交通在人们的日常生活中发挥着重要作用。 随着人们的社会活动越来越频繁，这一点体现得更加淋漓尽致。 交通信号灯的出现实现了有效的交通控制，对于分流交通流量、提高道路通行能力、减少交通事故有着显着的作用。 近年来，随着科学技术的快速发展，单片机的应用不断深入，同时传统的控制和检测技术也日益更新。 在实时检测和自动控制单片机应用系统中，常常采用单片机作为核心部件。 仅了解微控制器的知识是不够的。 还应根据具体的硬件结构，通过软件与硬件相结合的方式进行改进。
本系统以单片机STC89C52为中心器件设计交通灯控制器，模拟路口交通灯的各种状态显示和倒计时。 该系统由单片机I/O口扩展电路、交通灯状态LED显示电路、数码管显示电路、复位及晶振电路等几部分组成。 除了基本的红绿灯倒计时功能外，系统还具有倒计时时间设置、紧急情况模拟等功能。 它可以更好地模拟交叉路口可能出现的情况。
关键词：STC单片机； STC89C52； 红绿灯; 数码管
2、设计目的
（1）巩固和加深对单片机原理和接口技术知识的理解；
（2）培养根据学科需要选择工具书、查阅手册和文献资料的能力；
（3）学习方案论证的比较方法，拓宽知识面，初步掌握工程设计的基本方法；
（4）掌握常用仪器仪表的正确使用，学会软硬件的设计和调试；
（5）能够根据课程设计的要求撰写课程设计报告，准确反映设计和实验结果，能够使用计算机绘制电路图、仿真图和流程图。
三、设计要求及内容
(1)红灯、绿灯通过黄灯相互变化，黄灯闪烁3次；
（二）主路通行30秒，辅路通行20秒，单独左转向灯通行15秒。 先直行，然后左转；
(3) 设置自动、手动和特殊情况三种模式。
（4）自动模式下，自动显示各种状态倒计时，自动切换红绿灯；
（5）手动模式下，可根据道路交通流量手动调整红灯、绿灯对应的时间；
（6）紧急情况下，各路口红灯亮，黄灯闪烁，方便120、110等及时通行。
四、总体设计方案
4.1 系统需求及方案设计
为了实现基于51单片机的路口交通灯设计，本文将实现以下设计要求：
（1）准确实时自动数码管倒计时和LED交通信号灯自动切换，更好地模拟交通信号灯的运行；
(2)直接、清晰地显示测量的倒计时值；
（3）手动调节倒计时时间，提高交通信号灯的可控性；
（四）能够处理红绿灯突发事件，完善红绿灯功能；
(5)操作简单、功能齐全、准确度高。
基于以上几点，本设计采用STC89C52单片机控制数码管模块、LED灯模块、按键模块等外部电路来实现相关功能。 具体设计框图如下图所示。
4.2 所用软件介绍
4.2.1 Altium Designer电路设计软件
在本科单片机设计中，用来设计电路的软件一般是Altium Designer或者proteus。 由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图和PCB图，而且界面简单，操作方便，上手很快。 Altium Designer19是一个专业、完整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。 它结合了原理图设计、PCB设计、各种管理和仿真技术，能够很好地满足本次毕业设计的需求。
4.2.2 Keil软件和C语言设计
作为本科学习期间学习的第一个编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。 当然，由于其强大的功能，C语言是目前世界上使用最广泛、最流行的编程语言。 在单片机的设计中，C语言已经逐渐完全取代了汇编语言，因为与汇编语言相比，C语言的编译、运行、调试都非常方便，并且可移植性高，可读性好，易于烧写。硬件系统。 ，因此C语言在单片机设计中得到广泛应用。 由于与单片机兼容的设计，keil软件可以实现快速调试并生成烧录文件。 广泛应用于C语言编写和单片机设计。
4.2.3 proteus仿真设计软件
Protues也是单片机仿真设计中常用的设计软件之一。 通过设计硬件电路图并编写驱动程序，无需实现硬件即可调试电路。 另外，protues还可以实现PCB设计，仿真时还可以与KEIL联合调试，方便程序调试。 支持多平台，使用简单方便。
5. 硬件设计
5.1 硬件电路组成
如下图所示，为本系统的硬件设计。 具体来说，硬件电路由以下模块组成：
(1) 最小微控制器系统。 用于驱动和控制其他模块，实现整体功能。 它以STC89C52单片机为核心芯片，辅以复位电路和晶振电路。
