基于單片機的交通信號燈硬件系統(tǒng)設計

周艷麗 李亞兵

摘? 要：以前的交通燈控制系統(tǒng)在經(jīng)濟不發(fā)達的中國，基本能夠滿足中國的道路交通，但隨著中國都市規(guī)模逐漸不斷的拓展，以前的交通信號燈控制系統(tǒng)滿足不了道路的持續(xù)發(fā)展，缺點集中體現(xiàn)在：交通信號燈的時間基本不能改變，也不能根據(jù)道路上車輛的多少而自動去改變紅綠燈的時間。為了消除上述的不足之處，我選擇AT89C52作為控制核心，設計交通信號燈的外圍電路組成基本電路來實現(xiàn)交通控制功能。首先在Keil中編寫系統(tǒng)程序語言，并運用Proteus對交通信號燈進行模擬仿真。

關鍵詞：單片機;交通燈;Proteus;LED

1 引言

本課題研究的意義，是為了在解決掉城鎮(zhèn)道路乃至鄉(xiāng)村道路因交通工具的迅速增長而造成道路擁堵的問題，由于城市道路建設速度的緩慢和交通工具的迅速增長，而造成道路的供不應求，為了使這些的車輛在安全有效的條件下通過緊缺的道路資源，這時交通燈控制系統(tǒng)的出現(xiàn)可以防止車輛因無序而引起道路堵塞乃至道路癱瘓，此外，對于能夠根據(jù)城市每條道路車輛的擁擠程度進行合理調整或能夠將車輛轉移到其他線路的分流也顯得尤為重要。

2系統(tǒng)的設計方案

交通信號燈控制系統(tǒng)是用來控制城市道路各個方向行駛的車輛，使這些車輛有序的行駛，避免造成道路擁堵。本設計采用了STC89C52RC為該系統(tǒng)的核心部件，并通過在Proteus軟件中模擬實際生活中各個路口信號燈的亮滅來限制道路上各種類型車輛的行駛時間，此外，該方案可以通過本系統(tǒng)中的一個復位電路將程序恢復到初始狀態(tài)。總體設計框圖如圖1所示：

3系統(tǒng)硬件設計

3.1復位電路

復位電路如圖2所示，本系統(tǒng)的復位電路指的是AT89C52的中央處理器處在起始狀態(tài)，并開始從該狀態(tài)進行工作，AT89C52在工作過程中難免會由于使用不當而導致操作錯誤或因為程序出錯而導致系統(tǒng)處于崩潰狀態(tài)，此時可以通過系統(tǒng)的復位電路進行重新啟動。由于該AT89C52的ALE和/PSEN輸出的是高電平，當RST引腳的高電平到達時，AT89C52開始進行復位。當使用手動按鈕而出現(xiàn)高電平復位被稱為人工復位。本系統(tǒng)包括上電復位和人工復位，是現(xiàn)實生活中是最常見和應用最為廣泛的復位電路之一。

復位電路由電源、按鈕、電容和兩個電阻構成，其中電源的作用是提供電源，按鈕的作用是通過人工進行復位，稱為人工復位，電容一般具有隔直通交的功能，而該復位電路中的電容具有通直的功能。當啟動按鈕的一剎那，復位電路中的VCC通過 C3將電壓加到AT89C52的RST引腳上，使其進行高電平復位，當C3充滿電后可以將其視為斷開狀態(tài)，從電路原理圖中可以看出 AT89C52的RST引腳經(jīng)過R2到地，為低電平，當啟動復位電路中的按鈕后，VCC經(jīng)過R1和R2進行分壓過后將電壓加到AT89C52的RST引腳上，使其開始進行高電平復位，當松開按鈕后此時AT89C52的RST引腳經(jīng)過復位電路中的電阻R2接地為低電平。

3.2晶振電路

晶振電路是由電容C1以及電容C2電容、一個晶振和大地所組成，元器件之間的連接方式參見圖2，晶振電路的工作原理是保持外部的振蕩頻率與AT89C52的內部振蕩頻率一樣，以保證電路中的振蕩頻率始終不變，晶振電路中晶振的作用是提供一個振蕩頻率，而兩個諧振電容的作用是濾除干擾。

3.3顯示電路

本系統(tǒng)采用7SEG-MPX2-CC型號的數(shù)碼管，數(shù)碼管的工作原理：本系統(tǒng)選取的數(shù)碼管為共陰極數(shù)碼管，此數(shù)碼管具有A、B、C、D、E、F、G七個端口，當對數(shù)碼管的每一位管腳進行賦值時，此時會發(fā)現(xiàn)對其置位的管腳，則對應的燈亮，對其進行復位的管腳則對應的燈滅，通過這種操作來顯示數(shù)碼管對應的數(shù)字，顯示電路如圖2所示。

3.4 LED電路

如圖2所示，LED電路部分，每一個路口的每一條車道上都裝有紅綠黃三色交通燈，當某一方向車道上紅燈亮時，則表示這個方向的車輛要停車，不允許繼續(xù)向前行駛，此時另一個相對方向車道的交通燈的綠燈就會亮起，循環(huán)往復。LED電路的工作原理：本系統(tǒng)設計的LED電路由12個發(fā)光二極管組成，東西方向的發(fā)光二極管為一對，南北方向的發(fā)光二極管為一對，每一對各有紅、黃、藍發(fā)光二極管，以發(fā)光二極管代表紅綠燈，本系統(tǒng)設計的LED電路采用了共陽極接法，如果與發(fā)光二極管相連另一端為低電平的情況時，此時該發(fā)光二極管將被點亮。

3.5報警電路

如圖2所示，報警電路部分，本系統(tǒng)設計的報警電路是由兩個按鈕組成，當城市路口發(fā)生特殊情況急需特殊車輛通行時，而路口的交通燈是紅燈，不允許車輛通過，我們可以按下P2按鈕，讓路口的交通燈所處的狀態(tài)發(fā)生改變，已使得情況緊急的車輛能夠快速的通過路口，避免發(fā)生意外。

3.6系統(tǒng)整體電路

系統(tǒng)的整體電路由復位電路、晶振電路、數(shù)碼管顯示電路、LED電路和報警電路五部分組成，具體電路圖如圖2所示。

總結

論文根據(jù)當前交通燈實際控制需求，分析了課題的研究意義，然后設計了系統(tǒng)的控制方案。以此為基礎，完成了各個硬件電路的設計。本論文只完成了硬件部分的設計，由于各種原因沒有對軟件部分進行設計，上存在一些問題。

參考文獻

[1]? 王幸之.AT89系列單片機原理與接口技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2004.

[2]? 李忠國.單片機應用技能實訓[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[3]? 先鋒工作室.單片機程序設計實例[M].北京：清華大學出版社，2003.

[4]? 李朝青.單片機原理及接口技術（修訂版）[M].北京：北京航空航天大學出版社，1998.