基于AT89C51的交通信號燈控制系統(tǒng)

崔兆春

摘 要隨著經(jīng)濟的發(fā)展我國汽車保有量不斷增加，道路交通問題日益凸顯。本文主要研究以AT89C51單片機作為控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對十字路口交通信號燈的控制。以東西向為例，綠燈亮80秒、黃燈亮3秒、紅燈亮60秒、綠燈亮80秒依次循環(huán)實現(xiàn)對于東西向車流的控制。采用AT89C51單片機控制交通信號燈具有簡單可靠等優(yōu)點。

【關(guān)鍵詞】單片機 設(shè)計

1 AT89C51單片機概述

1.1 AT89C51單片機簡介

AT89C51單片機是ATMEL公司出品的一款與MCS51兼容的一款單片機，屬于第三代單片機。AT89C51提供4K的Flash存儲器，128字節(jié)RAM，4個IO口，2個16位定時器，一個中斷系統(tǒng)，一個串行通信口，片內(nèi)震蕩器和時鐘電路。AT89C51支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑模式停止CPU的工作但允許其他功能部件如RAM，中斷系統(tǒng)等繼續(xù)工作，掉電模式保持RAM中的內(nèi)容不丟失其他所有部件都將停止工作一直到下一個硬件復(fù)位。

1.2 74HC138譯碼器簡介

74HC138譯碼器是一個高速CMOS器件，具有三個輸入端A B C 及其3個特有的使能輸入端兩個低有效（E1和E2）一個高有效（E3）。只有E1，E2置低電平，E3置高電平時譯碼器才能正常譯碼。否則譯碼器輸出將全為高電平。74HC138譯碼器按照輸入端三位二進制輸入碼的條件從8個輸出端譯出一個低電平輸出。

2 方案論證

利用單片機設(shè)計一個十字路口交通燈控制系統(tǒng)。利用用單片機控制LED燈模擬指示。東西向通行時間為8秒，南北向通行時間為60秒，緩沖時間為3秒。以東西向為例，東西向綠燈亮80秒，黃燈亮3秒，紅燈亮60秒，綠燈再亮80秒依次循環(huán)。

3 設(shè)計原理

3.1 硬件原理分析

本系統(tǒng)主要由單片機控制系統(tǒng)、譯碼模塊、數(shù)碼管顯示模塊、交通燈模塊等組成。

單片機控制控制模塊：選用AT89C51單片機，外加震蕩電路為單片機提供脈沖信號。將51單片機的P3.0，P3.1，P3.2用作普通IO口使用，利用這三個口控制交通信號燈模塊。P3.0口輸出為高電平綠燈亮，P3.1口輸出為高電平黃燈亮，P3.2口輸出為高電平紅燈亮。利用P1.0，P1.1，P1.2控制譯碼模塊（3-8譯碼器）。利用P2口與譯碼模塊控制數(shù)碼管顯示，P2口輸出值即為譯碼器選中的當(dāng)前數(shù)碼管所顯示的值。

譯碼模塊：由一個3-8譯碼器構(gòu)成。輸出端只利用Y0，Y1，Y2，Y3四個口。輸入端由單片機的P1.0，P1.1，P1.2控制。如：當(dāng)前P1.0輸出為高，P1.1輸出為高，P1.2輸出為低，則Y3輸出為低選中最右端數(shù)碼管顯示。P1口不斷輸出不同值，依次輪流選中四個數(shù)碼管進行顯示，在整個系統(tǒng)運行過程中都要不斷地進行選中即進行掃描。

數(shù)碼管顯示模塊：由單片機P2口與譯碼器共同控制。由譯碼器選中當(dāng)前的數(shù)碼管，當(dāng)前數(shù)碼管顯示P2口傳過來的值。

交通燈模塊：由紅黃綠三個LED燈組成。由單片機的P3.0，P3.1，P3.2控制。P3.0口輸出為高電平綠燈亮，P3.1口輸出為高電平黃燈亮，P3.2口輸出為高電平紅燈亮。

3.2 軟件原理分析

單片機的控制程序主要由條件標(biāo)志位g的判斷模塊、綠燈顯示模塊、黃燈顯示模塊、紅燈顯示模塊構(gòu)成。

條件標(biāo)志位g判斷模塊：設(shè)條件標(biāo)志位g，若g=0執(zhí)行綠燈顯示程序，若g=1執(zhí)行黃燈顯示程序，若g=2執(zhí)行紅燈顯示程序。

綠燈顯示模塊：首先進行一段時間的延時，然后對f進行判斷（f初始值為80）若f>0則直接輸出f值，采用不斷取余的方式顯示f的十位個位。若f<=0則將f重新賦值并修改條件標(biāo)志位g再輸出顯示一次f后返回轉(zhuǎn)入黃燈顯示程序執(zhí)行。

黃燈顯示模塊：基本步驟與綠燈顯示模塊相同，只是顯示所賦f初始值（f初值為3）不同。

紅燈顯示模塊：基本步驟與綠燈顯示模塊相同，只是顯示所賦f初始值（f初值為60）不同。

3.3 相應(yīng)程序代碼

//控制程序以綠燈為例

if（g==0）

{

for（c=0；c<250；c++）；//做一個0-250的循環(huán)，不執(zhí)行其他操作，只為延時

for（c=0；c<250；c++）；

if（++e>250） //做一個延時，時間到將顯示內(nèi)容加1

{

e=0； //清零，為下一次延時做準備

if（f<=0）

{

f=81；//循環(huán)結(jié)束后初始化

g=1；//標(biāo)志位置位

}

f--；

}

P2=0； //關(guān)一次顯示，以免顯示出鬼影

if（++d>1） d=0； //先將d加1，然后判斷是否大于1，大于1歸零

if（d==0） //如果d=0，顯示十位

{

P1=0x01；

P2=LED[（f%100）/10]； //將要顯示的f的十位提取出來查表后送顯示

}

else //如果d=1，顯示個位

{

P1=0x00；

P2=LED[f%10]； //將要顯示的f的個位提取出來查表后送顯示

}

if（f==0）

{

P0_0=0；

P0_1=1；

P0_2=0；

//點亮綠燈

}

}

4 結(jié)論

所設(shè)計的系統(tǒng)能夠完成十字路口交通信號燈控制。利用AT89C51單片機完成交通信號燈的控制簡單易行，便于修改價格低廉。對于經(jīng)濟城市交通問題日益突出的今天來說具有一定的實用價值。所設(shè)計的交通信號燈控制系統(tǒng)還有很多不足如不能通過按鍵等方式完成對信號設(shè)定時常的控制等，但也實現(xiàn)了利用單片機對一個十字路口交通信號燈的控制。

作者單位

合肥工業(yè)大學(xué) 安徽省合肥市 230601