交通灯控制电路设计

交通灯控制电路设计

赵丹风

漯河技师学院 河南  漯河  462000

摘  要：本设计以AT89C51单片机为核心，能够运用AT89C51的P1口来设置红、绿灯规律点亮并指定时长，交通灯还可以5秒的倒计时黄灯来警示路人，另有紧急模式、深夜模式等。这个设计非常的实用、操作方便简单、扩展功能非常好，能够给城市交通带来贡献。

关键词：单片机AT89C51；交通信号灯；计时器

1引言

   现在，红绿灯已经运用到了各个交通路口，已经变成了疏通车辆最方便快捷和效果最好的方式，红绿灯至今有很长的发展史了。

现在电子科技发展迅速，让我们过上了更加现代化科技化的生活，现代的电子与机械互相结合，生产出了非常多的先进的电子产物。本交通灯设计结合了当代很多先进电子技术设计出的一款信号交通灯，是以单片机技术为基础的，这款交通灯安全性很高，并且可以实现自动化的控制，非常的方便，符合现代科技的理念。现在，有私家车的人越来越多，交通压力更大了，所以交通灯在城市交通中显得格外的重要。本交通灯就是以AT89C51为核心设计的，通过设计，我们更清楚理解了单片机的用途和使用的方法。

2 方案设置与要求

交通灯给我们的生活带来了很多的便利。道路交通灯可以提示人们交通安全，大家遵守规则才可以让交通更加文明，可以更加方便安全的出行，保障路口畅通和安全。

2.1设计的功能

主要功能如下：

（1）采用四方向数码管设计，更加符合真实的交通信号灯设计。

（2）按键为：复位、夜间模式、紧急模式、设定时间、时间加、时间减、调试确定键。

（3）夜间模式：按下“夜间模式”按键后，四个方向的黄灯闪烁。

（4）紧急模式：当救护车、警车通过时，按“紧急模式”按键，四个方向全亮红灯。

（5）东西方向的通行时间和南北方向的可以分开设置，就可以区分有主干道和支干道。

交通信号东南西北各个红黄绿一组很标准。交通灯正常情况下的一个工作周期变化情况如下表。（如果有紧急情况，可以手动控制四个方向的红灯。）

交通灯的倒计时显示，让行人可以清楚地知道信号的时间，让大家通行更加的放心安全。

2.2设计方案

本设计以单片机为主旨，显示器为数码管，其他功能模块的设计我们也详细的考虑过了。该设计可以体现多种功能，还可以设置不同时期不同的通行时间，当交通拥堵的时候，可用让道路更畅通，从而减少通行时间。

单片机是系统的最重要的部分，是整个工作的控制器，也是数据处理器。我们选用单片机控制模块来供应电源。该方案的益处是简明扼要，省力省心，不足是输出功率不高。该设计要求完成倒计时功能。我们充分利用数码管就可以达到要求。

该设计要求的按键控制不多，而且IO口足够，所以可直接使用独立的按键。该按键可设置系统运行状态，紧急状态即红灯全部显示；复位按键可以将整个系统复位；当正在通行东西方向时，方向上的指示灯在东、西方向的时间段，可设置等待时间；还可以切换开关按钮和时间方向。该方案可以方便控制功能，让整个系统具有灵活性、实用性。

3 系统硬件电路的设计

硬件方案要考虑的方面很多，除了基本的交通灯功能外，总体考虑以下几点：系统的稳定性；器件的易选购性；编程的难易程度等。因此硬件设计至关重要，本设计以单片机为中心，用模块化设计，化分为小模块：单片机控制系统、键盘显示、倒计时等。

本设计的最小控制系统由AT89C51单片机和外围器件组成，共12个二极管分成东西南北四个方向，4组灯组成了提示的有效功能，4个倒计时的数码管显示器，几个按键形成了时间设置和模式选择。本设计以单片机为中心，组成一个闭环控制系统，设计出硬件电路图。

单片机外围电路设计包含以下：

复位电路设计。MCS-51的复位输入引脚RST为MCS-51提供了初始化的方法，能够使程序从特定地方开始执行，运行超过两个机器周期之后，即可复位；保持RST高电平，则可以循环复位；一个单一的RET MCS-51从高到低的水平，从方案开始实施0000H地址，系统采用按键复位电路。

外部晶振时钟电路设计。MCS-51虽自身有振荡电路，但要想实现功能，必须外加元件才能达到真正的振荡时钟电路。把晶振以及电容放到电路中，由于考虑到电容的大小能够对振荡频率产生一定的影响，所以在选择电容时也要详细考虑。

显示模块电路设计。该模块由共阴数码管组成，由三极管进行锁存，三极管电压的数字控制电源，数码管被点亮。从设计的角度来看，显示时间必须使用双位数字控制。该单片机为输出端口，IO输出端口为24。

4 交通信号灯软件设计

在Keil的环境下完成了本设计。很多代码看过汇编代码之后都没有那么的复杂了，变的通俗易懂，方便查看。高级语言有很多优点，语言简洁、紧凑、使用方便灵活、表达方式多、实现功能强大、模块化非常轻松、方便简单易学设计难度小、代码质量高、可移动性很好等。

5仿真与调试

本设计用Proteus软件仿真，由原理图生成PCB图并进行元器件布局，画好PCB图之后在实验室制作相应的电路板，腐蚀打孔完成之后再进行实物的焊接，焊接时应该注意安全，按照焊接规则认真的操作。实物焊接完成后即可进行调试。

总体的功能演示如下：

（1）启动电源，电路开启交通灯的正常模式，南北时间和东西时间相差5s，5s的黄灯闪亮警示路人；

（2）左边开始第一个按键为紧急模式，现象为红灯全亮，显示器全00，此紧急模式只能在特殊情况下开启，如救护车优先通行，交通事故封锁现场等；

（3）第二个按钮按下后，交通灯继续正常工作；

（4）接下来三个按钮是调节时间的，以此为时间加、减和方向选择，通过这个可以设置东西与南北的通行时间不同，也可以设计主干道；

（5）第六个按钮为夜间模式，按下后所有的黄灯闪烁，数码管全显示00，深夜模式下过路者可以根据实际情况合理安排通行时间；

（6）单片机左侧的为复位键。

参考文献

[1] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.

[2] 蔡美琴.MCS-51系列单片机系统及其应用[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3] 张毅刚.MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008.

[4] 柳春锋.Protel 99SE 实用教程[M].北京：高等教育出版社，2007.

[5] 李元春.计算机控制系统[M].北京：高等教育出版社，2009.

[6] 谭浩强.C程序设计[M].北京：清华大学出版社，2010.

[7] 李全利.单片机原理及接口技术[M].北京：高等教育出版社，2009.