单片机交通灯毕业设计报告

时间：2025-09-12 14:01:04 晶敏毕业设计我要投稿

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单片机交通灯毕业设计报告（精选7篇）

　　在日常生活中，交通灯是一项必不可少的公共设施，可以维护道路的畅通和交通的秩序。如若交通灯发生故障，那么后果可想而知。因此，交通灯的正常工作就显得尤为重要。由于交通灯对于公共安全的重要性，本文基于51单片机模拟双向交通灯的设计。下面是小编整理的单片机交通灯毕业设计，欢迎来参考！

单片机交通灯毕业设计报告（精选7篇）

　　单片机交通灯毕业设计报告 1

　　一、交通灯的设计要求

　　双向交通灯红、黄、绿灯对应相同，红灯5s，黄灯1s，绿灯5s。当有急救车到达时，双向交通信号为全红，以便让急救车通过。假定急救车通过路口时间为10s，急救车通过后，交通灯恢复中断前状态。

　　二、AT89C51单片机的中断系统介绍

　　计算机系统中止当前的正常工作，转入处理突发事件，等到突发事件处理完毕之后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作，这样的整个过程称为中断。能够实现这种功能的部件称为中断系统。产生中断请求的事件称为中断源。其中AT89C51单片机具有5个中断源，在本次设计中我们采用的是外部事情中断请求源0，以及T1计数溢出事情中断请求这两个中断源。

　　三、AT89C51单片机的定时/计数器介绍

　　在单片机中，通常计数器和定时器设计成一个部件――计数器，当计数脉冲的周期一定时，计数器就作为定时器，定时时间就是计数器计数次数和计数脉冲周期的乘积。在此我们采用的就是计数器的这个定时功能。

　　四、交通灯的硬件电路搭建

　　本次设计的硬件电路搭建如图1。两路交通灯的6个灯依次接在51单片机P1口的P1.0到P1.5，另外在单片机的P3.2口接一个按压式开关作为救护车到来时的中断源。

　　五、交通灯的'软件编程设计

　　中断部分的程序设计。首先，应将51单片机中中断允许寄存器IE的EA位设为1，这代表允许中断源向CPU申请中断，即CPU开放中断。同时将IE的EX0位设为1，这代表允许外中断0向CPU申请中断。这样的话，当救护车来的时候，可以借此发出中断请求。接下来，应将定时器控制寄存器TCON的IT0位设为1，这代表外部中断0的触发方式选择为边沿触发方式。由于笔者采用了按压式的开关作为中断的发出方式，这样会产生一个脉冲，因此应当选择边沿触发方式。定时部分的程序设计。首先，应将控制寄存器TCON的TR1位置1，启动定时器T1计数。接下来，应将方式寄存器TMOD的值设为0x01，使得定时器T1工作在方式1，即16位定时/计数方式。然后，由于计时器的定时周期是1s，笔者使用定时/计数器T1精确定时50ms，则20次50ms中断时，定时时间就是1s。在定时器中断部分，笔者采用的是查询方式，即CPU不断查询TF1的状态，当TF1为1时，表示50ms定时已到，在主程序中判断是否20次50ms定时已到，如是，则时间恰好为1s。同时TF1位软件清0。根据公式，当定时时间为50ms时，计数初值应为15536，换算成十六进制是3CB0H，即计数器T1中TL1的初值为B0H；TH0的初值为3CH。当救护车到来时，双向交通灯置红，即将双向交通灯的红灯所对应的P1口位置1，其他位清0即可。时间长短的设置方法同上。最后，由于双向交通灯红灯5s，黄灯1s，绿灯5s，共11个状态，我们利用switch语句为这11个状态分别设置相应P1口的值，再利用一个循环即可。

　　六、结语

　　在机动车数量激增的今天，车辆拥堵、交通崩溃的现象还是时有发生的。其原因多半是交通灯时长设置的不合理，抑或无法根据一天之内不同时间的车流状况，对交通灯的状态进行调整。因此，合理地设计交通系统，同时对于交通灯的适当调试无疑将会派上很大用场。

