基于單片機(jī)的交通信號(hào)燈自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，根據(jù)實(shí)際車流量通過8051芯片的P2口設(shè)置紅、綠燈時(shí)間的功能；紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)黃燈閃爍警示。設(shè)計(jì)周期短、可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單、維護(hù)方便、擴(kuò)展功能強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：交通燈；單片機(jī)；計(jì)時(shí)器；MCS-51

前言

交通紅綠燈控制是保證交通安全和道路暢通的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)交通燈的方案有很多，有應(yīng)用CPLD設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制器方法；有應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；有應(yīng)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈的設(shè)計(jì)。目前，國內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路門，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈，加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來控制行車交通燈的時(shí)間控制顯示，以固定時(shí)間值預(yù)先“固化”在單片機(jī)中，每次只是以一定周期交替變化。實(shí)際上不同時(shí)刻的車輛流通狀況各異，是高度非線性的、隨機(jī)的，且經(jīng)常受人為因素的影響。采用定時(shí)控制經(jīng)常造成道路有效應(yīng)用時(shí)間的浪費(fèi)，出現(xiàn)綠燈方向車輛較少，紅燈方向車輛積壓。對(duì)于一般情況下的安全行車，車輛分流尚能發(fā)揮作用，但根據(jù)實(shí)際行車過程中出現(xiàn)的情況，還存在以下缺點(diǎn)：兩車道的車輛輪流放行時(shí)間相同，在十字路口，經(jīng)常一個(gè)車道為主干道，車輛較多，放行時(shí)間應(yīng)該長些；另一車道為副干道，車輛較少，放行時(shí)間應(yīng)該短些；兩條干道的紅綠時(shí)間不能隨時(shí)間的改變而修改。因此，采用單片機(jī)自動(dòng)控制交通燈有現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)要求的具體功能，可以選用STC89C51單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12個(gè)發(fā)光二極管分成4組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊，8個(gè)LED東西南北各兩個(gè)構(gòu)成倒計(jì)時(shí)顯示模塊，若干按鍵組成時(shí)間設(shè)置和模式選擇按鈕和緊急按鈕等。

本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，組成一個(gè)處理、自動(dòng)控制為一體的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由單片機(jī)、狀態(tài)燈、LED顯示、驅(qū)動(dòng)電路、按鍵等組成，如圖1所示。其中P0，P1用于送顯LED數(shù)碼管的型和位，P2用于控制紅綠黃發(fā)光二極管，XTAL1和XTAL2接入晶振時(shí)鐘電路，REST引腳接上復(fù)位電路，P3用于按鍵控制。利用發(fā)光二極管來顯示不同顏色的信號(hào)指示燈。74HC245的1腳接VCC，19腳接地，整個(gè)芯片是輸入端輸入高則輸出端輸出高，輸入端輸入低則輸出端輸出低。

本設(shè)計(jì)通過按鍵來控制交通燈是否亮，從而達(dá)到控制交通的目的。K4是切換方向鍵，能夠在改變時(shí)間時(shí)，切換東西南北的方向。K1是時(shí)間加鍵，當(dāng)按下后可以增加時(shí)間。K2是時(shí)間減鍵，按下后能夠減小時(shí)間。K3是確認(rèn)鍵，在一個(gè)功能完成后確認(rèn)。K5是禁止通行鍵，按下后所有方向顯示紅燈，用于緊急情況。K6是夜間模式鍵，深夜時(shí)采用此模式。SW2是只許東西通行鍵，SW3是只許南北通行鍵，SW9是復(fù)位鍵。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

主程序流程圖如圖2所示。

3 電路檢測

交通燈的主要用途是指示通行和顯示時(shí)間，因此主要檢測發(fā)光二極管模塊和數(shù)碼管顯示模塊，按鍵模塊，交通燈故障監(jiān)測邏輯電路的檢測，進(jìn)行相應(yīng)的功能測試。

4 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)是一款多功能交通燈，采用STC89C51單片機(jī)為核心，2位LED數(shù)碼管顯示，模塊化的設(shè)計(jì)方法，硬件設(shè)計(jì)包括單片機(jī)模塊、顯示模塊、發(fā)光二極管模塊、相關(guān)控制模塊等設(shè)計(jì)與制作，硬件和軟件相結(jié)合，電路的可靠性高，功能較強(qiáng)大，實(shí)現(xiàn)了交通燈4個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)化，數(shù)碼管的倒計(jì)時(shí)功能和特殊情況下的交通燈的變化。

參考文獻(xiàn)

[1]褚振勇，翁木云.FPGA設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003.

[2]廖煥霖.Protel 99電路板設(shè)計(jì)者必讀[M].北京：冶金工業(yè)出版，2000.

[3]楊凌霄.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2004.

