基于AT89C51單片機的交通燈控制系統設計與仿真
2012-04-12 00:00:00吳國文
現代電子技術 2012年5期
摘 要：AT89C51單片機的交通燈控制系統是由AT89C51單片機、鍵盤電路、LED倒計時、交通燈顯示等模塊組成。系統除基本交通燈功能外，還具有通行時間手動設置、可倒計時顯示、急車強行通過、交通特殊情況處理等相關功能，實驗采用AT89C51單片機為控制芯片，采用“Proteus+Keil μVision2”對交通燈控制系統進行了仿真，仿真結果表明：該系統能夠簡單、經濟、有效地解決交通堵塞問題，提高交通路口的通行能力。
關鍵詞：AT89C51單片機； 倒計時； 特殊情況控制與處理； Proteus仿真
中圖分類號：
TN911.7-34
文獻標識碼：A
文章編號：1004-373X(2012)05
-0144
-03
Design and simulation of traffic light control system based on AT89C51 single-chip processor
WU Guo-wen
(Department of Automotive Engineering， Guangzhou Vocational College at Science and Technology， Guangzhou 510550， China )
Abstract：
The traffic light control system is composed of modules such as AT89C51 single-chip processor， keyboard， LED countdown timing and traffic light display etc. In addition to basic traffic signal functions， the system has some functions such as manual setup for passing time， countdown timing display， urgent vehicle passing and treatment of abnormal traffic. The ATMEL AT89C51 microcontroller was used as control chip， the\"Proteus+Keil μVision2\" was used to simulate the traffic light control system. The system is simple， economical and effective in easing traffic congestion and improving traffic junction capacity.
Keywords： single-chip processor; AT89C51; countdown timing; urgent situation control and process; Proteus simulation
收稿日期：2011-09-28
0 引 言
隨著微控技術的日益完善和發展，單片機的應用不斷走向深入。它的應用必定導致傳統的控制技術從根本上發生變革。它在工業控制、數據采集、智能儀表、機電一體化、家用電器等領域得到廣泛的應用，極大地提高了這些領域的技術水平和自動化控制。同時，伴隨著我國經濟的高速發展，私家車、公交車的增加，無疑會給我國的道路交通系統帶來沉重的壓力，很多大城市都不同程度地受到交通堵塞問題的困擾。為解決交通堵塞問題，采用AT89C51單片機為核心，與74LS86與74LS04組成特殊情況控制電路、七段數碼管及LED組成顯示電路，設計出以人性化、智能化為目的的交通燈控制系統，如遇特殊情況可人為控制交通從而解決交通堵塞的實際問題，整個電路簡單，易于實現［1-2］。
1 系統總體功能描述
根據日常生活中交通繁忙路段十字路口車輛和行人的通行情況，設置本交通燈控制器控制十字路口的各交通按照以下規則轉換狀態：
(1) 主干道(A道)先通行且通行時間為45 s；
(2) 支道(B道)通行時間為25 s；
(3) 主道與支道的車輛交錯通行；
(4) 主道與支道轉換時，綠燈變紅燈時，先綠燈閃3 s，而此時另一個紅燈不改變，然后黃燈亮2 s。
(5) 若遇緊急情況，按開關K1時，主道與支道都為紅燈20 s；
(6) 根據實時交通堵塞情況人為控制時，按K2時，主道延時30 s通行，按K3時，支道延時30 s通行。
2 系統硬件設計
整個系統主要由主控中心(單片機)、復位電路、時鐘電路、按鍵控制電路、數碼管顯示電路及LED模仿交通信號燈電路等功能模塊組成［1，3-4］。遇到特殊情況時可以通過按鍵電路控制實時交通實際情況，系統框圖如圖1所示。
2.1 最小應用系統［5］
系統中，復位電路、時鐘電路與51單片機組成最小應用系統，使交通控制系統可以正常工作。其中復位電路采用按鍵復位，如圖2所示。
2.2 數碼時間顯示電路［6］
七段LED數碼管是由八個發光二極管構成，通過給其引腳不同的高低電平，從而顯出0~9的數字和小數點，本文通過四個一位數碼管并聯通過P3口當中的P3.0與P3.1與STATIC DISPLAY 模塊來控制數碼管時間的顯示，如圖2所示。2.3 信號燈電路設計［7］
本電路的設計，應用單片機P2口中的P2.1~P2.6通過7405芯片來控制12個發光二極管模擬交通信號燈的工作情況，其中P2.1，P2.2，P2.3分別通過7405來控制A道路的綠燈、黃燈和紅燈，用P2.4，P2.5，P2.6分別通過7405來控制B道路的綠燈、黃燈和紅燈。采用共陽極的連接方式，所以當P2.1~P2.6中相應輸出高電平經過7405取反變成低電平時對應的發光二極管變亮。
根據上述對系統各部分的電路設計，本文設計的完整系統電路圖如圖2所示。
2.4 控制開關
當需要根據實時交通堵塞情況實行人為控制時或遇到緊急情況時，開關能夠起到控制的作用，并能使各路交通回到初始狀態。
3 軟件設計［1，8-9］
主程序中完成對交通燈系統的初始化工作，使得主干道與支道能正常轉換工作，在此系統中，由于要用七段LED數碼管顯示交通倒計時間，在主程序當中，分別調用了三個子程序，一個是延時子程序，延時500 ms，在用一個寄存器來計循環次數，循環2次，達到定時1 s，分別為綠燈閃爍調用時間，數碼管顯示調用時間，一個是顯示子程序，用來顯示主干道與支道的時間，另一個是中斷子程序。主程序流程圖如圖3所示。
本系統采用兩種中斷來實現交通燈控制器的功能。
設置外部中斷INT0，該中斷用來處理緊急情況，當交通燈控制器出現故障或交通出現嚴重事故需要封鎖道路時，調用該中斷，使主道和支道的交通燈均為紅燈20 s。該中斷具有最高的優先級。
設置外部中斷INT1，該中斷用來處理根據主道與支道車輛實時交通情況的多少實行延長時間通行，通行延時30 s。
INT0，INT1中斷子程序流程圖如圖3所示。
4 系統仿真
為了方便程序調試，本文采用了Proteus仿真［10］，仿真圖電路如圖2所示，最高級中斷功能仿真結果如圖4所示。
5 結 論
基于C51系列單片機設計的交通控制系統可以實現簡單、低成本、智能操作、數碼顯示。該系統能夠簡單、經濟、有效地解決交通堵塞問題，提高交通路口的通行能力。
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作者簡介：
吳國文 男，1983年出生，廣東從化人，助教。主要研究方向為應用電子技術。
