基于51單片機(jī)交通燈電路的研究

李秀蘋（西安外事學(xué)院工學(xué)院，西安　710077）

基于51單片機(jī)交通燈電路的研究

李秀蘋
（西安外事學(xué)院工學(xué)院，西安710077）

摘要：交通燈在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見，并且在交通系統(tǒng)中處于至關(guān)重要的位置。交通燈的使用可以使車輛行人有序通行，有效減少交通事故，在現(xiàn)有道路的路狀下，有效提高道路的利用率，給行人和車輛提供一個安全的交通環(huán)境，人們的生命和財產(chǎn)安全有了保障。本設(shè)計旨在模擬十字路口的交通燈，以AT89S52單片機(jī)為基礎(chǔ)，結(jié)合按鍵和數(shù)碼管等元器件設(shè)計出一個基于51單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)除具有基本交通燈功能外，還具有顯示倒計時功能、設(shè)置時間功能、在特殊情況下可以做出特殊的處理功能。隨著社會積極的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們關(guān)注，更是當(dāng)今現(xiàn)代城市不可缺少的管理監(jiān)控系統(tǒng)之一。

關(guān)鍵詞：交通燈;AT89S52;單片機(jī)

0　引言

近年來，隨著農(nóng)業(yè)人口城鎮(zhèn)化的迅速發(fā)展，人們的收入不斷增高，私家車輛也在不斷的增多，公共車輛投入也在增加，道路的擴(kuò)充遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于車輛增長的速度，所以交通擁擠和阻塞現(xiàn)成為當(dāng)今社會迫切需要解決的社會問題。而傳統(tǒng)交通已經(jīng)不能滿足社會發(fā)展的需求，這要求在現(xiàn)有道路條件下，合理使用現(xiàn)有交通設(shè)施，采用先進(jìn)的技術(shù)，提高交通控制和管理水平，提高道路的利用率，解決交通問題。

1　系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

基于51單片機(jī)交通燈電路設(shè)計以51單片機(jī)為核心，以LED數(shù)碼管作為倒計時顯示，實現(xiàn)實時顯示系統(tǒng)各種狀態(tài)，51單片機(jī)中，核心部件是中央處理器(CPU)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的工作。LED數(shù)碼管，是輸出的顯示信號的，使路況指示燈亮或滅。在進(jìn)行整個單片機(jī)的交通燈電路總體設(shè)計時，采用了幾大電路組成，這幾大電路有：電源模塊，電源模塊為模塊提供可靠穩(wěn)定電源，使模塊能夠穩(wěn)定工作。時鐘電路：實現(xiàn)定時、計數(shù)功能，配合軟件延時實現(xiàn)到計時。復(fù)位電路：實現(xiàn)將電路恢復(fù)到起始狀態(tài)，重新可進(jìn)行計算。按鍵控制電路：通過按鍵控制電路可實現(xiàn)東西、南北方向常綠燈、緊急通行功能。信號燈控制電路：對紅、黃、綠三個狀態(tài)燈的電路控制，通過編程實現(xiàn)。提供的框圖如下圖所示。

2　各模塊電路介紹

（1）電源模塊。本設(shè)計所用電源采用自制的單相整流濾波穩(wěn)壓電路實現(xiàn)，采用三端穩(wěn)壓集成電路LM 7805輸出+5V的電源。

（2）時鐘電路。時鐘電路是產(chǎn)生像時鐘一樣準(zhǔn)確的振蕩電路，在51單片機(jī)片內(nèi)集成了反相放大器，它的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，兩端跨接晶體或陶瓷振蕩，晶體振蕩器的振蕩信號從XTAL2端送入內(nèi)部時鐘電路，供單片機(jī)使用。

（3）復(fù)位電路。51單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計的好壞,直接影響到整個交通燈系統(tǒng)工作的可靠性，在上電或復(fù)位過程中，控制CPU的復(fù)位狀態(tài)，防止CPU發(fā)出錯誤的指令，采用上電加按鈕電平復(fù)位方式，當(dāng)手動按下按鈕時，在復(fù)位輸入端RST加上高電平，RST管腳高電平被觸發(fā)。為保證復(fù)位可靠，RST高電平信號必須需要足夠長的時間。

