题开始引起了大家的留意。在1868年英国的伦敦，开始了首次对交叉路口交通的控制，在那个时候，通过警察不断的更换其手上的旗子来指挥，这个控制的命令在当时叫作旗语。40年后，它被传到了美国的纽约，而且迅速的在传遍了全国。由于城市电气化的快速发展壮大，在1914年，俄亥俄州的克利夫兰市出现了世界上第一台通过电力来控制的交通信号灯。5年之后，纽约市开始将人工旗子控制的方式更换成电机控制的信号灯。在1923年的时候，GarrettMorgan申请了专利Morgan交通信号灯，通用电气公司买了这个专利。9年后，电机控制信号灯取代了最后一个人工控制的旗子。由1920年至1970年将50年的过程中，电机驱动的信号灯在交通信号控制系统领域中成了主导的地位。以便能够使相邻的交叉口在一个交通信号系统当中，在设定的信号周期、相位差以及绿信比下正常运行，人们发明了“七条线缆”的连接方式，能够让相邻的信号灯在一个系统控制的模式下运行，尽管现在我们进入了新世纪，在某部分地方依然在使用这种根据七条线缆的连接方式。不仅如此，绝大多数在电机驱动的系统中所运用的术语，即使到了现在，微处理控制器依然在使用。在上个世纪60年代初，计算机被引进到交通信号控制系统中。在1963年，第一个计算机控制的交通信号控制系统在加拿大的多伦多市安装，到了20世纪70年代，微处理器被普遍使用，相应的硬件和软件也逐渐发展起来。如今，交通控制变得越来越智能化，相信我们未来的交通必然是更加人性化，更加方便。

自从交通灯出现以后，交通的管制变得更加有效，在疏导车辆、提升道路的流畅性、降低交通事故的发生率等方面有积极的影响。在1968年的时候，联合国出台了《道路交通和道路标志信号协定》，给每一种信号灯的作用给出了定义。绿灯代表通行的意思，看见绿灯的车辆能够通行，左转弯或者右转弯，要不然就是另外一个标志禁止某一种转向。左右转弯车辆的优先级比直行的车辆和在人行道通行的路人要低。红灯表示禁行的意思，看见红灯的车辆应该在交通路口的停车线后停车。黄灯表示警告的意思，看见黄灯的车辆要停一停，在停车线后的车辆应该停止，不应该向前行驶，如果车辆已经非常靠近停车线却不能安全停车的时候可以通过。本设计的单片机控制交通灯就是基于信号灯。[2]

存在的问题：

现在，我国的一般安装交通路口，在显眼的地方通过红、黄、绿三种颜色的指示灯来指示。再增加一个倒数的数字显示器来指导车辆。在一般的正常的行车情况下，车辆分流可以发挥其作用，然而依据车辆行驶过程中出现的实际情况，发现有以下缺陷： a、两车道的车辆具有一样的倒计时时间，而在十字路口，正常是一个车道为，车辆比副干道的要多，所以正常来说时间应该比它要长一点。B、不能智能检测车流量，红绿灯倒计时时间不会根据车流量的多少而改变，从而导致交通拥挤等情况。

本设计应解决的主要问题

本设计将设计并制作一个智能交通灯控制系统。 设计的内容是：

A、熟练掌握单片机的用法与最小系统的搭建。 B、完成智能交通灯控制系统的硬件与软件设计。 C、应具有智能判断车流量功能。

D、应具有根据车流量智能设定红绿灯时间功能。

E、在制作的单片机系统上实现所设计的功能，并完成演示。 F、其他可扩展功能。

目前，限制单片机智能交通灯设计的因素主要有以下两个：

a、根据各道路路口车流量的大小自动调节通行时间，因为这个问题就关系到了通过运用什么技术来检测。正常情况下车流量检测器通过传感器加单片机，再加上一些其他器件来运行。考虑到整体情况，本人这次用红外线来检测车流量。

b、考虑特殊车辆通行情况，设计紧急切换开关。例如消防车、救护车、警车等等，遇到这些紧急情况的话就要考虑到这些车辆的迅速通行，因为这都是性命攸关的时刻，所以设计紧急切换开关是必须的。而这个紧急切换开关就关系到了程序的设计，这个问题的实现难度对于本人来讲也是一项挑战。

2方案介绍

这次设计的重点包含以下这几个方面： a、设计交通灯状态的管理方案； b、设计单片机最小系统和周边电路； c、设计交通灯系统和中断系统的电路结构； d、设计整个系统的电路分布和接线；

e、使用C语言编写整个系统运行所需要的程序，重点是紧急中断系统的程序。

设计原理

本设计所用的部件包括以下这几样：STC89C52RC单片机及其最小系统，除此之外，还有74HC245的驱动电路和外围的按键和用来看数字的数码管，通过这些来完成本人的这次毕业设计。

在一定的时间内增加车辆安全通过的数量和质量。而且在车流量密集的时候通过系统的设定来改变主次干道的通过车辆的时间，减少交通密集和堵塞现象。除此之外，针对紧急特殊情况，系统还具备了紧急处理按钮，通过这些按钮可以让一些如警车、救火车、救护车等快速通过，提高对特殊紧急状况的应变能力。