作者簡介：顏昌彬，攀枝花學(xué)院電氣信息工程學(xué)院講師，碩士研究生學(xué)歷，研究方向：電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)控制。endprint

摘 要：本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，根據(jù)實(shí)際車流量通過8051芯片的P2口設(shè)置紅、綠燈時(shí)間的功能；紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)黃燈閃爍警示。設(shè)計(jì)周期短、可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單、維護(hù)方便、擴(kuò)展功能強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：交通燈；單片機(jī)；計(jì)時(shí)器；MCS-51

前言

交通紅綠燈控制是保證交通安全和道路暢通的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)交通燈的方案有很多，有應(yīng)用CPLD設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制器方法；有應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；有應(yīng)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈的設(shè)計(jì)。目前，國內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路門，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈，加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來控制行車交通燈的時(shí)間控制顯示，以固定時(shí)間值預(yù)先“固化”在單片機(jī)中，每次只是以一定周期交替變化。實(shí)際上不同時(shí)刻的車輛流通狀況各異，是高度非線性的、隨機(jī)的，且經(jīng)常受人為因素的影響。采用定時(shí)控制經(jīng)常造成道路有效應(yīng)用時(shí)間的浪費(fèi)，出現(xiàn)綠燈方向車輛較少，紅燈方向車輛積壓。對(duì)于一般情況下的安全行車，車輛分流尚能發(fā)揮作用，但根據(jù)實(shí)際行車過程中出現(xiàn)的情況，還存在以下缺點(diǎn)：兩車道的車輛輪流放行時(shí)間相同，在十字路口，經(jīng)常一個(gè)車道為主干道，車輛較多，放行時(shí)間應(yīng)該長些；另一車道為副干道，車輛較少，放行時(shí)間應(yīng)該短些；兩條干道的紅綠時(shí)間不能隨時(shí)間的改變而修改。因此，采用單片機(jī)自動(dòng)控制交通燈有現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)要求的具體功能，可以選用STC89C51單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12個(gè)發(fā)光二極管分成4組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊，8個(gè)LED東西南北各兩個(gè)構(gòu)成倒計(jì)時(shí)顯示模塊，若干按鍵組成時(shí)間設(shè)置和模式選擇按鈕和緊急按鈕等。

本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，組成一個(gè)處理、自動(dòng)控制為一體的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由單片機(jī)、狀態(tài)燈、LED顯示、驅(qū)動(dòng)電路、按鍵等組成，如圖1所示。其中P0，P1用于送顯LED數(shù)碼管的型和位，P2用于控制紅綠黃發(fā)光二極管，XTAL1和XTAL2接入晶振時(shí)鐘電路，REST引腳接上復(fù)位電路，P3用于按鍵控制。利用發(fā)光二極管來顯示不同顏色的信號(hào)指示燈。74HC245的1腳接VCC，19腳接地，整個(gè)芯片是輸入端輸入高則輸出端輸出高，輸入端輸入低則輸出端輸出低。

本設(shè)計(jì)通過按鍵來控制交通燈是否亮，從而達(dá)到控制交通的目的。K4是切換方向鍵，能夠在改變時(shí)間時(shí)，切換東西南北的方向。K1是時(shí)間加鍵，當(dāng)按下后可以增加時(shí)間。K2是時(shí)間減鍵，按下后能夠減小時(shí)間。K3是確認(rèn)鍵，在一個(gè)功能完成后確認(rèn)。K5是禁止通行鍵，按下后所有方向顯示紅燈，用于緊急情況。K6是夜間模式鍵，深夜時(shí)采用此模式。SW2是只許東西通行鍵，SW3是只許南北通行鍵，SW9是復(fù)位鍵。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

主程序流程圖如圖2所示。

3 電路檢測

交通燈的主要用途是指示通行和顯示時(shí)間，因此主要檢測發(fā)光二極管模塊和數(shù)碼管顯示模塊，按鍵模塊，交通燈故障監(jiān)測邏輯電路的檢測，進(jìn)行相應(yīng)的功能測試。

4 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)是一款多功能交通燈，采用STC89C51單片機(jī)為核心，2位LED數(shù)碼管顯示，模塊化的設(shè)計(jì)方法，硬件設(shè)計(jì)包括單片機(jī)模塊、顯示模塊、發(fā)光二極管模塊、相關(guān)控制模塊等設(shè)計(jì)與制作，硬件和軟件相結(jié)合，電路的可靠性高，功能較強(qiáng)大，實(shí)現(xiàn)了交通燈4個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)化，數(shù)碼管的倒計(jì)時(shí)功能和特殊情況下的交通燈的變化。

參考文獻(xiàn)

[1]褚振勇，翁木云.FPGA設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003.

[2]廖煥霖.Protel 99電路板設(shè)計(jì)者必讀[M].北京：冶金工業(yè)出版，2000.

[3]楊凌霄.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2004.

