基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計探討

陳嘉

【摘要】? ? 近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，單片機逐漸得到人們的青睞。使用單片機需要結(jié)合具體的軟硬件結(jié)構(gòu)。十字路口車輛穿梭能夠有條不紊，交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)在此扮演了一個重要的角色。本系統(tǒng)采用單片機和一些外圍電路，設(shè)計了的交通燈電路，電路能夠顯示倒計時時間，根據(jù)實際車流量通過設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間。

【關(guān)鍵詞】? ? 單片機? ? 交通燈? ? 倒計時? ? 時間顯示

在所有情況下，電子（邏輯）電路都是用來控制電源電路的。電子邏輯電路通常由電子設(shè)計的基本數(shù)字元件組成，包括振蕩器、定時器、計數(shù)器、解碼器、微處理器等，而電源電路則包括燈和驅(qū)動電路。數(shù)字電路的設(shè)計使輸出與設(shè)計選擇相適應(yīng)。電源單元的設(shè)計目的是產(chǎn)生穩(wěn)定的電源電壓，用于邏輯電路供電。輸出由一系列燈組成，這些燈根據(jù)設(shè)計按特定的順序照明。通過邏輯電路設(shè)計，使燈具按照特定的順序出現(xiàn)，每一種顏色都代表該列車輛不同的運動狀態(tài)。但是，我們需要更多了解信號燈，并結(jié)合實際需求，不斷創(chuàng)新發(fā)展，才能達(dá)到發(fā)展的需求，所以研究交通信號燈極為重要。

一、交通燈電路的系統(tǒng)硬件設(shè)計

交通燈的硬件設(shè)計是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，要考慮的方方面面很多，我們除了實現(xiàn)交通燈基本功能以外，需要考慮的主要還有以下因素：芯片運行穩(wěn)定度;編程的復(fù)雜度等;以下對各個模塊的選擇方案進行了簡單的探討。

1.1交通燈方案設(shè)計

我們基于51型單片機，數(shù)碼管顯示倒計時。根據(jù)預(yù)期目標(biāo)要求，研究現(xiàn)在經(jīng)常使用的各功能模塊的設(shè)計方案，并對各個方案進行了認(rèn)真的對比，從功耗、體積、性能等多維角度仔細(xì)研究各個方案是否可行。在進行了嚴(yán)密的推敲和研究之后，設(shè)計的系統(tǒng)決定采用包括以下幾個模塊，各個模塊方案論證也在下文進一步給出。交通燈總體設(shè)計框圖，主要有單片機控制、按鍵控制、紅外電路、驅(qū)動顯示等電路組成。

1.2電源方案

為使單片機工作時能有穩(wěn)定的電流源，而不是高低不同的電壓電流，我們采用的電源必須能夠穩(wěn)壓輸出。有以下兩種方案：方案一：獨立的穩(wěn)壓電源。此方案雖然穩(wěn)定可靠，且各種成品電路市場上很多，我們可以隨意挑選，但如果各模塊都采用獨立電源，會使系統(tǒng)復(fù)雜，且可能影響電路電平。方案二：單片機控制模塊提供電源。此方案簡單易懂，成本節(jié)約;但功率的輸出不高。所以基于以上討論，在設(shè)計的時候我們選擇第二種方案。

1.3 顯示界面方案

交通燈系統(tǒng)要求完成倒計時功能。基于上述原因，本次設(shè)計考慮了兩種方案：方案一：點陣式LED顯示。此方案可顯示各種內(nèi)容的文字，圖形等，但實現(xiàn)復(fù)雜，軟件工作量會變大。方案二：數(shù)碼管顯示。此方案實現(xiàn)簡單，但功能較少，只能顯示有限的文字，綜合考慮，方案二就能達(dá)到要求，所以選用方案二完成顯示功能。

二、基于51型單片機的總體設(shè)計方案

本設(shè)計采用模塊化設(shè)計，單片機是整個硬件系統(tǒng)的核心組成，它既控制整個系統(tǒng)有條不紊的進行工作，又能進行數(shù)據(jù)的處理。我們的項目旨在通過使用智能系統(tǒng)自動減少道路上的交通，從而消除道路上的延誤。它通過傳感器來確定每條路上的交通狀況。利用這些交通信息，我們可以管理信號時間和處理道路上的交通。在每條道路上，我們放置紅外傳感器來檢測車輛，并給出每條道路上的當(dāng)前交通信息。信號的時間是根據(jù)每條道路的交通水平來調(diào)整的。如果某條路的水平比其他路高，那么這條路就會分配綠色信號，而其他路則會分配紅色信號。它還提供了在緊急車輛出現(xiàn)時釋放緊急車輛的附加功能，即當(dāng)看到緊急車輛時釋放。本課題以某城市交通信號燈控制器為研究對象，采用紅外傳感器對其進行優(yōu)化設(shè)計，開發(fā)了基于51單片機的交通信號燈控制器。提出這一方案的目的是為了減少交通阻塞，減少因交通阻塞而導(dǎo)致的綠燈等待時間過長、油料損失和經(jīng)濟損失。為了國家的發(fā)展，有必要減少主要道路上的交通堵塞。該系統(tǒng)的核心是單片機STC89C52。該單片機屬于8051單片機，包括芯片ROM，采用閃存形式。經(jīng)過一段時間，閃存可以擦除，這提供了快速的進程。我們選擇AT89c52單片機開發(fā)板，是因為它編程簡單，輸入輸出線數(shù)量充足，RAM和ROM大小易于管理，結(jié)構(gòu)簡單。系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序采用RAM和ROM存儲，ITLCS的框圖由單片機、輸入開關(guān)矩陣、實時時鐘1307、時鐘電路、繼電器驅(qū)動器ULN2003、LED接口電路組成。

結(jié)論：文中設(shè)計的交通信號燈以紅綠燈控制為主，可以做到在節(jié)假日等交通流量大的日子里，為確保民眾安全，在各個交通路口增派交警臨時指揮，以緩解交通壓力，雖然此類設(shè)計已經(jīng)有效緩解了大部分情況，但我們?nèi)孕柩芯扛又悄芑慕煌ü芾碓O(shè)施，避免人員傷害和保護交警的安全。所以，合理控制流量，利用好各個高速道路，是交管部門待解決的主要問題。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1] 劉勇.數(shù)字電路[M].電子工業(yè)出版社.2004

[2] 楊子文.單片機原理及應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué)出版社.2006

[3] 劉華東.單片機原理與應(yīng)用（第2版）[M].電子工業(yè)出版社.2006.8

[4] 胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社，2006.

[5] 沈精虎.電路設(shè)計與制版Protel99入門與提高[M].人民郵電出版社，2004.

[6] 范風(fēng)強，蘭嬋麗.單片機語言C51應(yīng)用實戰(zhàn)集錦[M].電子工業(yè)出版社， 2001.