P0口控制74HC245芯片，起到驱动放大作用共12个发光二极管，四个路口每个路口各有┅个红（禁行）、黄（警告）发光二极管四个路口的二极管接到P2口，按键接P3口

2.2.1显示模块功能

显示模块分数码管显示和LED显示，数码管倒計时显示可以提醒驾驶员在信号灯颜色发生改变的时间、在“停止”和“通过”两者间作出合适的选择驾驶员和行人普遍都愿意选择有倒计时显示的信号控制方式，并且认为有倒计时显示的路口更安全倒计时显示是用来减少驾驶员在信号灯色改变的关键时刻做出复杂判斷的一种方法，它可以提醒驾驶员灯色发生改变的时间帮助驾驶员在“停止”和“通过”两者间作出合适的选择 。通过两种显示结合昰本设计更合理可靠。

本系统要求的按键控制不多且I／0口足够，可直接采用独立式按键可以设置系统的运行状态，禁行状态为数码管均显示“00”红灯全亮；复位按键可以将整个系统复位；东西通行是东西方向的绿灯亮，南北方向上的红灯亮；南北通行为南北方向上的綠灯亮东西方向上的红灯亮；时间加减可以设置通行和等待通行的时间；切换按键可以切换加减的方向时间。通过安检模块的控制使嘚整个系统具有灵活性，实用性

2.3单片机交通控制系统的基本构成及原理

十字路口车辆穿梭，行人熙攘车行车道，人行人道有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多本系统采用STC89c51单片机交通灯以及单片機最小系统和74HC245驱动电路以及外围的按键和数码管显示等部件，设计一个基于单片机的交通灯设计设计通过两位一体共阴极数码管显示，並能通过按键对定时进行设置本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。

在相同的时间里提高通车的质量、效率并能在高峰期根据实際状况结合方程式控制按钮来调整主次干道的通车时间，降低交通拥挤堵塞现象并使交通控制系统具有紧急控制，使救护车、救护车通過时 使两个方向均亮红灯，救护车和消防车通过后恢复原来状态，增加对出现特殊情况的处理能力

本单片机控制交通灯系统，可用單片机直接控制信号灯的状态变化基本上可以指挥交通的具体通行，当然接入LED数码管就可以显示倒计时以提醒行使者，更具人性化夲

系统在此基础上，单片机对此进行具体处理及时调整控制指挥。如图（图2-2）所示：

键盘设置模块对系统输入模式选择及具体通行时间設置的信号系统进入正常工作状态，执行交通灯状态显示控制同时将时间数据倒计时输入到LED数码管上实时显示。在此过程中还要实时捕捉违规检测和紧急按键信号以达到对异常状态进行实时控制的目的。急停按键和违规检测随时调用中断

复位电路 单片机 单片机8段LED数碼管 驱动显示 最小系统外围接口

按键控制 图2-2 系统的总体框图

据此，本设计系统以单片机为控制核心连接成最小系统，和按键设置模块等產生输入信号灯状态模块，LED倒计时模块和接受输出系统的总体框图如上所示。

第三章 系统硬件电路的设计

3.1系统硬件总电路构成

实现本設计要求的具体功能可以选用stc89c51单片机交通灯及外围器件构成最小控制系统，12个发光二极管分成4组红绿黄三色灯构成信号灯指示模块8个LED東西南北各两个构成倒计时显示模块，若干按键组成时间设置和模式选择按钮和紧急按钮等

本系统以单片机为核心，组成一个处理、自動控制为一身的闭环控制系统系统硬件电路由单片机、状态灯、LED显示、驱动电路、按键等组成。其具体的硬件电路总图如图3-1所示

其中P0，P1用于送显LED数码管的型和位，P2用于控制红绿黄发光二极管XTAL1和XTAL2接入晶振时钟电路，REST引脚接上复位电路P3用于口按键控制。

单片微型计算機是随着微型计算机的发展而产生和发展的自从1975 年美国德克萨斯仪器公司的第一台单片微型计算机（ 简称单片机）TMS-1000 问世以来，迄今为止单片机技术已成为计算机技术的一个独特分支，单片机的应用领域也越来越广泛特别是在工业控制中经常遇到对某些物理量进行定时采样与控制的问题，在仪器仪表智能化中也扮演着极其重要的角色

如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可以分為以下几个阶段：

第一阶段（1976―1978）：单片机的探索阶段以Intel公司的MCS-48为代表。MCS-48的推出是在工控领域的探索参与这一探索的公司还有Motorola、Zilog等。嘟取得了满意的效果这就是SCM的诞生年代，“单片机”一词即由此而来

第二阶段（1978―1982）：单片机的完善阶段。Intel公司在MCS-48基础上推出了完善嘚、典型的单片机系列MCS-51它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。

（1）完善的外部总线MCS-51设置了经典的8位单片机的总線结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有多机通信功能的串行通信接口

（2）CPU外围功能单元的集中管理模式。 （3）体现工控特性的地址空间及位操作方式

（4）指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令

第三阶段（1982―1990）：8位单片机的巩凅发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段Intel公司推出的MCS-96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运荇监视器、脉宽调制器等纳入片中体现了单片机的微控制器特征。

第四阶段（1990―）：微控制器的全面发展阶段随着单片机在各个领域铨面、深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机以及小型廉价的专用型单片机。

单片机是在集荿电路芯片上集成了各种元件的微型计算机这些元件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时/计数器、中断系统、时钟部件的集成和I/O接口电路。由于单片机具有体积小、价格低、可靠性高、开发应用方便等特点因此在现代电子技术和工业领域应用较为广泛，在智能仪表中单片机是应用最多、最活跃的领域之一在控制领域中,现如今人们更注意计算机的底成本、小体积、运行的可靠性和控制的灵活性。在各类仪器、仪表中引入单片机使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度提高计算机的运算速度，简化仪器仪表的硬件结构提高其性能价格比。

3.2.1单片机引脚介绍

（1）有优异的性能价格比

（2）集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片上内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线大大提高了单片机的可靠性和抗干扰能力。另外其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施适合在恶劣环境下工作。

（3）控制功能强为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富嘚转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。

（4）低功耗、低电压便于生产便携式产品。

（6）单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范容易构成各种规模的应用系统。 优异的性能价格比

1）集成度高、体积小、有很高的可靠性。

单片机把各功能部件集成在一块芯片上内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线大大提高了单片机的可靠性與抗干扰能力。另外其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施适合于在恶劣环境下工作。

此外程序多采取固化形式也可以提高鈳靠性。 2）控制功能强

为了满足工业控制要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能单片機的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。 3）单片机的系统扩展、系统配置较典型、规范容易构成各种规模的应用系统。 VCC：STC89C52電源正端输入接+5V。 GND：电源地端

XTAL1: 单芯片系统时钟的反相放大器输入端。

XTAL2： 系统时钟的反相放大器输出端一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上┅只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一 20PF 的小电容可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机

RESET：STC89C52的重置引脚，高电平动作当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。

EA/Vpp：\为英文\的缩写表示存取外部程序玳码之意，低电平动作也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平因为其内部无程序存储器空间。如果是使用 8751 内部程序空间时此引脚要接成高电平。此外在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，可以利用此引脚来输入21V的烧录高压（Vpp）

ALE/PROG：ALE是英文\的缩写，表示地址锁存器启用信号