道路交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真

仝瑞寧 韓曉光

摘要：本次設(shè)計(jì)是基于AT89S51單片機(jī)的道路交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。除具備一般交通燈的功能外，還具備數(shù)字顯示紅綠燈時(shí)間、夜間漢字顯示等功能，使交通燈更加智能化。本次設(shè)計(jì)在Proteus軟件上進(jìn)行了模擬仿真，結(jié)果表明這項(xiàng)設(shè)計(jì)易操作，成本低，功能強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：AT89S51單片機(jī)；道路交通燈

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)民生活水平的不斷提高，居民的汽車擁有量也不斷增加，交通擁擠和堵塞變得隨處可見。因此，設(shè)計(jì)一款符合當(dāng)下復(fù)雜多變的道路交通狀況的道路交通燈控制系統(tǒng)，符合了當(dāng)前時(shí)代的發(fā)展和人們需求[1]。

系統(tǒng)工作模式：可分為自動(dòng)控制模式、手動(dòng)控制模式以及夜間模式。道路交通燈按照正常程序執(zhí)行運(yùn)轉(zhuǎn)交通燈即為自動(dòng)模式。手動(dòng)模式是在應(yīng)對(duì)意外突發(fā)情況下（例如給特種車輛讓行等），實(shí)現(xiàn)指定方向綠燈。夜間模式是在深夜11點(diǎn)以后，車流量稀少時(shí)段，將東西南北四個(gè)方向的紅綠燈都轉(zhuǎn)換為黃燈，同時(shí)在此時(shí)段LED顯示屏上循環(huán)顯示“平安”字樣的警示語。

硬件設(shè)計(jì)：AT89S51單片機(jī)是本次設(shè)計(jì)的核心，它的I/O端口不斷引出接線連接其他的硬件設(shè)備。但由于此次需要的硬件比較多，單片機(jī)的I/O數(shù)量不足，因此使用了8255A芯片進(jìn)行I/O口擴(kuò)展。

一、交通燈設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)使用12個(gè)LED燈，分別是4個(gè)紅，4個(gè)黃，4個(gè)藍(lán)，按照交通燈的排列方式分四個(gè)方向排列，以此來模擬十字路口的道路交通燈[2]。12個(gè)LED燈分別通過總線與P1口相連，其中P1.0-1.2引腳控制東西方向6個(gè)信號(hào)燈，用P1.3-1.6控制南北方向6個(gè)信號(hào)燈。時(shí)間牌是用來顯示交通道路指示燈變換的時(shí)間，以倒計(jì)時(shí)的方式數(shù)秒。時(shí)間牌是以兩個(gè)8段LED數(shù)碼管組成，采用動(dòng)態(tài)掃描的方式進(jìn)行顯示運(yùn)行。在實(shí)際交通運(yùn)行情況下，時(shí)間牌在東西南北四個(gè)方向都應(yīng)設(shè)有，切東西和南北時(shí)間牌顯示時(shí)間不同，用P3.0和P3.1作為動(dòng)態(tài)掃描的位選信號(hào)，P2口輸出數(shù)碼管顯示的段碼值[3]。

（一）緊急情況中斷設(shè)計(jì)

此次設(shè)計(jì)應(yīng)用了外部中斷0和外部中斷1進(jìn)行中斷響應(yīng)（下降沿觸發(fā)）。當(dāng)按下“南北綠燈”按鍵時(shí)，外部中斷0響應(yīng)，南北方向指示燈變?yōu)榫G燈；當(dāng)按下“東西綠燈”按鍵時(shí)，外部中斷1響應(yīng)，此時(shí)東西方向指示燈變?yōu)榫G燈。本次設(shè)計(jì)的中斷時(shí)間極短，時(shí)間不到一秒甚至可以忽略。因此設(shè)計(jì)是在執(zhí)行完中斷程序后，在相同方向的綠燈程序開始執(zhí)行，并按程序順序執(zhí)行下去，開啟新一輪循環(huán)。并且中斷可多次使用，可以不限時(shí)的延長(zhǎng)綠燈時(shí)間

（二）平安警示語設(shè)計(jì)

作為道路交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的深夜設(shè)計(jì)。鑒于AT89S51單片機(jī)的I/O口數(shù)量不足，因采用可編程并行接口芯片8255A進(jìn)行I/O口擴(kuò)展，通過8255A與LED點(diǎn)陣相連接。在設(shè)計(jì)中共使用了4個(gè)MATRIX-8X8-RED，組成16乘16的點(diǎn)陣，滾動(dòng)顯示“平安”兩個(gè)漢字。

二、仿真結(jié)果

運(yùn)用Proteus軟件連接好硬件設(shè)備，并將已經(jīng)編譯好的道路交通燈控制系統(tǒng)的程序?qū)雴纹瑱C(jī)中進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果如圖1所示。

（作者單位：遼寧石油化工大學(xué)）

作者簡(jiǎn)介：仝瑞寧，1997年生，男，遼寧石油化工大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)在讀本科生，研究方向：電力電子與電力傳動(dòng)。

韓曉光，男，碩士，研究方向：電力電子與電力傳動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔡姍姍.基于AT89C51單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)與仿真[J].天津科技，2016，（09）：42-43+45.

[2] 曾慶波.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2012.

[3] 張桂紅.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2017.