一种简易交通信号灯的设计与实现

韩振花

摘要：近年来，随着科技的飞速发展，电子器件也随之广泛应用，其中单片机也不断深入人民的生活当中。本模拟交通灯系统利用单片机AT89C51作为核心元件，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。本模拟系统由单片机硬/软件系统、两位8段数码管、LED灯显示系统、复位电路控制电路等组成，较好的模拟了交通路面的控制。

关键词：交通灯；单片机；数码管

1引言

信号灯，可以使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，对减少交通事故有明显效果。

十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信號灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MCS-51系列单片机AT89C51为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P3口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示。

设计要求：

东西方向红灯灭，同时绿灯亮，南北方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时20秒。此状态下，东西向禁止通行，南北向允许通行。

东西方向绿灯灭，同时黄灯亮，南北方向红灯亮，倒计时5秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。

南北方向红灯灭，同时绿灯亮，东西方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时20秒。此状态下，东西向允许通行，南北向禁止通行。

南北方向绿灯灭，同时黄灯亮，东西方向红灯亮，倒计时5秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。

2交通灯硬件系统设计

硬件组成

（1）芯片AT89C51单片机

（2）八段LED数码管

（3）发光二极管

3 程序主体设计流程

全部控制程序实际上分为若干模块：键盘设置处理程序，状态灯控制程序，LED显示程序紧停程序，红绿灯时间调整程序等。

3.1设计目的

该交通灯控制系统的软件设计采用的是顺序执行并反复循环的方法。智能交通灯控制系统在正常工作的情况下，每20s循环变化一次。每个循环周期在还剩5s时，正在通行路口的黄灯同时点亮并开始闪烁，以提醒路人上的行人及车辆，交通灯即将发生变化。在此期间若中断按键按下则转入中断服务子程序进行相关操作。

3.2 流程图

3.3 程序

在本设计中，实际控制的灯只有6个，即：东西红灯，东西绿灯，东西黄灯，南北红灯，南北绿灯，南北黄灯。定义IO端口如下，其中均是低电平有效。

H_RED BIT P1.0

H_YELLOW BIT P1.1

H_GREEN BIT P1.2

L_RED BIT P1.3

L_ YELLOW BIT P1.4

L_ GREEN BIT P1.5

共有4钟状态：东西红灯亮，南北绿灯亮（0F3H）；东西红灯亮，南北黄灯亮（0F5H）；东西绿灯亮，南北红灯亮（0DEH）；东西黄灯亮，南北红灯亮（0EEH）。

括号中是P1端口8个引脚值对应的十六进制码。

用于显示发光二极管时，部分程序如下：

MOV P1，#0F3H

MOV 60H，61H

A1： MOV R1，#50

A2： ACALL BCD

ACALL DISPCLK

DJNZ R1，A2

MOV A，60H

MOV R0，60H

ADD A，#99H

DA A

MOV 60H，A

CJNE R0，#05H，A1

4 结语

利用单片机实现的交通信号灯满足了设计要求，性能稳定。在设计过程中，可充分利用仿真软件模拟设计效果。

参考文献：

[1]《新课程的深化与反思》余文森 、吴刚平著 首都师范大学出版社 2004.1

[2]《单片机原理与应用——基于Proteus与Keil C》林立著 电子工业出版社 2009.7

[3]《Proteus--电子技术虚拟实验室》朱清慧著 主编水利水电出版社 2010.8

[4]《单片机原理、应用与PROTEUS仿真》张靖武著 电子工业出版社 2008.8endprint