基于AT89C51單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真

王貫安

摘 要 AT89C51單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)由AT89C51單片機(jī)、LED顯示屏、交通燈顯示等組成，在交通燈功能控制的情況下，需要系統(tǒng)具有通行時(shí)間的設(shè)置功能，可以有效控制倒計(jì)時(shí)和急車(chē)強(qiáng)行。通過(guò)我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，AT89C51單片機(jī)已經(jīng)成功應(yīng)用到很多領(lǐng)域中，并通過(guò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和完善，充分體現(xiàn)出了AT89C51單片機(jī)的優(yōu)秀性能。本系統(tǒng)利用AT89C51單片機(jī)為控制芯片，對(duì)交通燈的控制采用仿真實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、智能、簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞 AT89C51單片機(jī)；交通燈控制；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；系統(tǒng)仿真

中圖分類(lèi)號(hào)：TP336 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）07-0024-01隨著微控技術(shù)的日益完善和發(fā)展，單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)能完全控制工業(yè)發(fā)展和數(shù)據(jù)采集過(guò)程，通過(guò)智能儀表的顯示，可以使技術(shù)人員及時(shí)掌握到系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，機(jī)電一體化的控制模式，也提高了單片機(jī)的工作效率。面對(duì)我國(guó)私家車(chē)、公交車(chē)增加的情況，給我國(guó)道路交通系統(tǒng)帶來(lái)了沉重的壓力，為了緩解交通壓力，提高交通的暢通性，可以運(yùn)用AT89C51單片機(jī)來(lái)控制交通燈。通過(guò)系統(tǒng)的優(yōu)化和設(shè)計(jì)，呈現(xiàn)出人性化、智能化的控制系統(tǒng)，改善交通通行情況。

1 AT89C51單片機(jī)交通燈控制系統(tǒng)功能分析

根據(jù)對(duì)交通燈控制情況的調(diào)查，在繁華路段車(chē)輛通行的過(guò)程中，往往存在交通擁擠的現(xiàn)象，所以設(shè)置交通燈控制系統(tǒng)非常有必要。所以交通燈系統(tǒng)具有的功能就必須包括：①主干道先行且通行時(shí)間為45 s；②主道與支道的車(chē)輛交錯(cuò)通行；③支道通行時(shí)間為25 s；④主道與支道轉(zhuǎn)換時(shí)，綠燈變紅燈時(shí)，先讓綠燈閃3 s，另外一個(gè)紅燈控制不變，綠燈閃完，黃燈亮2 s；⑤系統(tǒng)要根據(jù)交通擁堵的情況和程度去控制，實(shí)現(xiàn)人為有效控制的模式；⑥若出現(xiàn)緊急情況，系統(tǒng)可以分別控制主道支道通行[1]。AT89C51單片機(jī)交通燈控制系統(tǒng)只有實(shí)現(xiàn)以上功能，才能正常的指揮道路通行，所以技術(shù)人員應(yīng)該在對(duì)實(shí)際道路通行進(jìn)行調(diào)查的基礎(chǔ)上，設(shè)置合理的控制系統(tǒng)，可以使車(chē)輛在暢通的情況下，進(jìn)行通行，進(jìn)而提高我國(guó)整體的道路管理水平。

2 AT89C51單片機(jī)交通燈控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)

在硬件控制系統(tǒng)中，主要由AT89C51單片機(jī)提供系統(tǒng)的指示，在遇到特殊交通情況時(shí)，需要技術(shù)人員人工控制系統(tǒng)的運(yùn)行，通過(guò)按鍵的方式，對(duì)系統(tǒng)的指示作出調(diào)整。這時(shí)復(fù)位電路和按鍵電路都會(huì)通過(guò)AT89C51單片機(jī)的作用，把信號(hào)傳遞給驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路控制把信號(hào)顯示在LED電路中，LED電路又會(huì)把信號(hào)傳遞給復(fù)位電路，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)循環(huán)形式的系統(tǒng)控制過(guò)程[2]。

2.1 最小應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在AT89C51單片機(jī)交通燈控制系統(tǒng)中，復(fù)位電路和時(shí)鐘電路與AT89C51單片機(jī)組成一個(gè)最小應(yīng)用系統(tǒng)，最小應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行才能確保交通控制功能的實(shí)現(xiàn)。復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位的形式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，所以在AT89C51單片機(jī)交通燈控制系統(tǒng)應(yīng)用的過(guò)程中，技術(shù)人員要定期對(duì)復(fù)位電路進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電路可能存在的故障，避免影響到控制系統(tǒng)的指示[3]。

2.2 數(shù)碼時(shí)間顯示電路的設(shè)計(jì)

利用LED技術(shù)來(lái)顯示出系統(tǒng)的工作情況，七段的LED數(shù)碼管由八個(gè)發(fā)光的二極管組成，技術(shù)人員可以通過(guò)對(duì)發(fā)光二極管的觀察，判斷系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)結(jié)果，在數(shù)碼管中有0-9個(gè)數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)，分別表示不同的顯示內(nèi)容。

2.3 信號(hào)燈電路設(shè)計(jì)