（4）LED顯示電路。本設(shè)計采用兩位共陰數(shù)碼管顯示，采用74LS245驅(qū)動數(shù)碼管顯示。

（5）信號燈控制電路。信號燈控制電路由東西南北四個方向各三個LED燈組成，這些LED燈分別顯示燈的三種狀態(tài)紅、黃、綠。制作過程中采用仿真：通過仿真來觀察二極管的亮滅，模擬紅黃藍(lán)3個LED的發(fā)光情況，查看電路是否異常，調(diào)試電路的設(shè)計。由仿真再到實際制作，這樣減少了部分彎路。在信號燈控制電路設(shè)計時涉及多方面知識，如電路原理，電壓、電流，交流電壓直流電壓轉(zhuǎn)換，振蕩器、觸發(fā)器，振蕩電路多諧振蕩，時序邏輯，門控制電路等。最后通過軟件編程，可實現(xiàn):南北方向和東西方向兩條交叉道路上的車輛交替運(yùn)行。

（6）按鍵控制電路。按鍵控制電路中，設(shè)置了7開關(guān)控制，這些開關(guān)連接到單片機(jī)，對單片機(jī)上的每個控制按鈕進(jìn)行編碼，再通過軟件編程，可以實現(xiàn)東西和南北方向的切換、數(shù)碼管顯示時間的增減、確認(rèn)、東西方向常綠燈、南北方向常綠燈、緊急通行功能。

3　單片機(jī)及其它芯片簡介

AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器。該單片機(jī)擁有很多優(yōu)點(diǎn)，如靈活方法，亦適于常規(guī)編程器。鑒于以上的優(yōu)點(diǎn)本系統(tǒng)采用AT89S52作為主控芯片，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制。

芯片74LS245在51單片機(jī)交通燈電路設(shè)計中用來驅(qū)動led設(shè)備，這是我們在設(shè)計基本單片機(jī)系統(tǒng)時常常采用的一組芯片，該芯片可雙向傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)19腳E為H時，A、B為高阻。E為L時，DIR為L時，數(shù)據(jù)由B傳向A；DIR為H時，由A傳向B。

4　軟件系統(tǒng)設(shè)計

單片機(jī)交通燈電路設(shè)計中軟件設(shè)計占有重要的地位，沒有軟件的良好的設(shè)計無法完成各部件的控制與協(xié)調(diào)，軟件就是系統(tǒng)實現(xiàn)的靈魂，單片機(jī)交通燈電路設(shè)計中軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計思想，這樣軟件相對獨(dú)立性，使程序易于調(diào)試，也可實現(xiàn)跨系列產(chǎn)品間的模塊的通用。模塊化的設(shè)計也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。交通燈電路設(shè)計中C語言編寫，對紅綠燈顯示系統(tǒng)和按鍵系統(tǒng)都采用Keil軟件調(diào)試程序。

5　結(jié)論

基于51單片機(jī)交通燈電路設(shè)計以51單片機(jī)為核心，以LED數(shù)碼管作為倒計時顯示,本設(shè)計融合了單片機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)，數(shù)字電路、模擬電路技術(shù)及軟件編程技術(shù)等，很好的完成了設(shè)計的各項要求，能夠?qū)崿F(xiàn)在南北方向和東西方向兩條交叉道路上的車輛交替運(yùn)行，每次通行時間都設(shè)30秒，時間可設(shè)置修改。能夠?qū)崿F(xiàn)在紅綠燈轉(zhuǎn)換時，黃燈先亮5秒鐘的要求。遇到交通管制的時候，可以允許南北或者東西方向的車輛通行。遇到有救護(hù)車、消防車等緊急車輛要求通過時，系統(tǒng)要能禁止東西和南北兩條路上所有的車輛通行。

參考文獻(xiàn)：

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[2]吳孝慧,鹿業(yè)勃,陳麗娟.單片機(jī)應(yīng)用技能與實訓(xùn)[J].清華大學(xué)出版社,2014年.

作者簡介：李秀蘋（1978-），女，山東曹縣人，碩士，工程師，西安外事學(xué)院工學(xué)院教師。