　　单片机交通灯毕业设计报告 2

　　一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

　　当今社会，随着日益增长的社会发展，人们对于社活的水平也日益提高，不仅在物质享受方面有所提高，在精神享受方面也逐渐增长。最明显的就是汽车的增长。现在几乎每户人家都有一辆汽车，以至于道路经常堵塞，频繁出现交通事故。由于这种状况的出现，这就要求能有效的管理交通，其中十字路口的交通灯起着巨大的作用。因此，交通灯的有效控制能较好的缓解当前的交通堵塞压力。一般的交通灯只有四盏红绿灯，红灯禁止，绿灯通行。较好的交通灯不仅有红黄绿灯，还有可以让行人通行的行人路灯以及显示通行方向和时间的显示器。其中主干道为双向的交通线路，垂直的辅路可供行人行走。主干道上的红绿灯指挥车辆的行驶，辅路上的红绿灯指挥行人的通行与禁止。但是这种交通灯还是不能满足当前的交通状况，要使车辆和行人能有条不紊的通行，就需要交通灯能根据车流量自动的调节时间，这样就可以提高通行的效率。目前国内有一种新型的无线十字路口交通灯智能感应控制系统，该系统的主机通过无线模块通信得到各方向从机采集的公路车辆实时流量信息并计算出十字路口交通动态配时。该系统突破了传统固定配时模式，大大提高了十字路口车辆通行效率，缓解了交通阻塞，具有实际应用前景。

　　本设计采用51系列单片机设计智能交通灯，该系统由8051单片机、交通灯显示、LED倒计时、车辆检测及调整、违规检测、紧急处理、时间模式手动设置等模块组成。系统除基本交通灯功能外，还具有通行时间手动设置、可倒计时显示、急车强行通过、车流量检测及调整、交通异常状况判别及处理等相关功能。理论证明该系统能够简单、经济、有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。

　　单片机是一种广泛应用的微处理器技术。单片机具有种类繁多、价格低、功能强大和扩展能力强等优点。随着第一代4位单片机的诞生，在短短三十几年时间中，单片机产品不断更新，其发展大致经历了4个阶段。

　　（1）4位单片机时代

　　第一阶段是4位单片机时代（1970年—1974年），这时的单片机已经包含多种I/O接口，如并行接口、A/D和D/A转换接口等。这些丰富的I/O接口使得4位单片机具有很强的控制能力。主要用于收音机、电视机和电子玩具等产品中。

　　（2）低中档8位单片机时代

　　第二阶段是中档8为单片机时代（1974年—1978年），Intel公司的MCS-48系列单片机是主要的代表产品。这时的单片机内部集成了8位CPU、多个并行I/O口、8位定时器/计数器、小容量的RAM和ROM等。这种单片机中没有集成串行接口，操作仍比较简单。

　　（3）高档8位单片机时代

　　第三阶段是高档8位单片机时代（1978年—1983年），以Intel公司的MCS-51系列为典型代表。此时的单片机性能比前一代产品有明显提高，其内部增加了串行通信接口，具备多级中断处理系统，将定时器/计数器扩展为16位，并且扩大了RAM和ROM的容量等。这类单片机功能强，应用范围极广，至今仍有一定的应用市场。

　　（4）增强型单片机时代

　　第四阶段是增强型单片机时代及16位单片机时代（1983年—至今）。这一阶段出现了许多新型的8位增强型单片机，其工作频率、内部存储器等都有很大的提升，例如PIC系列单片机、ARM系列单片机、AVR系列单片机、C8051F系列单片机等。另外有些集成电路厂商还推出了16位单片机，甚至32位单片机，其功能越来越来强大，集成越来越来高。

　　总的来说，现在的单片机产品非常丰富，但4位、8位、16位单片机均有其各自的.应用领域。例如4位单片机在一些简单的家电和玩具使用中使用，8位单片机在中、小规模电子设计领域中占主流，而高性能的16位单片机在比较复杂的控制系统中得到应用。

　　目前51系列单片机以其高性能、高速度。体积小、价格低廉、可重复编程和方便功能等优点，在市场上得到广泛的应用。其主要应用于如下几个领域：

　　①家电产品及玩具。由于51系列单片机价格低、体积小、控制能力强、功能扩展方便等优点，使其广泛应用于电视、冰箱、洗衣机、玩具、家用防盗报警器等方面。

　　②机电一体化设备。机电一体化设备是指将机械技术、微电子技术和计算机技术结合在一起，从而产生具有智能化特性的产品，它是现代机械及电子工业的主要发展方向。单片机可以作为机电一体化产品的控制，从而简化原机械产品的结构，并扩展其功能。

