摘要：AT89C51單片機的交通燈控制系統(tǒng)是由AT89C51單片機、鍵盤電路、LED倒計時、交通燈顯示等模塊組成。系統(tǒng)除基本交通燈功能外，還具有通行時間手動設置、可倒計時顯示、急車強行通過、交通特殊情況處理等相關功能，實驗采用AT89C51單片機為控制芯片，采用“Proteus+KeilμVision2”對交通燈控制系統(tǒng)進行了仿真，仿真結(jié)果表明：該系統(tǒng)能夠簡單、經(jīng)濟、有效地解決交通堵塞問題，提高交通路口的通行能力。

　　0 引言

　　隨著微控技術的日益完善和發(fā)展，單片機的應用不斷走向深入。它的應用必定導致傳統(tǒng)的控制技術從根本上發(fā)生變革。它在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能儀表、機電一體化、家用電器等領域得到廣泛的應用，極大地提高了這些領域的技術水平和自動化控制。同時，伴隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，私家車、公交車的增加，無疑會給我國的道路交通系統(tǒng)帶來沉重的壓力，很多大城市都不同程度地受到交通堵塞問題的困擾。為解決交通堵塞問題，采用AT89C51單片機為核心，與74LS86與74LS04組成特殊情況控制電路、七段數(shù)碼管及LED組成顯示電路，設計出以人性化、智能化為目的的交通燈控制系統(tǒng)，如遇特殊情況可人為控制交通從而解決交通堵塞的實際問題，整個電路簡單，易于實現(xiàn)。

　　1 系統(tǒng)總體功能描述

　　根據(jù)日常生活中交通繁忙路段十字路口車輛和行人的通行情況，設置本交通燈控制器控制十字路口的各交通按照以下規(guī)則轉(zhuǎn)換狀態(tài)：

　　（1）主干道（A道）先通行且通行時間為45 s;

　　（2）支道（B道）通行時間為25 s;

　　（3）主道與支道的車輛交錯通行；

　　（4）主道與支道轉(zhuǎn)換時，綠燈變紅燈時，先綠燈閃3 s，而此時另一個紅燈不改變，然后黃燈亮2 s.

　　（5）若遇緊急情況，按開關K1時，主道與支道都為紅燈20 s;

　　（6）根據(jù)實時交通堵塞情況人為控制時，按K2時，主道延時30 s通行，按K3時，支道延時30 s通行。

　　2 系統(tǒng)硬件設計

　　整個系統(tǒng)主要由主控中心（單片機）、復位電路、時鐘電路、按鍵控制電路、數(shù)碼管顯示電路及LED模仿交通信號燈電路等功能模塊組成。遇到特殊情況時可以通過按鍵電路控制實時交通實際情況，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

　　圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

　　2.1 最小應用系統(tǒng)

　　系統(tǒng)中，復位電路、時鐘電路與51單片機組成最小應用系統(tǒng)，使交通控制系統(tǒng)可以正常工作。其中復位電路采用按鍵復位，如圖2所示。

　　圖2 系統(tǒng)仿真電路原理圖

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　　2.2 數(shù)碼時間顯示電路

　　七段LED數(shù)碼管是由八個發(fā)光二極管構(gòu)成，通過給其引腳不同的高低電平，從而顯出0~9的數(shù)字和小數(shù)點，本文通過四個一位數(shù)碼管并聯(lián)通過P3口當中的P3.0與P3.1與STATIC DISPLAY模塊來控制數(shù)碼管時間的顯示，如圖2所示。

　　2.3 信號燈電路設計

　　本電路的設計，應用單片機P2口中的P2.1~P2.6通過7405芯片來控制12個發(fā)光二極管模擬交通信號燈的工作情況，其中P2.1，P2.2，P2.3分別通過7405來控制A道路的綠燈、黃燈和紅燈，用P2.4，P2.5，P2.6分別通過7405來控制B道路的綠燈、黃燈和紅燈。采用共陽極的連接方式，所以當P2.1~P2.6中相應輸出高電平經(jīng)過7405取反變成低電平時對應的發(fā)光二極管變亮。

　　根據(jù)上述對系統(tǒng)各部分的電路設計，本文設計的完整系統(tǒng)電路圖如圖2所示。

　　2.4 控制開關

　　當需要根據(jù)實時交通堵塞情況實行人為控制時或遇到緊急情況時，開關能夠起到控制的作用，并能使各路交通回到初始狀態(tài)。

　　3 軟件設計

　　主程序中完成對交通燈系統(tǒng)的初始化工作，使得主干道與支道能正常轉(zhuǎn)換工作，在此系統(tǒng)中，由于要用七段LED數(shù)碼管顯示交通倒計時間，在主程序當中，分別調(diào)用了三個子程序，一個是延時子程序，延時500ms，在用一個寄存器來計循環(huán)次數(shù)，循環(huán)2次，達到定時1 s，分別為綠燈閃爍調(diào)用時間，數(shù)碼管顯示調(diào)用時間，一個是顯示子程序，用來顯示主干道與支道的時間，另一個是中斷子程序。主程序流程圖如圖3所示。

　　圖3 交通燈控制系統(tǒng)流程圖

　　本系統(tǒng)采用兩種中斷來實現(xiàn)交通燈控制器的功能。

　　設置外部中斷INT0，該中斷用來處理緊急情況，當交通燈控制器出現(xiàn)故障或交通出現(xiàn)嚴重事故需要封鎖道路時，調(diào)用該中斷，使主道和支道的交通燈均為紅燈20 s.該中斷具有最高的優(yōu)先級。

　　設置外部中斷INT1，該中斷用來處理根據(jù)主道與支道車輛實時交通情況的多少實行延長時間通行，通行延時30s.

　　INT0，INT1中斷子程序流程圖如圖3所示。

　　4 系統(tǒng)仿真

　　為了方便程序調(diào)試，本文采用了Proteus仿真，仿真圖電路如圖2所示，最高級中斷功能仿真結(jié)果如圖4所示。

　　圖4 最高級中斷功能仿真結(jié)果

　　5 結(jié)論

　　基于C51系列單片機設計的交通控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)簡單、低成本、智能操作、數(shù)碼顯示。該系統(tǒng)能夠簡單、經(jīng)濟、有效地解決交通堵塞問題，提高交通路口的通行能力。