摘要：AT89C51單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)是由AT89C51單片機(jī)、鍵盤(pán)電路、LED倒計(jì)時(shí)、交通燈顯示等模塊組成。系統(tǒng)除基本交通燈功能外，還具有通行時(shí)間手動(dòng)設(shè)置、可倒計(jì)時(shí)顯示、急車(chē)強(qiáng)行通過(guò)、交通特殊情況處理等相關(guān)功能，實(shí)驗(yàn)采用AT89C51單片機(jī)為控制芯片，采用“Proteus+KeilμVision2”對(duì)交通燈控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明：該系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、有效地解決交通堵塞問(wèn)題，提高交通路口的通行能力。

　　0 引言

　　隨著微控技術(shù)的日益完善和發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用不斷走向深入。它的應(yīng)用必定導(dǎo)致傳統(tǒng)的控制技術(shù)從根本上發(fā)生變革。它在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能儀表、機(jī)電一體化、家用電器等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，極大地提高了這些領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化控制。同時(shí)，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，私家車(chē)、公交車(chē)的增加，無(wú)疑會(huì)給我國(guó)的道路交通系統(tǒng)帶來(lái)沉重的壓力，很多大城市都不同程度地受到交通堵塞問(wèn)題的困擾。為解決交通堵塞問(wèn)題，采用AT89C51單片機(jī)為核心，與74LS86與74LS04組成特殊情況控制電路、七段數(shù)碼管及LED組成顯示電路，設(shè)計(jì)出以人性化、智能化為目的的交通燈控制系統(tǒng)，如遇特殊情況可人為控制交通從而解決交通堵塞的實(shí)際問(wèn)題，整個(gè)電路簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

　　1 系統(tǒng)總體功能描述

　　根據(jù)日常生活中交通繁忙路段十字路口車(chē)輛和行人的通行情況，設(shè)置本交通燈控制器控制十字路口的各交通按照以下規(guī)則轉(zhuǎn)換狀態(tài)：

　?。?）主干道（A道）先通行且通行時(shí)間為45 s;

　　（2）支道（B道）通行時(shí)間為25 s;

　?。?）主道與支道的車(chē)輛交錯(cuò)通行；

　?。?）主道與支道轉(zhuǎn)換時(shí)，綠燈變紅燈時(shí)，先綠燈閃3 s，而此時(shí)另一個(gè)紅燈不改變，然后黃燈亮2 s.

　　（5）若遇緊急情況，按開(kāi)關(guān)K1時(shí)，主道與支道都為紅燈20 s;

　?。?）根據(jù)實(shí)時(shí)交通堵塞情況人為控制時(shí)，按K2時(shí)，主道延時(shí)30 s通行，按K3時(shí)，支道延時(shí)30 s通行。

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　整個(gè)系統(tǒng)主要由主控中心（單片機(jī)）、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、按鍵控制電路、數(shù)碼管顯示電路及LED模仿交通信號(hào)燈電路等功能模塊組成。遇到特殊情況時(shí)可以通過(guò)按鍵電路控制實(shí)時(shí)交通實(shí)際情況，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

　　圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

　　2.1 最小應(yīng)用系統(tǒng)

　　系統(tǒng)中，復(fù)位電路、時(shí)鐘電路與51單片機(jī)組成最小應(yīng)用系統(tǒng)，使交通控制系統(tǒng)可以正常工作。其中復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位，如圖2所示。

　　圖2 系統(tǒng)仿真電路原理圖

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　　2.2 數(shù)碼時(shí)間顯示電路

　　七段LED數(shù)碼管是由八個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，通過(guò)給其引腳不同的高低電平，從而顯出0~9的數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)，本文通過(guò)四個(gè)一位數(shù)碼管并聯(lián)通過(guò)P3口當(dāng)中的P3.0與P3.1與STATIC DISPLAY模塊來(lái)控制數(shù)碼管時(shí)間的顯示，如圖2所示。

　　2.3 信號(hào)燈電路設(shè)計(jì)

　　本電路的設(shè)計(jì)，應(yīng)用單片機(jī)P2口中的P2.1~P2.6通過(guò)7405芯片來(lái)控制12個(gè)發(fā)光二極管模擬交通信號(hào)燈的工作情況，其中P2.1，P2.2，P2.3分別通過(guò)7405來(lái)控制A道路的綠燈、黃燈和紅燈，用P2.4，P2.5，P2.6分別通過(guò)7405來(lái)控制B道路的綠燈、黃燈和紅燈。采用共陽(yáng)極的連接方式，所以當(dāng)P2.1~P2.6中相應(yīng)輸出高電平經(jīng)過(guò)7405取反變成低電平時(shí)對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管變亮。

　　根據(jù)上述對(duì)系統(tǒng)各部分的電路設(shè)計(jì)，本文設(shè)計(jì)的完整系統(tǒng)電路圖如圖2所示。

　　2.4 控制開(kāi)關(guān)

　　當(dāng)需要根據(jù)實(shí)時(shí)交通堵塞情況實(shí)行人為控制時(shí)或遇到緊急情況時(shí)，開(kāi)關(guān)能夠起到控制的作用，并能使各路交通回到初始狀態(tài)。

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　主程序中完成對(duì)交通燈系統(tǒng)的初始化工作，使得主干道與支道能正常轉(zhuǎn)換工作，在此系統(tǒng)中，由于要用七段LED數(shù)碼管顯示交通倒計(jì)時(shí)間，在主程序當(dāng)中，分別調(diào)用了三個(gè)子程序，一個(gè)是延時(shí)子程序，延時(shí)500ms，在用一個(gè)寄存器來(lái)計(jì)循環(huán)次數(shù)，循環(huán)2次，達(dá)到定時(shí)1 s，分別為綠燈閃爍調(diào)用時(shí)間，數(shù)碼管顯示調(diào)用時(shí)間，一個(gè)是顯示子程序，用來(lái)顯示主干道與支道的時(shí)間，另一個(gè)是中斷子程序。主程序流程圖如圖3所示。

　　圖3 交通燈控制系統(tǒng)流程圖

　　本系統(tǒng)采用兩種中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)交通燈控制器的功能。

　　設(shè)置外部中斷INT0，該中斷用來(lái)處理緊急情況，當(dāng)交通燈控制器出現(xiàn)故障或交通出現(xiàn)嚴(yán)重事故需要封鎖道路時(shí)，調(diào)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(yōu)先級(jí)。

　　設(shè)置外部中斷INT1，該中斷用來(lái)處理根據(jù)主道與支道車(chē)輛實(shí)時(shí)交通情況的多少實(shí)行延長(zhǎng)時(shí)間通行，通行延時(shí)30s.

　　INT0，INT1中斷子程序流程圖如圖3所示。

　　4 系統(tǒng)仿真

　　為了方便程序調(diào)試，本文采用了Proteus仿真，仿真圖電路如圖2所示，最高級(jí)中斷功能仿真結(jié)果如圖4所示。

　　圖4 最高級(jí)中斷功能仿真結(jié)果

　　5 結(jié)論

　　基于C51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的交通控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、低成本、智能操作、數(shù)碼顯示。該系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、有效地解決交通堵塞問(wèn)題，提高交通路口的通行能力。