基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)

陳東陽(yáng)

（華北理工大學(xué)電氣工程學(xué)院 河北 唐山 063210）

1 引言

交通燈是一種控制道路交通通行的工具，利用AT89C51為核心的交通燈具有操作方便、成本價(jià)格低廉、便于進(jìn)行維修等優(yōu)點(diǎn)。人民生活質(zhì)量日益提高，越來(lái)越多用私家車(chē)出行，交通事故越來(lái)越頻繁地出現(xiàn)，交通擁堵已經(jīng)成了家常便飯。因此，在路口安裝交通燈已經(jīng)成為影響交通狀況的重要方法。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

2.1 總體框圖設(shè)計(jì)

2.2 顯示電路

顯示電路主要由LED顯示模塊和數(shù)碼管顯示模塊組成。LED交通燈利用發(fā)光二極管來(lái)顯示紅黃綠三種顏色的信號(hào)指示燈。引腳接低電壓，二極管發(fā)光顯示不同的顏色進(jìn)行交通控制。用P0口中的P0.0～P0.6控制六個(gè)LED燈。數(shù)碼管的基本單元是發(fā)光二極管。采用共陽(yáng)極數(shù)碼管，公共極接高電平+5V，數(shù)碼管為七段數(shù)碼管，某一字段陰極接低電平，該字段被點(diǎn)亮，反之，該字段不亮。用整個(gè)P0口控制數(shù)碼管。

2.3 復(fù)位電路

在單片機(jī)啟動(dòng)一段時(shí)間后，給+5V時(shí)，電容充電，此時(shí)10K電阻兩端的電壓趨近于0，復(fù)位引腳接低電平故系統(tǒng)正常工作。按下復(fù)位按鍵時(shí)，開(kāi)關(guān)閉合，電容釋放之前所充電能。一段時(shí)間后，電容兩端電壓降低。根據(jù)電路中的基爾霍夫定律可知，此時(shí)10K電阻兩端會(huì)出現(xiàn)較高的壓降，此刻復(fù)位引腳接到‘1’，單片機(jī)復(fù)位。

2.4 按鍵控制

設(shè)計(jì)的交通燈控制系統(tǒng)采用獨(dú)立按鍵控制，共三個(gè)按鍵，按鍵1表示東西向發(fā)生交通事故，東西向禁行；按鍵2表示南北向發(fā)生交通事故，南北向禁行；按鍵3表示路口中間發(fā)生交通事故，全部禁行。用單片機(jī)對(duì)按鍵時(shí)一定要去抖。此處的抖動(dòng)并不是我們?cè)诎存I時(shí)通過(guò)注意可以避免的。這種抖動(dòng)一般在幾十毫秒到幾百毫秒之間，但對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)是很漫長(zhǎng)的。本設(shè)計(jì)采用軟件去抖，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)先查尋按鍵當(dāng)有低電平出現(xiàn)時(shí)立即延時(shí)10毫秒，延時(shí)結(jié)束后再次讀取I/O 口的值，這一次的值如果為‘1’ 表示出現(xiàn)干擾信號(hào)；當(dāng)讀出的值是0時(shí)表示有按鍵按下，調(diào)用相應(yīng)的程序。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

利用Keil軟件進(jìn)行編程，可將程序放入Proteus軟件中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真。程序主要包含如下部分：main（）主函數(shù)、display（）顯示函數(shù)、t0（）interrupt1中斷函數(shù)、timer0()定時(shí)函數(shù)、delayms（）延時(shí)函數(shù)。

主函數(shù)主要體現(xiàn)按鍵功能以及正常情況下的工作狀態(tài)，首先進(jìn)行定時(shí)器初始化，然后進(jìn)入循環(huán)函數(shù)，一直檢測(cè)是否有按鍵按下。同時(shí)要注意檢測(cè)按鍵按下應(yīng)有消抖環(huán)節(jié)。

顯示函數(shù)主要體現(xiàn)在LED燈顯示以及數(shù)碼管顯示。中斷函數(shù)由外部中斷1控制。

定時(shí)函數(shù)采用定時(shí)計(jì)數(shù)器0工作方式1，定時(shí)50ms作為基本單位時(shí)間。

延時(shí)函數(shù)以50ms作為基本單位時(shí)間。

4 主要功能說(shuō)明

（1）通電后，進(jìn)入交通燈正常工作狀態(tài)：紅燈禁止30s，黃燈警告5s，綠燈放行25s。

（2）當(dāng)東西方向發(fā)生交通事故時(shí)，按下按鍵1，則東西禁行，南北通行，此時(shí)東西向數(shù)碼管顯示XX，南北方數(shù)碼管顯示OO。

（3）當(dāng)南北方向發(fā)生交通事故時(shí)，按下按鍵2，則南北禁行，東西通行，此時(shí)南北方數(shù)碼管顯示XX，東西方數(shù)碼管顯示OO。

（4）當(dāng)十字路口中間發(fā)生交通事故時(shí)，全部禁行，數(shù)碼管均顯示XX。

（5）交通事故解決后，按下復(fù)位按鍵，交通燈重新進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

5 使用說(shuō)明

（1）初始通電后：南北方向禁止，東西方向通行，交通燈進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

（2）按下按鍵1：南北通行，東西禁止。

（3）按下按鍵2：東西通行，南北禁止。

（4）按下按鍵3：全部禁行。

（5）交通燈進(jìn)入緊急工作狀態(tài)后，需要按下復(fù)位按鍵才能重新進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

（6）交通燈若想由一種緊急工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種緊急工作狀態(tài)，必須先按復(fù)位按鍵進(jìn)入正常工作狀態(tài)，之后再進(jìn)入另一種緊急工作狀態(tài)。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)Keil軟件編程以及Proteus軟件仿真，成功設(shè)計(jì)了交通燈控制電路，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)為交通燈的智能化發(fā)展提供了可行性參考方案。