(2)数码管倒计时显示模块。 它由四个两位数码管组成，负责实时显示红绿灯倒计时：主路直行30秒，辅路直行20秒，左转15秒。
(3)LED交通灯模组。 它由16个LED灯组成，分别模拟红灯、黄灯、直行绿灯、左转绿灯。
(4)电源模块。 用于为整个系统供电。
5.2 单片机最小系统电路
单片机最小系统是单片机扩展开发和应用中最基本、最重要的部分。 一般由以下电路组成，是整个设计的核心。 保证了基于单片机的其他功能的扩展和实现。 如下所示。
复位电路：复位电路是单片机应用中最基本、最重要的电路。 用于处理单片机故障等紧急问题。 当单片机的复位端口为高电平时，单片机中的代码将不会被执行。 初次上电时，电容尚未充满，复位端口为高电平，从而避免了上电后直接运行程序带来的程序错误等问题。 当电容器充满电后，复位端口变低，程序开始运行。
晶振电路：晶振电路也是单片机设计中必不可少的电路，为系统提供工作时序。 本项目的晶振电路提供了11.0592MHZ的时钟频率，构成了整个稳定的振荡电路，为单片机的正常工作提供了保证。
5.3 数码管倒计时及红绿灯电路
数码管倒计时电路由4个两位数数码管组成。 其中，南北方向（主路）的数码管显示相同的倒计时，并连接到单片机的同一个IO口； 东西方向（辅主路）数码管显示相同的倒计时。 ，连接到单片机的同一个IO口； 由于它只是一个两位数的数码管，因此最多只能倒计时99秒。 交通灯电路由16个LED发光二极管组成，分别模拟红灯、黄灯、绿灯直行、绿灯左转。 其中，南北方向（主干道）的LED灯显示情况相同，均连接到单片机的同一个IO口； 东西方向（辅路）的LED灯显示同样的情况，连接到单片机的同一个IO口。 详细信息如下图所示。
5.4 按钮及电源电路
按钮及电源电路如下图所示。 三个按钮分别连接到单片机的P3.5、P3.6、P3.7端口，另一端接地。 这三个按钮分别用于实现：紧急、自动模式倒计时增加、自动模式倒计时减少。
6、软件设计
6.1 软件设计要求及设计思路
根据本文的设计要求，在第3章硬件电路设计的基础上，需要通过软件编程实现的具体功能：
(1)驱动各模块工作，实现数码管的显示和LED灯的点亮；
(2)按钮设置功能。 实现所有路口红灯亮、紧急情况下自动模式倒计时增加、自动模式倒计时减少等功能；
(3)实现倒计时功能。 实现主路通行30秒，辅路通行20秒，单独左转信号灯通行15秒。 先有直行信号灯，后有左转信号灯；
(4)LED交通信号灯的开关。 通过黄灯实现红光和绿光的相互转换，黄灯闪烁3次。
具体设计流程如下图所示。
6.2 主要功能设计
主函数的主要功能是初始化数码管显示和计时系统，驱动各个模块工作，并通过调用函数来调用各个模块开始执行相应的功能。
6.3 按钮程序流程图
按钮程序需要实现诸如在所有路口打开红灯、增加自动模式倒计时、在紧急情况下减少自动模式倒计时等功能。 具体流程图如下图所示。
7. 模拟演示
7.1 仿真实现
7.1.1 仿真电路图
使用protues8.7设计的本系统的仿真示意图如下图所示。
7.1.2 仿真结果
（一）主干道红绿灯倒计时
（二）辅助主干道倒计时
(3) 左转倒计时
（四）紧急情况
参考
[1]楼然淼，李光飞。 MCS-51系列单片机设计实例[J]． 微控制器和嵌入式系统应用（02）：84
[2] 刘文涛. 单片机应用开发实例[M]． 北京：清华大学出版社，2005年，18-25
[3]徐向民. Altium Designer 快速入门[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2011, 20-29
[4] 王艳艳，张荣国，罗晓峰。 Proteus和Keil软件在《C语言》教学过程中的应用[J]. 科技视野，000(23):191-192,311
[5]曾焱，贾振国。 Proteus仿真技术在单片机教学中的应用[J]． 长春工学院学报（社会科学版）（1）：135-138
[6] 周航慈. 单片机应用设计技术[M]． 北京：北京航空航天大学出版社，2002年，21-25
[7]王小平，陈媛媛。 单片机在路口交通灯控制系统中的应用[J]. 十堰职业技术学院学报（6）：105-107。
[8] 郭毓秀. 基于单片机的路口交通信号灯设计与仿真[J]. 现代制造技术与装备，2018（8）：66-68。
[9] 李阳. 基于单片机的十字路口交通灯控制[J]. 工程技术（摘要版）：00219-00219。
[10]但海英，杨聪． 基于单片机控制的路口交通灯设计与分析[J]. 电子测试，2017，000（013）：9,8。