通过单片机来掌控交通灯的运行，可以让单片机改变信号灯的轮流点亮，能满足一般情况下的车辆运行，当然，接入LED数码管就能够显示倒计时以提醒行使者，更具人性化。这次设计在这样基础之上，单片机控制系统对这种情况进行了全面的整改，按实际情况掌控并指挥交通的运作。系统总体框图如图所示：

键盘设置部分可以对模式进行选择，智能时间出现问题时还可以对时间进行人工调整，当系统开始正常运行时，在调整交通灯的正常运作显示的时候，还将相对应的时间数字灌输到数码管上，通过数码管展现出来。与此同时，还应该时刻能够检查违规的车辆和具有突发的按键处理，实现应对紧急情况处理的目的。急停按钮以及违法检验立即调用中断。

图 系统的总体框图

根据这种情况，此次设计把单片机作为根本，以按键部分和红外接受模块部分作为输入，交通灯显示模块和数码管通过驱动电路进行输出。系统的总体框图如图所示。

方案选择

a、控制器方案

作为交通智能控制的中心，控制器的选择十分重要。 方案一：用FPGA进行控制。 方案二：用PLC进行控制。

方案三：51 系列单片机，这是一种较为实用的系统。

经过各方面的综合因素考虑。上面的3 种控制方案都能够漂亮的实现智能交通灯的运行，虽然PLC 以及FPGA进行操作的时候比较容易，但是它们的价格确实昂贵的。而本人的这次设计选的是方案三（51 系列单片机），因为它不但能够完成智能通交通灯的控制，而且它的性能也非常好，价格也很便宜，是个非常好的选择。所以本人选择了用的比较常用的89C52单片机当作控制器。

b、供电方案

为了能够让交通灯在正常的状态下运作，应该有一个稳定的电源。本人的这次设计想到了两种电源方案：

方案一：使用相对稳定的外接电源。这个方案的好处是性能比较稳定安全，并且还有各种相对完美的电路；缺陷是每一个部分都使用独立的电源，令系统变得更加复杂，并且有几率改变电路电平。

方案二：通过单片机控制模块进行电源的供给。优势是系统比较简单，省资金；缺陷是输出的功率低，导致电路不稳定。

综合考虑到了本设计的情况，本人采用了第一套方案。 c、显示界面方案

这次设计的运用到了倒计时和红绿灯等显示。本人想到了以下几个方案： 方案一：全部通过数码管来显示。但是这样只能实现部分符号和数字，并不能实现全部功能。

方案二：全部通过点阵式LED 显示。缺点是这种方案比较复杂，而且程序比较难；但是功能全面，基本上能实现所需的功能。

方案三：通过数码管和点阵LED 一起显示。

从实际状况等各方面综合因素考虑，本人选用方案三数码管与LED灯一起来显示时间与状态灯。这个方案不但实现了全部需求，实现起来又比较简单。

d、输入方案

根据实际情况，本人想到了两种方案：

方案一：使用8155扩展输入输出口以及键盘、显示等。这种方案的优势是：比较灵活，而且含有RAM和计数器。若用该方案，可提供较多I/O 口,但操作起来稍显复杂。

方案二：通过在输入输出口线上接上按钮开关。该方案优势是：编程比较容易，使用起来比较方便，而且成本更加低。缺点就是功能有限。

从各方面因素考虑之后，本人使用方案二来实现输入。

分析问题

我们假设设在一个十字路口上，分别有东西南北四个方向，在任意时候只可以让其中一个方向的车辆通过，另外一个方向禁止通过，经过一定时间后，将两个方向互换。说明：黑色代表灯亮，白色代表灯灭。一开始红绿灯的状态如下图（a），然后到（b）、（c）、（d），最后按照这个顺序重复循环，交通状态如图所示：下面是具体的每一个交通灯的状态显示：

（a） （b）

（c） （d）

图 交通状态

（a）东西方向红灯亮，车辆禁止通行，南北方向绿灯亮，车辆可以通行，倒计时13秒（时间只是方便演示）。

（b）东西方向红灯亮，禁止通行，南北方向黄灯亮，车辆应该等待通行，倒计时5秒（时间只是方便演示）。

（c）南北方向红灯亮，静止通行，东西方向绿灯亮，车辆允许通行，倒计时24秒（时间只是方便演示）。

（d）南北方向红灯亮，车辆禁止通行，东西方向黄灯亮，倒计时5秒（时间只是方便演示）。等待时间倒计时，紧接着回到状态（a）

下面我们可以用图表表示灯状态和行止状态的关系如下：

表交通状态及红绿灯状态

状态a 东西向 南北向 禁行 通行 1 0 0 状态b 等待变换 等待变换 1 0 0 状态c 通行 禁行 0 0 1 状态d 等待变换 等待变换 0 1 0 东西红灯 东西黄灯 东西绿灯