　　③智能测量设备。以前的测量仪表体积大、功能单一，限制了测量仪表的发展。采用单片机改造各种测量控制仪表，可以使其体积减少、功能扩展，从而产生新一代的智能化仪表，如各种数字万用表、示波器等。

　　④自动测控系统。采用单片机可以设计各种数据采集系统、自适应控制系统等。例如温度的自动控制、电压电流的数据采集。

　　⑥计算机控制及其通信技术。51系列单片机都集成有串行通信接口，可以通过该借口和计算机的串行接口进行通信，实现计算机的程序控制和通信等。

　　在51系列单片机中的AT89S51是一个低功耗、高性能CMOS8位单片机，片内含4KBISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储其，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构。功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

　　AT89S51具有如下特点：40个引脚，4KBFlash片内程序存储器，128B的随机存取数据存储器RAM，32个外部双向输入/输出I/O口，5个中断优先级，2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗WDT电路，片内时钟振荡器。

　　基于51系列单片机具有如此强大的功能、广泛的用途和AT89S51的特点，本设计采用AT89S51单片机来设计交通灯，实现真正的智能化控制，解决当前的交通问题，保证交通线路的畅通无阻，改善交通网络提高城市的工业文明水平，减少交通事故的发生，保障人身安全，延伸生命通道。

　　二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

　　设计一个基于单片机的智能交通灯。主要有以下几个问题要解决：

　　①AT89S51单片机的内部结构、存储结构、并行I/O接口、时钟电路、中断系统等其他功能。

　　②测量车流量传感器的工作原理及其选用型号，数码显示管的接口。

　　③编写程序。

　　④模拟仿真。

　　⑤做出实物，验证结果。

　　三、研究步骤、方法及措施：

　　1.设计一个总体框架，列出所需器件。

　　2.深入研究AT89S51单片机的工作原理。

　　3.研究传感器工作原理以及相关显示器的工作原理及其接口。

　　4.编写程序，进行模拟仿真，并做出实物。

　　如遇到问题参考相关书籍、向指导老师请教或者上网查询。

　　四、参考文献

　　[1]李萍，张池，张勃.AT89S51单片机原理、开发与应用实例[M].北京：中国电力出版社，2008.

　　[2]赵建领，薛园园.51单片机开发与应用技术详解[M].北京:电子工业出版社，2008.

　　[3]陆彬.21天学习51单片机开发[M].北京：电子工业出版社，2010.

　　[4]蔡美琴，张为名，何金儿，毛敏，陶正苏，毛义梅.MCS-51系列单片机系统及其应用[M].北京:高等教育出版社，1990.

　　[5]马鸿文，?陈松立，陈治国，李剑.微计算机应用[M].北京:中国矿业大学出版社，2009.

　　单片机交通灯毕业设计报告 3

　　一、设计背景与目的

　　随着城市交通流量的`不断增加，高效的交通灯控制系统成为保障道路畅通的重要手段。本设计基于 51 单片机，开发一套基础交通灯控制系统，实现十字路口红绿黄灯的自动切换，旨在掌握单片机编程与外围电路设计的基本原理，为复杂交通灯系统开发奠定基础。

　　二、总体设计方案

　　核心控制器：选用 STC89C52 单片机，性价比高且编程灵活，适合入门级设计。

　　显示模块：采用 LED 灯模拟交通信号灯，红、绿、黄灯各 2 组（对应东西、南北方向）。

　　计时模块：通过单片机内部定时器实现倒计时功能，采用 4 位七段数码管显示剩余时间。

　　电源模块：使用 5V 直流电源供电，确保各模块稳定工作。

　　三、硬件设计

　　单片机最小系统：包括晶振电路（11.0592MHz）、复位电路（按键复位），为单片机提供基本工作条件。

　　LED 驱动电路：通过三极管（8050）放大电流驱动 LED 灯，避免单片机 I/O 口过载，电路中串联限流电阻保护 LED。

　　数码管显示电路：采用动态扫描方式控制 4 位数码管，通过 74HC573 锁存器扩展 I/O 口，减少单片机资源占用。

　　四、软件设计

　　主程序流程：初始化后进入循环，依次执行东西红灯 / 南北绿灯、东西红灯 / 南北黄灯、东西绿灯 / 南北红灯、东西黄灯 / 南北红灯的切换逻辑，每个状态对应固定时长（如绿灯 30s、黄灯 5s、红灯 35s）。

