基于51單片機交通燈電路的研究

李秀蘋（西安外事學院工學院，西安　710077）

基于51單片機交通燈電路的研究

李秀蘋
（西安外事學院工學院，西安710077）

摘要：交通燈在我們日常生活中隨處可見，并且在交通系統中處于至關重要的位置。交通燈的使用可以使車輛行人有序通行，有效減少交通事故，在現有道路的路狀下，有效提高道路的利用率，給行人和車輛提供一個安全的交通環境，人們的生命和財產安全有了保障。本設計旨在模擬十字路口的交通燈，以AT89S52單片機為基礎，結合按鍵和數碼管等元器件設計出一個基于51單片機的交通燈控制系統。本系統除具有基本交通燈功能外，還具有顯示倒計時功能、設置時間功能、在特殊情況下可以做出特殊的處理功能。隨著社會積極的發展，城市交通問題越來越引起人們關注，更是當今現代城市不可缺少的管理監控系統之一。

關鍵詞：交通燈;AT89S52;單片機

0　引言

近年來，隨著農業人口城鎮化的迅速發展，人們的收入不斷增高，私家車輛也在不斷的增多，公共車輛投入也在增加，道路的擴充遠遠低于車輛增長的速度，所以交通擁擠和阻塞現成為當今社會迫切需要解決的社會問題。而傳統交通已經不能滿足社會發展的需求，這要求在現有道路條件下，合理使用現有交通設施，采用先進的技術，提高交通控制和管理水平，提高道路的利用率，解決交通問題。

1　系統硬件電路設計

基于51單片機交通燈電路設計以51單片機為核心，以LED數碼管作為倒計時顯示，實現實時顯示系統各種狀態，51單片機中，核心部件是中央處理器(CPU)，負責協調整個系統的工作。LED數碼管，是輸出的顯示信號的，使路況指示燈亮或滅。在進行整個單片機的交通燈電路總體設計時，采用了幾大電路組成，這幾大電路有：電源模塊，電源模塊為模塊提供可靠穩定電源，使模塊能夠穩定工作。時鐘電路：實現定時、計數功能，配合軟件延時實現到計時。復位電路：實現將電路恢復到起始狀態，重新可進行計算。按鍵控制電路：通過按鍵控制電路可實現東西、南北方向常綠燈、緊急通行功能。信號燈控制電路：對紅、黃、綠三個狀態燈的電路控制，通過編程實現。提供的框圖如下圖所示。

2　各模塊電路介紹

（1）電源模塊。本設計所用電源采用自制的單相整流濾波穩壓電路實現，采用三端穩壓集成電路LM 7805輸出+5V的電源。

（2）時鐘電路。時鐘電路是產生像時鐘一樣準確的振蕩電路，在51單片機片內集成了反相放大器，它的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，兩端跨接晶體或陶瓷振蕩，晶體振蕩器的振蕩信號從XTAL2端送入內部時鐘電路，供單片機使用。

（3）復位電路。51單片機復位電路設計的好壞,直接影響到整個交通燈系統工作的可靠性，在上電或復位過程中，控制CPU的復位狀態，防止CPU發出錯誤的指令，采用上電加按鈕電平復位方式，當手動按下按鈕時，在復位輸入端RST加上高電平，RST管腳高電平被觸發。為保證復位可靠，RST高電平信號必須需要足夠長的時間。

（4）LED顯示電路。本設計采用兩位共陰數碼管顯示，采用74LS245驅動數碼管顯示。

（5）信號燈控制電路。信號燈控制電路由東西南北四個方向各三個LED燈組成，這些LED燈分別顯示燈的三種狀態紅、黃、綠。制作過程中采用仿真：通過仿真來觀察二極管的亮滅，模擬紅黃藍3個LED的發光情況，查看電路是否異常，調試電路的設計。由仿真再到實際制作，這樣減少了部分彎路。在信號燈控制電路設計時涉及多方面知識，如電路原理，電壓、電流，交流電壓直流電壓轉換，振蕩器、觸發器，振蕩電路多諧振蕩，時序邏輯，門控制電路等。最后通過軟件編程，可實現:南北方向和東西方向兩條交叉道路上的車輛交替運行。

（6）按鍵控制電路。按鍵控制電路中，設置了7開關控制，這些開關連接到單片機，對單片機上的每個控制按鈕進行編碼，再通過軟件編程，可以實現東西和南北方向的切換、數碼管顯示時間的增減、確認、東西方向常綠燈、南北方向常綠燈、緊急通行功能。

3　單片機及其它芯片簡介

AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器。該單片機擁有很多優點，如靈活方法，亦適于常規編程器。鑒于以上的優點本系統采用AT89S52作為主控芯片，實現對整個系統的控制。

芯片74LS245在51單片機交通燈電路設計中用來驅動led設備，這是我們在設計基本單片機系統時常常采用的一組芯片，該芯片可雙向傳輸數據。當19腳E為H時，A、B為高阻。E為L時，DIR為L時，數據由B傳向A；DIR為H時，由A傳向B。

4　軟件系統設計

單片機交通燈電路設計中軟件設計占有重要的地位，沒有軟件的良好的設計無法完成各部件的控制與協調，軟件就是系統實現的靈魂，單片機交通燈電路設計中軟件設計采用模塊化設計思想，這樣軟件相對獨立性，使程序易于調試，也可實現跨系列產品間的模塊的通用。模塊化的設計也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。交通燈電路設計中C語言編寫，對紅綠燈顯示系統和按鍵系統都采用Keil軟件調試程序。

5　結論

基于51單片機交通燈電路設計以51單片機為核心，以LED數碼管作為倒計時顯示,本設計融合了單片機技術，通信技術，數字電路、模擬電路技術及軟件編程技術等，很好的完成了設計的各項要求，能夠實現在南北方向和東西方向兩條交叉道路上的車輛交替運行，每次通行時間都設30秒，時間可設置修改。能夠實現在紅綠燈轉換時，黃燈先亮5秒鐘的要求。遇到交通管制的時候，可以允許南北或者東西方向的車輛通行。遇到有救護車、消防車等緊急車輛要求通過時，系統要能禁止東西和南北兩條路上所有的車輛通行。

參考文獻：

[1]陸彬.21天學通51單片機開發[J].電子工業出版社出版社,2011 年.

[2]吳孝慧,鹿業勃,陳麗娟.單片機應用技能與實訓[J].清華大學出版社,2014年.

作者簡介：李秀蘋（1978-），女，山東曹縣人，碩士，工程師，西安外事學院工學院教師。