基于51單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)

湯拓

【摘要】 交通燈在日常生活中扮演著重要角色，本文基于Atmel公司生產(chǎn)的型號(hào)為AT89C51的單片機(jī)，利用uvision的編譯環(huán)境進(jìn)行編程，同時(shí)在Proteus的環(huán)境中進(jìn)行仿真，對(duì)交通信號(hào)燈進(jìn)行設(shè)計(jì)，使交通燈具有應(yīng)急狀況處理的功能。

【關(guān)鍵詞】 交通燈 51單片機(jī) uvision Proteus 應(yīng)急處理

在日常生活中，交通燈是一項(xiàng)必不可少的公共設(shè)施，可以維護(hù)道路的暢通和交通的秩序。如若交通燈發(fā)生故障，那么后果可想而知。因此，交通燈的正常工作就顯得尤為重要。由于交通燈對(duì)于公共安全的重要性，本文基于51單片機(jī)模擬雙向交通燈的設(shè)計(jì)。

一、交通燈的設(shè)計(jì)要求

雙向交通燈紅、黃、綠燈對(duì)應(yīng)相同，紅燈5s，黃燈1s，綠燈5s。當(dāng)有急救車到達(dá)時(shí)，雙向交通信號(hào)為全紅，以便讓急救車通過(guò)。假定急救車通過(guò)路口時(shí)間為10s，急救車通過(guò)后，交通燈恢復(fù)中斷前狀態(tài)。

二、AT89C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)介紹

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中止當(dāng)前的正常工作，轉(zhuǎn)入處理突發(fā)事件，等到突發(fā)事件處理完畢之后，再回到原來(lái)被中斷的地方，繼續(xù)原來(lái)的工作，這樣的整個(gè)過(guò)程稱為中斷。能夠?qū)崿F(xiàn)這種功能的部件稱為中斷系統(tǒng)。產(chǎn)生中斷請(qǐng)求的事件稱為中斷源。其中AT89C51單片機(jī)具有5個(gè)中斷源，在本次設(shè)計(jì)中我們采用的是外部事情中斷請(qǐng)求源0，以及T1計(jì)數(shù)溢出事情中斷請(qǐng)求這兩個(gè)中斷源。

三、AT89C51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器介紹

在單片機(jī)中，通常計(jì)數(shù)器和定時(shí)器設(shè)計(jì)成一個(gè)部件——計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖的周期一定時(shí)，計(jì)數(shù)器就作為定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間就是計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)次數(shù)和計(jì)數(shù)脈沖周期的乘積。在此我們采用的就是計(jì)數(shù)器的這個(gè)定時(shí)功能。

四、交通燈的硬件電路搭建

本次設(shè)計(jì)的硬件電路搭建如圖1。兩路交通燈的6個(gè)燈依次接在51單片機(jī)P1口的P1.0到P1.5，另外在單片機(jī)的P3.2口接一個(gè)按壓式開關(guān)作為救護(hù)車到來(lái)時(shí)的中斷源。

五、交通燈的軟件編程設(shè)計(jì)

中斷部分的程序設(shè)計(jì)。首先，應(yīng)將51單片機(jī)中中斷允許寄存器IE的EA位設(shè)為1，這代表允許中斷源向CPU申請(qǐng)中斷，即CPU開放中斷。同時(shí)將IE的EX0位設(shè)為1，這代表允許外中斷0向CPU申請(qǐng)中斷。這樣的話，當(dāng)救護(hù)車來(lái)的時(shí)候，可以借此發(fā)出中斷請(qǐng)求。接下來(lái)，應(yīng)將定時(shí)器控制寄存器TCON的IT0位設(shè)為1，這代表外部中斷0的觸發(fā)方式選擇為邊沿觸發(fā)方式。由于筆者采用了按壓式的開關(guān)作為中斷的發(fā)出方式，這樣會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，因此應(yīng)當(dāng)選擇邊沿觸發(fā)方式。定時(shí)部分的程序設(shè)計(jì)。首先，應(yīng)將控制寄存器TCON的TR1位置1，啟動(dòng)定時(shí)器T1計(jì)數(shù)。接下來(lái)，應(yīng)將方式寄存器TMOD的值設(shè)為0x01，使得定時(shí)器T1工作在方式1，即16位定時(shí)/計(jì)數(shù)方式。然后，由于計(jì)時(shí)器的定時(shí)周期是1s，筆者使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1精確定時(shí)50ms，則20次50ms中斷時(shí)，定時(shí)時(shí)間就是1s。在定時(shí)器中斷部分，筆者采用的是查詢方式，即CPU不斷查詢TF1的狀態(tài)，當(dāng)TF1為1時(shí)，表示50ms定時(shí)已到，在主程序中判斷是否20次50ms定時(shí)已到，如是，則時(shí)間恰好為1s。同時(shí)TF1位軟件清0。根據(jù)公式，當(dāng)定時(shí)時(shí)間為50ms時(shí)，計(jì)數(shù)初值應(yīng)為15536，換算成十六進(jìn)制是3CB0H，即計(jì)數(shù)器T1中TL1的初值為B0H；TH0的初值為3CH。當(dāng)救護(hù)車到來(lái)時(shí)，雙向交通燈置紅，即將雙向交通燈的紅燈所對(duì)應(yīng)的P1口位置1，其他位清0即可。時(shí)間長(zhǎng)短的設(shè)置方法同上。最后，由于雙向交通燈紅燈5s，黃燈1s，綠燈5s，共11個(gè)狀態(tài)，我們利用switch語(yǔ)句為這11個(gè)狀態(tài)分別設(shè)置相應(yīng)P1口的值，再利用一個(gè)循環(huán)即可。

六、結(jié)語(yǔ)

在機(jī)動(dòng)車數(shù)量激增的今天，車輛擁堵、交通崩潰的現(xiàn)象還是時(shí)有發(fā)生的。其原因多半是交通燈時(shí)長(zhǎng)設(shè)置的不合理，抑或無(wú)法根據(jù)一天之內(nèi)不同時(shí)間的車流狀況，對(duì)交通燈的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。因此，合理地設(shè)計(jì)交通系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)于交通燈的適當(dāng)調(diào)試無(wú)疑將會(huì)派上很大用場(chǎng)。