基于單片機的交通燈設計

陳東陽

（華北理工大學電氣工程學院 河北 唐山 063210）

1 引言

交通燈是一種控制道路交通通行的工具，利用AT89C51為核心的交通燈具有操作方便、成本價格低廉、便于進行維修等優點。人民生活質量日益提高，越來越多用私家車出行，交通事故越來越頻繁地出現，交通擁堵已經成了家常便飯。因此，在路口安裝交通燈已經成為影響交通狀況的重要方法。

2 系統的硬件設計

2.1 總體框圖設計

2.2 顯示電路

顯示電路主要由LED顯示模塊和數碼管顯示模塊組成。LED交通燈利用發光二極管來顯示紅黃綠三種顏色的信號指示燈。引腳接低電壓，二極管發光顯示不同的顏色進行交通控制。用P0口中的P0.0～P0.6控制六個LED燈。數碼管的基本單元是發光二極管。采用共陽極數碼管，公共極接高電平+5V，數碼管為七段數碼管，某一字段陰極接低電平，該字段被點亮，反之，該字段不亮。用整個P0口控制數碼管。

2.3 復位電路

在單片機啟動一段時間后，給+5V時，電容充電，此時10K電阻兩端的電壓趨近于0，復位引腳接低電平故系統正常工作。按下復位按鍵時，開關閉合，電容釋放之前所充電能。一段時間后，電容兩端電壓降低。根據電路中的基爾霍夫定律可知，此時10K電阻兩端會出現較高的壓降，此刻復位引腳接到‘1’，單片機復位。

2.4 按鍵控制

設計的交通燈控制系統采用獨立按鍵控制，共三個按鍵，按鍵1表示東西向發生交通事故，東西向禁行；按鍵2表示南北向發生交通事故，南北向禁行；按鍵3表示路口中間發生交通事故，全部禁行。用單片機對按鍵時一定要去抖。此處的抖動并不是我們在按鍵時通過注意可以避免的。這種抖動一般在幾十毫秒到幾百毫秒之間，但對于單片機來說是很漫長的。本設計采用軟件去抖，通過軟件編程實現先查尋按鍵當有低電平出現時立即延時10毫秒，延時結束后再次讀取I/O 口的值，這一次的值如果為‘1’ 表示出現干擾信號；當讀出的值是0時表示有按鍵按下，調用相應的程序。

3 系統的軟件設計

利用Keil軟件進行編程，可將程序放入Proteus軟件中，實現系統仿真。程序主要包含如下部分：main（）主函數、display（）顯示函數、t0（）interrupt1中斷函數、timer0()定時函數、delayms（）延時函數。

主函數主要體現按鍵功能以及正常情況下的工作狀態，首先進行定時器初始化，然后進入循環函數，一直檢測是否有按鍵按下。同時要注意檢測按鍵按下應有消抖環節。

顯示函數主要體現在LED燈顯示以及數碼管顯示。中斷函數由外部中斷1控制。

定時函數采用定時計數器0工作方式1，定時50ms作為基本單位時間。

延時函數以50ms作為基本單位時間。

4 主要功能說明

（1）通電后，進入交通燈正常工作狀態：紅燈禁止30s，黃燈警告5s，綠燈放行25s。

（2）當東西方向發生交通事故時，按下按鍵1，則東西禁行，南北通行，此時東西向數碼管顯示XX，南北方數碼管顯示OO。

（3）當南北方向發生交通事故時，按下按鍵2，則南北禁行，東西通行，此時南北方數碼管顯示XX，東西方數碼管顯示OO。

（4）當十字路口中間發生交通事故時，全部禁行，數碼管均顯示XX。

（5）交通事故解決后，按下復位按鍵，交通燈重新進入正常工作狀態。

5 使用說明

（1）初始通電后：南北方向禁止，東西方向通行，交通燈進入正常工作狀態。

（2）按下按鍵1：南北通行，東西禁止。

（3）按下按鍵2：東西通行，南北禁止。

（4）按下按鍵3：全部禁行。

（5）交通燈進入緊急工作狀態后，需要按下復位按鍵才能重新進入正常工作狀態。

（6）交通燈若想由一種緊急工作狀態轉換到另一種緊急工作狀態，必須先按復位按鍵進入正常工作狀態，之后再進入另一種緊急工作狀態。

6 結語

通過Keil軟件編程以及Proteus軟件仿真，成功設計了交通燈控制電路，該系統具有結構簡單、成本低、實用性強的優點。同時為交通燈的智能化發展提供了可行性參考方案。