作者簡介：顏昌彬，攀枝花學(xué)院電氣信息工程學(xué)院講師，碩士研究生學(xué)歷，研究方向：電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)控制。endprint

摘 要：本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，根據(jù)實(shí)際車流量通過8051芯片的P2口設(shè)置紅、綠燈時(shí)間的功能；紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)黃燈閃爍警示。設(shè)計(jì)周期短、可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單、維護(hù)方便、擴(kuò)展功能強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：交通燈；單片機(jī)；計(jì)時(shí)器；MCS-51

前言

交通紅綠燈控制是保證交通安全和道路暢通的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)交通燈的方案有很多，有應(yīng)用CPLD設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制器方法；有應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；有應(yīng)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈的設(shè)計(jì)。目前，國內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路門，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈，加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來控制行車交通燈的時(shí)間控制顯示，以固定時(shí)間值預(yù)先“固化”在單片機(jī)中，每次只是以一定周期交替變化。實(shí)際上不同時(shí)刻的車輛流通狀況各異，是高度非線性的、隨機(jī)的，且經(jīng)常受人為因素的影響。采用定時(shí)控制經(jīng)常造成道路有效應(yīng)用時(shí)間的浪費(fèi)，出現(xiàn)綠燈方向車輛較少，紅燈方向車輛積壓。對(duì)于一般情況下的安全行車，車輛分流尚能發(fā)揮作用，但根據(jù)實(shí)際行車過程中出現(xiàn)的情況，還存在以下缺點(diǎn)：兩車道的車輛輪流放行時(shí)間相同，在十字路口，經(jīng)常一個(gè)車道為主干道，車輛較多，放行時(shí)間應(yīng)該長些；另一車道為副干道，車輛較少，放行時(shí)間應(yīng)該短些；兩條干道的紅綠時(shí)間不能隨時(shí)間的改變而修改。因此，采用單片機(jī)自動(dòng)控制交通燈有現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)要求的具體功能，可以選用STC89C51單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12個(gè)發(fā)光二極管分成4組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊，8個(gè)LED東西南北各兩個(gè)構(gòu)成倒計(jì)時(shí)顯示模塊，若干按鍵組成時(shí)間設(shè)置和模式選擇按鈕和緊急按鈕等。

本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，組成一個(gè)處理、自動(dòng)控制為一體的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由單片機(jī)、狀態(tài)燈、LED顯示、驅(qū)動(dòng)電路、按鍵等組成，如圖1所示。其中P0，P1用于送顯LED數(shù)碼管的型和位，P2用于控制紅綠黃發(fā)光二極管，XTAL1和XTAL2接入晶振時(shí)鐘電路，REST引腳接上復(fù)位電路，P3用于按鍵控制。利用發(fā)光二極管來顯示不同顏色的信號(hào)指示燈。74HC245的1腳接VCC，19腳接地，整個(gè)芯片是輸入端輸入高則輸出端輸出高，輸入端輸入低則輸出端輸出低。

本設(shè)計(jì)通過按鍵來控制交通燈是否亮，從而達(dá)到控制交通的目的。K4是切換方向鍵，能夠在改變時(shí)間時(shí)，切換東西南北的方向。K1是時(shí)間加鍵，當(dāng)按下后可以增加時(shí)間。K2是時(shí)間減鍵，按下后能夠減小時(shí)間。K3是確認(rèn)鍵，在一個(gè)功能完成后確認(rèn)。K5是禁止通行鍵，按下后所有方向顯示紅燈，用于緊急情況。K6是夜間模式鍵，深夜時(shí)采用此模式。SW2是只許東西通行鍵，SW3是只許南北通行鍵，SW9是復(fù)位鍵。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

主程序流程圖如圖2所示。

3 電路檢測

交通燈的主要用途是指示通行和顯示時(shí)間，因此主要檢測發(fā)光二極管模塊和數(shù)碼管顯示模塊，按鍵模塊，交通燈故障監(jiān)測邏輯電路的檢測，進(jìn)行相應(yīng)的功能測試。

4 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)是一款多功能交通燈，采用STC89C51單片機(jī)為核心，2位LED數(shù)碼管顯示，模塊化的設(shè)計(jì)方法，硬件設(shè)計(jì)包括單片機(jī)模塊、顯示模塊、發(fā)光二極管模塊、相關(guān)控制模塊等設(shè)計(jì)與制作，硬件和軟件相結(jié)合，電路的可靠性高，功能較強(qiáng)大，實(shí)現(xiàn)了交通燈4個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)化，數(shù)碼管的倒計(jì)時(shí)功能和特殊情況下的交通燈的變化。

參考文獻(xiàn)

[1]褚振勇，翁木云.FPGA設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003.

[2]廖煥霖.Protel 99電路板設(shè)計(jì)者必讀[M].北京：冶金工業(yè)出版，2000.

[3]楊凌霄.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2004.

作者簡介：顏昌彬，攀枝花學(xué)院電氣信息工程學(xué)院講師，碩士研究生學(xué)歷，研究方向：電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)控制。endprint