基于单片机的交通灯控制系统设计

熊丽萍，张翠云，马广原

（1.河南工程技术学校，河南 焦作 454000；2.河南驻马店西平县供电公司，河南 驻马店 463900）

设计了一款由89C51交通灯控制系统，本文具体说明了此设计的硬件与软件的设计方法。

1 设计内容与要求

设计的此单片机控制的交通灯系统，能基本模仿城市“十字”路口交通灯的功能，具体设计要求如下：

（1）该设计能控制东、西、南、北四个道口的红、黄、绿信号灯正常工作；

（2）当东西方向准行，南北方向禁行时，东西方向亮绿灯，南北方向亮红灯；

（3）当南北方向准行，东西方向禁行时，南北方向亮绿灯，东西方向亮红灯；

（4）东西方向为主干道，准行时间为20秒；南北方向为次干道，准行时间是15秒；

（5）当主干道绿灯亮15秒时，主干道黄灯同时开始亮，以警告车辆及行人，准行方向与禁行方向即将改变，亮到5秒后，主干道开始亮红灯禁行，次干道亮绿灯准行；

（6）当次干道绿灯亮10秒时，次干道黄灯同时开始亮5秒，以警告车辆及行人，准行方向与禁行方向即将改变；

（7）四个道口均用数码管显示准行或禁行的时间；

（8）K1键是紧急键，当按下K1时四个方向均亮红灯，并且关掉数码管的显示，直到按下K2键交通灯又开始正常工作；

（9）K2键是开始键，当按下K2键时，四个方向信号灯解除紧急情况，开始正常工作。

2 单片机控制交通灯的总体设计思想

为了达到上述设计要求，用89C51的P0口（P0.0-P0.6）作为数码管的段选信号；P1口（P1.0-P1.4）接5个控制开关，分别起特殊控制作用；P2口（P2.0-P2.5）分别接上垂直两道口的12盏信号灯；P3.0，P3.1作为两位数码管的位选信号，P3.2作为接紧急情况开关。两个数码管的显示用动态显示的方法实现。

3 单片机控制交通灯的硬件结构设计

该单片机控制交通灯的硬件设计原理如图1所示。K0键为复位按键。在89C51单片机上，P0口（P0.0-P0.6）分别接上数码管的A，B，C，D，E，F，G端；P1口接5个特殊功能的开关，P1.0接开关K3对绿灯设置参数起增加作用，P1.1接开关K4起绿等参数减少的作用，P1.2接开关K5起黄灯参数增加的作用，P1.3接开关K6起黄灯参数减少的作用，P1.4接开关K2取消紧急情况。P2口接线为:P2.0，P2.1，P2.2分别接东西方向的绿，黄，红共6盏信号灯；P2.3，P2.4，P2.5分别接南北方向的绿，黄，红6盏信号灯。信号灯具体接法如表1所示。P3.0，P3.1作为两个数码管的位选信号。开关和紧急情况的设置均采用中断的方式。P3.3接与非门74LS20，采用外部中断实现键盘输入参数。P3.2设为高级优先级中断，以实现在现实生活中发生紧急情况能及时处理[1]。本设计所采用的数码管显示为两片共阳极数码管，用的是三极管驱动的方法，三极管采用的是PNP型管子。

表1 信号灯接线表

4 单片机控制交通灯的软件设计

该单片机控制交通灯的软件设计主程序流程图如图1所示。该单片机控制交通灯的软件设计是顺序执行并反复循环的方法。其中数码显示电路运用动态显示的方法[2]。

5 测试数据及结果分析

当编完程序后，用WAVE6000进行软件调试，编译通过以后，又在PROTEUS里进行硬件连接，用PROTEUS进行硬软件的仿真。一切正常并满足设计的要求。仿真成功，交通灯工作一切正常，满足编程需要，符合设计要求。开始运行时，主干道绿灯亮，次干道红灯亮，数码管显示从14开始显示，当显示到00时，主干道亮绿灯的同时，黄灯也开始亮，次干道继续亮红灯，同时数码管从5秒开始显示，当显示到01时主干道红灯亮，黄灯灭，次干道亮绿灯，数码管从10秒开始显示当显示到01时主干道继续亮红灯，次干道黄灯开始亮，当显示到01秒时，主干道开始亮路灯，显示器显示14秒，次干道亮红灯。就这样连续循环。

K0键是复位键，起上电作用；K1键是积极键但按下K1键是四个路口全亮红灯，K2键是开始键解除紧急情况，红绿灯恢复正常。当按下K3键几次主干道路灯时间就会加几秒，K4键起到绿减作用；K5键按几下主干道黄灯时间就多几秒，K6键起到黄减作用，这四个键都是对主干道绿灯和黄灯时间进行调节的。

同时也可以实现对主干道红灯时间的调节。

在 PROTEUS中仿真成功后，开始焊电路板，当电路连接完毕后，为保证电路板焊接正确，使用伟福H51/S进行仿真。工作一切正常。能够实现绿黄红灯交替显示，数码管显示也一切如设计的那样：通电后，主干道绿灯亮，次干道红灯亮，数码管显示从14开始显示，当显示到00时，主干道亮绿灯的同时，黄灯也开始亮，次干道继续亮红灯，同时数码管从5秒开始显示，当显示到01时主干道红灯亮，黄灯灭，次干道亮绿灯，数码管从10秒开始显示当显示到01时主干道继续亮红灯，次干道黄灯开始亮，当显示到01秒时，主干道开始亮路灯，显示器显示14秒，次干道亮红灯。就这样一直循环下去。

仿真结束后，将写好的测试程序刷写到芯片上通电即可测试，一切正常，实现功能如预期一致。

6 总结

由于使用单片机作为核心的控制元件，使得电路的可靠性比较高，功能也比较完善，而且可以随时的更新系统，进行不同状态的组合。

但是在设计和调试的过程中，也发现了一些问题，譬如在设计过程中有显示不正常的现象，在仿真过程中有时曾经出现过有些按键失灵的情况等等，这都是在平时实践太少的缘故，以后将多实践，多锻炼，把学到的东西与实践结合起来。

［1］李朝青.单片机原理及接口技术：修订版［M］.北京：北京航空航天大学出版社，1998.

［2］李广弟.单片机基础［M］.北京：北京航空航天大学出版社，1992.