　　定时器中断：利用定时器 0 实现 1ms 定时中断，累计计时达到 1s 时更新数码管显示，同时判断是否到达状态切换时间。

　　数码管驱动函数：通过位选和段选信号控制数码管显示，将十进制时间转换为 BCD 码输出。

　　五、系统测试

　　功能测试：通电后，交通灯按预设逻辑切换，数码管准确显示剩余时间，各状态切换无卡顿。

　　稳定性测试：连续运行 24 小时，系统无死机、乱码现象，计时误差小于 1s。

　　六、结论与展望

　　本设计实现了基础交通灯控制功能，硬件电路简单可靠，软件逻辑清晰。后续可增加行人请求、车流量检测等功能，提升系统的实用性。

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　　一、设计背景与目的

　　传统交通灯多采用固定时长控制，难以满足行人过马路的即时需求。本设计在基础交通灯系统上增加行人请求功能，通过按键触发行人绿灯，提高道路通行的'灵活性与安全性，深化对人机交互与中断处理的理解。

　　二、总体设计方案

　　核心控制器：沿用 STC89C52 单片机，兼容基础系统设计。

　　新增模块：行人请求按键（东西、南北方向各 1 个）、行人绿灯 LED 及提示音模块（蜂鸣器）。

　　控制逻辑：无请求时按固定时序运行；收到请求后，当前周期结束后插入行人绿灯时间（15s），期间机动车灯保持红灯。

　　三、硬件设计

　　按键电路：采用独立按键，通过上拉电阻连接至单片机 I/O 口，按下时输入低电平，触发外部中断 0 和 1。

　　蜂鸣器驱动：通过三极管驱动有源蜂鸣器，行人绿灯亮时发出提示音（1kHz，持续 2s），提醒行人注意。

　　四、软件设计

　　中断处理：外部中断 0（南北行人请求）和中断 1（东西行人请求）触发后，设置请求标志位，主程序检测到标志位后执行行人优先逻辑。

　　状态切换优化：当多个请求同时到来时，采用排队机制，按请求顺序依次响应，避免冲突。

　　计时调整：行人绿灯期间，数码管显示剩余行人通行时间，结束前 3s 蜂鸣器间隔报警。

　　五、系统测试

　　请求响应测试：按下行人按键后，系统在当前周期结束后准确切换至行人绿灯，响应延迟小于 1s。

　　冲突处理测试：同时触发两个方向请求，系统按先后顺序响应，无逻辑混乱。

　　六、结论与展望

　　本设计实现了行人与机动车的协调控制，中断处理机制高效可靠。未来可采用红外传感器替代按键，自动检测行人 presence，进一步提升智能化水平。

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　　一、设计背景与目的

　　城市主干道多由多个交叉路口组成，单一路口控制易导致交通拥堵。本设计采用 STM32F103 单片机，实现 2 个相邻路口的交通灯协调控制，通过同步时序减少车辆启停次数，深入学习高性能单片机的多任务处理与通信技术。

　　二、总体设计方案

　　核心控制器：STM32F103C8T6，具备丰富的 I/O 口和定时器资源，支持串口通信。

　　系统架构：主路口与从路口各一套交通灯模块，通过 RS485 总线实现数据通信，主路口统一协调时序。

　　协调逻辑：主路口绿灯亮起 5s 后，从路口绿灯亮起，形成 “绿波带”，使车辆能连续通过两个路口。

　　三、硬件设计

　　通信电路：主从路口通过 MAX485 芯片实现 RS485 通信，传输速率 9600bps，确保时序同步精度。

　　显示与控制：每个路口采用 LED 点阵屏显示倒计时，替代传统数码管，支持更丰富的`信息展示。

　　四、软件设计

　　主从通信协议：主路口定时发送同步信号（包含当前状态与剩余时间），从路口接收后调整本地时序，偏差超过 2s 时强制同步。

　　多任务调度：使用 FreeRTOS 实时操作系统，将交通灯控制、通信、显示等功能封装为独立任务，优先级按重要性排序。

　　故障处理：通信中断时，从路口自动切换至本地固定时序，避免系统瘫痪。

　　五、系统测试

　　同步精度测试：主从路口状态切换偏差小于 500ms，满足协调控制要求。

　　通信可靠性测试：模拟线路干扰（插拔接头），系统恢复通信后 10s 内重新同步。

　　六、结论与展望

　　本设计实现了多路口协调控制，STM32 的高性能满足了复杂逻辑需求。后续可扩展至更多路口，结合 GPS 定位实现动态绿波带调整。

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　　一、设计背景与目的

　　传统交通灯全天保持高亮，存在能源浪费问题。本设计引入光照传感器和车流量检测，实现交通灯亮度自适应调节与夜间黄灯闪烁模式，降低能耗的`同时保证行车安全，探索嵌入式系统在节能领域的应用。