信號(hào)燈電路的設(shè)計(jì)通過(guò)AT89C51單片機(jī)P2端口的指示，芯片會(huì)控制12個(gè)發(fā)光二極管的信號(hào)模式，通過(guò)實(shí)時(shí)的監(jiān)控和管理，P2.1、P2.2、P2.3分別控制和指示主道的綠燈、黃燈、紅燈。系統(tǒng)會(huì)利用共陽(yáng)性的連接方法對(duì)系統(tǒng)的控制形式進(jìn)行調(diào)整，使各個(gè)指示信號(hào)燈準(zhǔn)確的反映出控制信息內(nèi)容[4]。

2.4 系統(tǒng)控制開(kāi)關(guān)

在實(shí)際道路交通中，一定會(huì)出現(xiàn)緊急的交通情況，這時(shí)系統(tǒng)很難對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的交通情況進(jìn)行指揮，這時(shí)就需要根據(jù)實(shí)時(shí)交通堵塞情況，進(jìn)行人為系統(tǒng)控制模式。操作人員可以一邊觀察一邊控制，使系統(tǒng)的控制開(kāi)關(guān)可以起到作用，并能使各路交通回到初始狀態(tài)。

3 AT89C51單片機(jī)交通燈控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

AT89C51單片機(jī)交通燈控制系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)情況，會(huì)直接影響到系統(tǒng)的控制功能，所以在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，技術(shù)人員要根據(jù)實(shí)際的控制情況對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置，使AT89C51單片機(jī)可以有效控制主道和支道的正常轉(zhuǎn)換。同時(shí)在系統(tǒng)中通過(guò)七段LED數(shù)碼管的顯示作用，也可以準(zhǔn)確的體現(xiàn)出交通時(shí)間的控制過(guò)程，主程序也需要調(diào)用系統(tǒng)中的子程序，來(lái)完成更加全面的控制工作。在AT89C51單片機(jī)交通燈控制系統(tǒng)中包括三個(gè)子程序：延時(shí)子程序、顯示子程序、中斷子程序，延時(shí)子程序會(huì)延時(shí)500 ms，利用寄存器計(jì)算循環(huán)的次數(shù)，當(dāng)循環(huán)兩次時(shí)，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用綠燈的閃爍時(shí)間，實(shí)現(xiàn)1 s的控制過(guò)程，顯示子程序用來(lái)顯示主道和支道的控制時(shí)間[5]。

AT89C51單片機(jī)交通燈控制系統(tǒng)運(yùn)用兩種中斷的子程序來(lái)控制交通燈的顯示，外部中斷INT0來(lái)處理緊急的信號(hào)內(nèi)容，在道路出現(xiàn)緊急事故的情況下，可以利用中斷程序?qū)β窡暨M(jìn)行調(diào)整，使其變?yōu)榧t燈。

4 AT89C51單片機(jī)交通燈控制系統(tǒng)仿真

為了方便程序調(diào)試，本文采用Proteus仿真電路對(duì)實(shí)時(shí)交通情況進(jìn)行分析，首先，程序進(jìn)入初始化階段，并設(shè)置綠燈和紅燈的格式，在延長(zhǎng)45 s之后，綠燈會(huì)閃爍三次，隨后進(jìn)入黃燈、紅燈模式，延時(shí)2 s，重新進(jìn)入到紅燈、綠燈控制程序中。延時(shí)15 s綠燈閃爍三次，進(jìn)入到黃燈、紅燈程序中，這個(gè)程序過(guò)程的循環(huán)就可以實(shí)現(xiàn)AT89C51單片機(jī)交通燈控制系統(tǒng)的控制過(guò)程。所以技術(shù)人員可以根據(jù)程序的設(shè)置，去分配仿真實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最高級(jí)中斷功能的仿真結(jié)果，對(duì)結(jié)果的分析也非常有必要，可以使技術(shù)人員掌握到系統(tǒng)的運(yùn)行情況，同時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)可能存在的故障，所以仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性會(huì)直接影響到系統(tǒng)的整體控制情況。技術(shù)人員要通過(guò)交通燈控制系統(tǒng)的循環(huán)過(guò)程，去設(shè)置具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息，使其可以真實(shí)的反映出交通現(xiàn)狀，同時(shí)在AT89C51單片機(jī)核心技術(shù)的控制下，加強(qiáng)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)交通故障的控制能力，使其可以更加快速的處理交通問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為我國(guó)道路交通提供了進(jìn)步的機(jī)會(huì)，技術(shù)人員利用AT89C51單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)成功改善了交通燈的控制水平，同時(shí)也提高了控制系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值，使其可以更加高效的處理交通問(wèn)題。針對(duì)交通情況的嚴(yán)峻性，技術(shù)人員還應(yīng)該加大研究的力度，使AT89C51單片機(jī)交通燈控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)硬件與軟件整合。

參考文獻(xiàn)

[1]張綺曼，鄭曙，李默燕，等.基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，12（14）：120-123.

[2]孫啟東，李永恒，胡申健，等.基于單片機(jī)的多功能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)[J].公路交通技術(shù)，2011，19（48）：128-129.

[3]王克然，賈曉輝，袁葉飛，等.基于AT89C51單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與模擬[J].大連理工大學(xué)，2013，32（12）：102-103.

[4]竇曉晨，李天風(fēng)，馬小雨，等.基于AT89C51單片機(jī)的十字路口交通燈控制器的設(shè)計(jì)與仿真[J].南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，65（45）：520-523.

[5]蘇艷磊，劉青峰，李孝紳，等.AT89C51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，2010：452-456.endprint