作者 / 王婷，衡陽技師學(xué)院；李暉，湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院

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基于單片機(jī)移動交通燈的設(shè)計(jì)

作者 / 王婷，衡陽技師學(xué)院；李暉，湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院

本文介紹了一種基于STC單片機(jī)的移動交通燈控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)主要由單片機(jī)系統(tǒng)、按鍵輸入電路、LED顯示、數(shù)碼管倒計(jì)時顯示電路、太陽能充電、蓄電池供電等多部分組成。系統(tǒng)的主要功能包括各個方向的信號燈狀態(tài)的切換、各個方向綠燈時間的調(diào)節(jié)單片機(jī)自帶EEPROM做到了掉電參數(shù)存儲功能。還用到了看門狗，加強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

單片機(jī)；移動交通燈

交通控制系統(tǒng)是城市交通的重要指揮系統(tǒng)，它與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)。當(dāng)正常的交通控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，為了確保正常的交通次序，防止交通堵塞和交通事故，需要放置移動交通燈，傳統(tǒng)的移動交通燈，通常時間參數(shù)固定不可調(diào)節(jié)，或者是調(diào)節(jié)后不能掉電保存。本文正是以此為出發(fā)點(diǎn)，對傳統(tǒng)的單片機(jī)控制的移動交通燈系統(tǒng)加以改進(jìn)，既可以靈活的改變綠燈時間，也能保存參數(shù)。對于改善交通狀況起到一定的作用。

1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

■1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)

東西（A）、南北（B）兩干道交于一個十字路口，各干道有一組紅、左轉(zhuǎn)綠、綠三個指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。紅燈、綠燈及左轉(zhuǎn)綠燈各燈的時間可以通過按鍵進(jìn)行設(shè)置。

■1.2 設(shè)計(jì)方案

目前設(shè)計(jì)交通燈的方案有很多， 有應(yīng)用數(shù)字電路搭建實(shí)現(xiàn)交通信號燈控制器的設(shè)計(jì)，有應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)對交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還有應(yīng)用FPGA來實(shí)現(xiàn)交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)應(yīng)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對交通信號燈設(shè)計(jì)，由于 AT89S51 單片機(jī)自單帶有2計(jì)數(shù)器， 6個中斷源， 能滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。用單片機(jī)設(shè)計(jì)不但設(shè)計(jì)簡單， 而且成本低， 用其設(shè)計(jì)的交通燈也滿足了要求， 所以本文采用單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈。

交通控制系統(tǒng)主要控制A道路和B道路兩條道相交路口的交通，以AVR單片機(jī)為核心芯片。通過控制三種顏色的發(fā)光二級管的亮滅來控制各干道的通行。倒計(jì)時顯示電路每個方向主要是采用兩位數(shù)碼管進(jìn)行倒計(jì)時顯示。另外除了復(fù)位按鍵以外還設(shè)置了6 個按鍵，通過6個按鍵，可以設(shè)置交通燈的各個路口的綠燈時間，另一路口的紅燈時間相應(yīng)增加?？梢栽诟鱾€交通時段靈活的控制交通通行。

2. 硬件選型與電路設(shè)計(jì)

■2.1 單片機(jī)核心

選用STC12C5A16S2作為主控芯片，主要因?yàn)樵撔酒瑑?nèi)部有16KFlash程序存儲器，完全滿足程序存儲要求，并且有升級空間；內(nèi)置了看門狗系統(tǒng)，能更好的保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性；有EEPROM，設(shè)置的數(shù)據(jù)可以存放在EEPROM中，可以做到掉電存儲。

■2.2 按鍵輸入電路

包括復(fù)位按鍵一共7個鍵，其中六個按鍵用于參數(shù)設(shè)置。按鍵接在單片機(jī)的P3端口，既可以采用中斷的方式處理，也可以采用查詢的方式，對后續(xù)的軟件設(shè)計(jì)提供了方便。

■2.3 顯示電路

顯示部分為2部分，一個是倒計(jì)時數(shù)碼管顯示部分，另一部分是紅綠燈的顯示。數(shù)碼管采用動態(tài)顯示，共用P0端口控制數(shù)碼管段碼，控制顯示內(nèi)容。P2端口控制顯示的位碼，顯示的內(nèi)容送到哪個位置顯示該端口的數(shù)據(jù)決定。四個方向，每個方向2位，共8位，端口不需要進(jìn)行擴(kuò)展。紅綠信號燈由P1端口輸出控制信號，驅(qū)動單向可控硅，控制信號燈的變化。顯示部分的設(shè)計(jì)參照道路交通信號燈國家標(biāo)準(zhǔn)。

■2.4 電源及太陽能充電電路

因?yàn)槭且苿咏煌?，通常是在正常的交通燈出現(xiàn)狀況的時候使用。需要自帶電源，所以該設(shè)計(jì)采用了12V蓄電池作為供電電源，為了延長電池的供電時間，使用了一塊太陽能電池板對蓄電池充電，采用了簡單的過沖和過放保護(hù)電路對蓄電池進(jìn)行保護(hù)，電源通過保護(hù)后直接給信號燈供電，降壓后給單片機(jī)供電。

3. 軟件設(shè)計(jì)

■3.1 系統(tǒng)主程序流程

根據(jù)硬件電路，系統(tǒng)程序流程先進(jìn)行初始化。初始化過

程中調(diào)用EEPROM中各個參數(shù)，然后進(jìn)行狀態(tài)切換。狀態(tài)1 為A道紅燈，B道直行綠燈狀態(tài)；狀態(tài)2為A道紅燈，B道左轉(zhuǎn)綠燈；狀態(tài)3為A道綠燈，B道紅燈；狀態(tài)4 為A道左轉(zhuǎn)綠燈，B道紅燈。

■3.2 程序結(jié)構(gòu)

（1）主程序：包括初始化和工作循環(huán)部分。第一部分的任務(wù)是對系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置。第二部分的任務(wù)是控制信號燈的切換。

（2）子程序：該設(shè)計(jì)軟件部分的子程序包括主要包括延時子程序，數(shù)碼管動態(tài)顯示子程序等。

（3）中斷程序：中斷部分使用了3個中斷源，其中外部中斷用于按鍵的輸入，2個定時器中斷一個用于倒計(jì)時的時間控制，另一個用于看門狗。

4. 系統(tǒng)調(diào)試和測試

調(diào)試和測試分為功能調(diào)試和測試及性能的測試和調(diào)試。功能方面的調(diào)試和測試主要是調(diào)試和測試系統(tǒng)的功能，如：時間的調(diào)節(jié)，狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，信號燈的切換等。性能方面主要測試的是產(chǎn)品的可靠性。經(jīng)調(diào)試和測試，系統(tǒng)的各項(xiàng)預(yù)期功能均可以實(shí)現(xiàn)，并滿足性能要求。

5. 結(jié)語

本文簡述了單片機(jī)移動交通燈方面的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)具有可靠性高，價格低廉，通用性強(qiáng)，軟件設(shè)計(jì)簡單。從功能需求看，已經(jīng)滿足實(shí)際需要。

＊ ［1］周功明，周陳琛.城市交通信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真［J］.

＊ ［2］周潤景，張麗娜.基于PROTEUS的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真［M］.北京：航空航天大學(xué)出版社，2006.

＊ ［3］韓克，柳秀山，等.電子技能與EDA技術(shù)［M］.廣州：暨南大學(xué)出版社，2004.