　　二、总体设计方案

　　核心控制器：STC89C52 单片机，成本低且满足控制需求。

　　节能模块：

　　光照传感器（BH1750）：检测环境亮度，自动调整 LED 亮度（强光下 100% 亮度，弱光下 50%，夜间 20%）。

　　红外对管传感器：安装在路口停车线，检测车辆存在，无车时缩短绿灯时长（从 30s 减至 15s）。

　　夜间模式：23:00-5:00 自动切换为黄灯闪烁，提醒车辆减速慢行。

　　三、硬件设计

　　传感器接口：BH1750 通过 I2C 总线与单片机通信，红外对管输出信号经比较器（LM393）整形后输入单片机。

　　LED 调光电路：采用 PWM（脉冲宽度调制）技术，通过改变单片机输出脉冲的占空比调节 LED 亮度。

　　四、软件设计

　　亮度调节算法：根据 BH1750 采集的光照值（0-65535lux），分 3 档设置 PWM 占空比（100%、50%、20%）。

　　车流量检测逻辑：连续 3 个检测周期（每个周期 2s）无车时，触发绿灯缩短机制；检测到车辆后恢复默认时长。

　　时间管理：通过实时时钟模块（DS1302）获取当前时间，判断是否进入夜间模式。

　　五、系统测试

　　节能效果测试：与传统系统相比，日均能耗降低约 40%（按 12 小时光照、12 小时弱光计算）。

　　适应性测试：光照变化时，LED 亮度在 1s 内完成调整；车流量变化时，绿灯时长响应及时。

　　六、结论与展望

　　本设计通过智能化控制实现了显著节能，传感器的引入提升了系统的环境适应性。未来可结合太阳能供电，进一步减少对电网的依赖。

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　　一、设计背景与目的

　　交通灯故障可能导致交通事故，传统系统缺乏实时监测机制。本设计增加故障检测功能，对 LED 灯损坏、线路短路等问题进行诊断并报警，提高系统可靠性，掌握嵌入式系统的故障诊断方法。

　　二、总体设计方案

　　核心控制器：STM32F103 单片机，具备更强的运算能力和外设接口。

　　故障检测模块：

　　LED 故障检测：通过检测 LED 回路电流（串联采样电阻，经 ADC 转换）判断灯是否损坏（断路时电流为 0，短路时电流异常增大）。

　　电源监测：通过电压传感器（LM2596-ADJ）实时监测供电电压，超出 5V±0.5V 范围时报警。

　　报警输出：蜂鸣器声光报警 + GSM 模块（SIM800L）发送故障短信至管理人员手机。

　　三、硬件设计

　　电流检测电路：每个 LED 回路串联 0.1Ω 采样电阻，电压信号经运算放大器（OP07）放大后输入 STM32 的 ADC 接口。

　　GSM 模块接口：SIM800L 通过 UART 与单片机通信，支持短信发送功能，需外接天线和 SIM 卡。

　　四、软件设计

　　故障诊断流程：系统每 5s 进行一次全面检测，包括：

　　读取各 LED 回路电流值，与正常范围（5-20mA）对比，超出则判定为故障。

　　读取电源电压值，判断是否在正常区间。

　　检测到故障后，记录故障类型、时间，触发报警。

　　报警优先级：电源故障（最高级）> 多灯同时损坏 > 单灯损坏，优先级高的`故障优先报警。

　　自恢复机制：检测到轻微故障（如接触不良导致的瞬间断路）时，尝试重新驱动 LED，无效则判定为永久故障。

　　五、系统测试

　　故障检测准确率：人为模拟 10 种故障（如红灯断路、绿灯短路、电压过低等），系统均能准确识别并报警，响应时间小于 3s。

　　报警可靠性：故障发生后，蜂鸣器即时报警，GSM 模块在 10s 内成功发送短信（测试环境下）。

　　六、结论与展望

　　本设计实现了交通灯的实时故障监测与报警，提高了系统的维护效率。后续可增加远程控制功能，允许管理人员通过短信远程复位或临时控制交通灯。

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