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、急車強(qiáng)行通過、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+Keil μVision2”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)能夠簡單、經(jīng)濟(jì)、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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關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)； 倒計(jì)時(shí)； 特殊情況控制與處理； Proteus仿真

中圖分類號(hào)：

TN911.7-34

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-373X(2012)05

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Design and simulation of traffic light control system based on AT89C51 single-chip processor

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WU Guo-wen

(Department of Automotive Engineering， Guangzhou Vocational College at Science and Technology， Guangzhou 510550， China )

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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.

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Keywords： single-chip processor; AT89C51; countdown timing; urgent situation control and process; Proteus simulation

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收稿日期：2011-09-28

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)，伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，私家車、公交車的增加，無疑會(huì)給我國的道路交通系統(tǒng)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(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)際問題，整個(gè)電路簡單，易于實(shí)現(xiàn)［1-2］。

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)：

(1) 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；

(3) 主道與支道的車輛交錯(cuò)通行；

(4) 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，按開關(guān)K1時(shí)，主道與支道都為紅燈20 s；

(6) 根據(jù)實(shí)時(shí)交通堵塞情況人為控制時(shí)，按K2時(shí)，主道延時(shí)30 s通行，按K3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［1，3-4］。遇到特殊情況時(shí)可以通過按鍵電路控制實(shí)時(shí)交通實(shí)際情況，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2.1 最小應(yīng)用系統(tǒng)［5］

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。

2.2 數(shù)碼時(shí)間顯示電路［6］

七段LED數(shù)碼管是由八個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，通過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)，本文通過四個(gè)一位數(shù)碼管并聯(lián)通過P3口當(dāng)中的P3.0與P3.1與STATIC DISPLAY 模塊來控制數(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)［7］

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7405芯片來控制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(dāng)P2.1~P2.6中相應(yīng)輸出高電平經(jīng)過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)［1，8-9］

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)500 ms，在用一個(gè)寄存器來計(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。

本系統(tǒng)采用兩種中斷來實(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，該中斷用來處理根據(jù)主道與支道車輛實(shí)時(shí)交通情況的多少實(shí)行延長時(shí)間通行，通行延時(shí)30 s。

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［10］，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。

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)簡單、低成本、智能操作、數(shù)碼顯示。該系統(tǒng)能夠簡單、經(jīng)濟(jì)、有效地解決交通堵塞問題，提高交通路口的通行能力。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］尹毅峰，劉龍江.單片機(jī)原理及應(yīng)用［M］.北京:北京理工大學(xué)出版社，2010.

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［2］倪志蓮.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)［M］.北京:北京理工大學(xué)出版社，2010.

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［3］南建輝，熊鳴.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)例［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2004.

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［4］邊春元，李文濤.C51單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)與應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

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［8］盧文汐.基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.科技促進(jìn)發(fā)展：應(yīng)用版，2010(6)：14-15.

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［10］習(xí)曉遠(yuǎn).仿真技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用與地位［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2002，21(4)：26-27.

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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?yàn)閼?yīng)用電子技術(shù)。