交通灯控制电路的设计

谭小红 彭森

摘 要：在我们现在生活的这个时代，徒步出行的现象是越发地少见了，所以车辆对我们來说已经是司空见惯了。当我们站在人行道上的时候，你是否有认真去想过，行驶的汽车和我们出行者之间为什么能够不发生任何冲突而非常顺利的到达自己的目的地呢？众所周知，这正是因为交通灯发挥了很关键的作用，交通灯决定你我在什么时候可以通行，又在什么时候不能前行。为了让我们出行更方便安全，我运用自己所学的单片机知识去创造一个交通灯，这样不仅可以引导我们行人在路口通行，还能同时规定好车辆该行驶什么方向，让车辆与行人的通行路线都可以得到合理的规划，做到以人为本，真正为人民服务。总的来说，交通灯一般具有三种不同的颜色，即红色，黄色，绿色。而我制作的交通灯，当它处于在倒计时的情况下，就会自动发生闪烁，这样做的目的是要提醒车辆和行人准备出发，让大家出门在外行走变得更安全可靠。

关键词：单片机；交通灯；LED；二极管

1. 引言

1868年年末，12月中旬，在伦敦会议大厦中心，一个信号系统的第一个队员出生了，英国伦理·哈特机械建造了一个长七米的柱形灯，用红、绿色灯笼—气体，是城市街区信号灯的第一彩虹灯。经过技术提高后，黄色灯也出来了，这个时候代表禁止的是红灯，代表预备的是黄灯，而代表了同意行驶的则是绿灯。直到20世纪中期，手牵皮带逐渐变成了到自动化操作，通过使用计算机操控现代电子监控的时间，红绿灯随时了解技术、一体化的发展和逐渐完整。到目前为止，交通灯作为一种极其普遍的交通设施，相信大家对于它都不觉得陌生。每当我们要过马路的时候，总是有很多的车子穿插而过，在那些经济特别发达的地方，车子的数量多的也就更加超乎我们的想象，导致我们出行非常不方便，尤其在那种十字交叉马路上，车水马龙，交通拥堵的问题愈加明显，我们出行的安全得不到好的保护。正所谓，无规矩则不成方圆，因此这个问题必须要尽快解决，为了保护城市道路的秩序还有出行者的人身安全，于是就发明交通灯。我的这一篇文章用的是AT89S51单片机，通过用它来开发一个交通灯，保障车辆的有序运行和人们的行车安全。交通灯成为保护城市道路安全必不可少的工具。

从小我们就知道“红灯停，绿灯行”。当交通灯亮着红灯的时候，就意味着我们不能继续往前行走，而交通灯亮着绿灯的时候，则告诉我们可以走了，然而黄灯作为一种辅助的信号灯，当它亮着的时候，提醒我们要做好准备，因为信号灯很快就会发生颜色的转换。基于这个原因，在这篇文章，我运用单片机来设计一个交通信号灯，让它来帮助我们维护一个良好的交通秩序，避免发生车辆拥堵的现象，甚至出行车祸的问题。

2. 系统方案选择

这次设计根据的是交通信号灯的变化规律，设计了一个完整的交通灯控制器。Single chip microcomputer、 Key circuit、 Driving circuit、Reset circuit、 Power circuit等共同组成了此次的交通灯控制系统。剩下的部分就需要根据应用要求和性能指标从而进行设计。单片机由很多的集成电路拼凑而成，并且能把这些电路里所包含的数据、信息都解决掉的很小的计算机系统，麻雀虽小，五脏俱全，是一种现场控制计算机，不仅抗干扰效高，而且成本低，主要靠不同的程序来实现不同的效果，尤其是独特的某些效果。这次设计的交通灯需要具有硬件调时功能与应对紧急情况的能力。

时机掌握控制的线路要求精准的跳动点，每一部分的线路都是在有组织有规划的点进行的，在跳动的活动下，跳动发电机的绘制就十分占分量，所以这个也就将是第二跳动发电机计划作为线路设计的第一步骤。

方案一：晶体管-晶体管逻辑门电路构成对称式多谐振荡器。一般的交通灯信号显示屏上的数字都是一秒一秒逐渐递减的，所以跳动频率设置为1S，而时间有时电容和电阻的1.1倍，此时，R和C都会很大很大，这样想要让它成为现实就比较困难。

方案二：555定时器构成多谐振荡器。555定时器是一种不仅能模拟还能表示数目的中等大小的集成仪器，普遍情况下，555指的就是由TTL工艺造成而成的，它的电压工作上下四周的界限大，输出大小可以和晶体管-晶体管逻辑电路及CMOS的电平差不多。555定时器运用起来很方便，特别给力，外面加上一个或者几个C和R就可以组成稳定的方波发生器，它的使役作用也特别厉害，故而我们采取第二种方案作为本次设计的脉冲发生器。

3. 系统设计

1） 系统框图设计

图1为系统框图，主要介绍了由我设计的交通灯是如何通过各个指令正常工作的。

2）基本原理

本文用的是AT89S51单片机，只要红灯亮了，就说明在这一条道路上，车辆与行人都不允许通行；黄灯亮了，表示要停车；当绿灯亮起，说明允许我们通行。在十字路口，会有红绿灯的交换，每次亮灯都是周期的循环，只要它结束一个循环，而进入下一步的工作周期循环。我要使用一些器件，如发光二极管、三极管，然后把程序语句写入单片机中，再进行编程，最后用Keil软件做仿真。常言道，实践出真知，我们要得出正确的结论，必须要通过亲自动手操作，才能准确地判别我所创造的交通灯是否可以按设计方案正确运行。如若碰到程序是失控的现象，我们可以附加一个警报程序系统，通过它来知道我们的设计是否出现不良现象，从而可以加以改善。交通灯对于汽车通过双向行驶马路、三岔路口、十字路口，行人通过马路以及交通警察在维护交通秩序的时候起到了一个很好的作用，加上在交通灯上另外附加电子监控、电子测速装置，可以很好的让司机自觉遵守道路交通规则，进而达到营造美好社会。

4. 结论

毋庸置疑，车辆的发明给我们的生活带来了很多便利，极大的方便了我们的出行，但是新事物的产生必然有其不利的一面，这是矛盾的普遍性，我们大不必过于担忧。虽然噪声污染、汽车拥堵以及车祸事故的现象非常多，尤其是在十字路口和三叉路口，但是相应的，我们发明了交通灯。通过使用交通灯，在很大的程度上，给我们平时出行、司机驾车带来了很多便利，把汽车的负面影响进一步降低。现在我们正朝着全面小康社会奋进，在公路上，司机、行人自觉遵守交通规则是我们的蓝图。看到交通灯亮红灯，我们自觉停下来，不急那一小会的时间，看到交通灯亮绿灯之后我们才可以继续行走，营造一个有秩序的社会，这样才是我们设计交通灯的初衷。

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作者简介

谭小红，邵阳学院信息工程学院电子科学与技术专业学生