基于單片機的交通燈控制及顯示系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計

摘要本文介紹用AT89S52單片機為微處理器的交通燈控制、顯示及車流量檢測系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。

關(guān)鍵詞交通燈 車流量 中斷 串口 液晶顯示

中圖分類號:TP21文獻標(biāo)識碼:A

1 設(shè)計內(nèi)容與要求

(1)LCD1602用于顯示車流量，及實時路況信息;

(2)開關(guān)S2和S3用于提供模擬主道和輔道車輛檢測信號，當(dāng)其中一道為綠燈，但檢測到的信號表示為無車時，另一通道放行15S;

(3)正常情況下，主道放行1min，輔道放行30S，并將倒計時用數(shù)碼管顯示出來;

(4)緊急情況下，如救護車，消防車須快速通過時，通過給S1一個信號，請求緊急通行，進入緊急情況處理后，綠燈狀態(tài)通道限時5S，轉(zhuǎn)兩通道紅燈，并處理15S;

(5)為便于車流量信息的獲取，在主道上對車流量進行檢測，并送數(shù)碼管和液晶顯示;

(6)正常情況下，主道綠燈60S后，轉(zhuǎn)主道綠燈閃爍5S，轉(zhuǎn)主道黃燈5S，再轉(zhuǎn)主道紅燈，輔道綠燈30S，輔道黃燈亮5S后，轉(zhuǎn)主道綠燈，輔道紅燈，如此循環(huán)。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計思想

為達到給定的設(shè)計要求，用AT89S52的P1口接紅、黃、綠信號燈，用譯碼器74LS138通過軟件編程來片選鎖存器 74LS373來達到液晶命令、數(shù)據(jù)的鎖存及數(shù)碼管倒計時當(dāng)前值穩(wěn)定顯示的目的，通過三個按鍵S1~S3(圖一)來模擬緊急情況和主、輔道綠燈通道無車三種狀態(tài)，S1模擬緊急情況，S2、S3模擬綠燈通道無車情況。用LG18A3-8-Z/BX傳感器，用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS73使得在車輛通過時，通過傳感器信號輸出端出現(xiàn)一個負脈沖，使得74LS73的輸出端Q為設(shè)定值，并通過軟件查詢來對車流量進行準(zhǔn)確的檢測(圖二)，通過串口把車流量數(shù)據(jù)用串口移位芯片74LS595送至對應(yīng)的數(shù)碼管顯示，并在液晶屏上指定位置顯示，主道倒計時完時，刷新數(shù)碼管和液晶屏上的車流量數(shù)值。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計思想

(1)主程序采用查詢方式定時，由寄存器R2確定調(diào)用1S延時程序的次數(shù)，從而獲取交通燈各種狀態(tài)的延時時間，子程序采用定時器1的方式0的中斷查詢定時。

(2)程序開始執(zhí)行時，先在LCD1602屏幕上顯示出問候語及安全提示語，再顯示當(dāng)前車流量的英文提示，并設(shè)定好車流量的顯示位置。

(3)綠燈通道無車中斷服務(wù)程序INT1首先保護現(xiàn)場，因為需要用到延時程序和P1口，以及1S延時次數(shù)寄存器R1，故將R1、P1、TH1、TL1壓入堆棧，保護現(xiàn)場時關(guān)中斷，以防止高優(yōu)先級中斷(緊急車輛通過)產(chǎn)生程序的混亂。然后開中斷先查詢主道和輔道的車輛情況，再判定車輛的通行情況。

(4)緊急車輛通過時，程序進入INT0中斷，保護現(xiàn)場后，蜂鳴器鳴響5S，綠燈狀態(tài)通道限時5S，轉(zhuǎn)兩通道紅燈，并處理15S。

(5)程序處于主道綠燈輔道紅燈時，主程序此時調(diào)用的延時程序既有延時功能，又有車流量檢測計數(shù)功能，當(dāng)主道綠燈狀態(tài)結(jié)束時，調(diào)用車流量顯示子程序，先將車流量通過串口，經(jīng)74LS595移位，送到數(shù)碼管顯示，再調(diào)用液晶LCD1602顯示子程序，將當(dāng)前車流量送到液晶屏的指定位置顯示。

4 系統(tǒng)匯編程序設(shè)計流程圖

主程序部分(圖三):其中，預(yù)定義部分用于定義LCD1602使能端、讀寫信號控制端、及數(shù)據(jù)或指令寄存器選擇端，74LS595的鎖存器控制脈沖、移位時鐘脈沖，串行數(shù)據(jù)輸入端，并定義INT0、INT1，這兩個外部中斷的入口地址，以及程序存儲的起始地址。

對液晶進行初始化后，在其對應(yīng)位置寫入預(yù)定的內(nèi)容，然后啟動交通燈，紅、黃、綠燈按預(yù)定規(guī)律顯示，數(shù)碼管上顯示出當(dāng)前狀態(tài)剩余時間。

主道綠燈延時及車流量檢測部分(圖4):

該部分完成主道的倒計時延時及車流量檢測功能(每0.1S對車輛通過信號掃描一次)。

綠燈通道無車信號處理中斷部分(圖5):

綠燈通道無車信號有效時，程序轉(zhuǎn)入INT1中斷，先判斷主道是否是綠燈而且無車，在判斷輔道，若該通道為綠燈狀態(tài)而無車，則轉(zhuǎn)另一通道通行15S，若為干擾信號，則中斷返回。

緊急情況處理中斷部分(圖六)

當(dāng)有緊急情況發(fā)生，如十字路口交通事故、救護車、消防車請求緊急通過等情況出現(xiàn)時，給本系統(tǒng)一個緊急中斷請求信號，程序轉(zhuǎn)入中斷處理，蜂鳴器鳴響5S，綠燈通道限時至5S，讓路口中的車輛通過后，兩通道均為紅燈，并且處理15S，若處理時間不夠，可以再次向本系統(tǒng)發(fā)送緊急情況中斷信號，延長緊急情況處理時間的需要。本系統(tǒng)設(shè)計得到了實現(xiàn)。