基于单片机的交通灯控制系统硬件设计
摘要:目前,实现路口交通灯系统的控制方法很多 ,可以用标准逻辑器件、
可编程序控制器 PLC、单片机等方案来实现。本设计主要采用51 系列单片机设
计一个交通控制系统。功能包括:使用三色红黄绿灯指示道路通行与禁止,使用
2 位七段码进行倒记时显示,针对盲人设计的语音模块,针对色盲人用的图形识
别模块,使用中断进行紧急情况处理,并且能根据交通流量调整放行时间等,这
些功能发展拓宽了交通灯系统的实用性。此外,使用 51 单片机系列设计的交通
灯控制系统好处在于系统设计简便、程序较为简单。而且系统成本低,实用性强、
操作性强。
关键词:单片机 交通控制系统 LED 倒计时
城市道路交通控制是面向全市的交通数据监测、交通信号灯控制与交通诱导
的计算机控制系统,其重要内容是对城市道路的畅通采用有效的控制措施,最大
限度地提高道路的使用效率。本设计就是针对城市交通系统中信号灯控制这一方
面提出的。基于 51 系列单片机,实现了 LED 倒计时显示、LED 图形显示、语
音播放、根据车流量调整预设时间等功能,并且添加了紧急情况处理模块,能实
现特殊车辆通过或者交通故障的情况。
一、交通灯控制系统图示
在一个十字路口有 A、B 两干道,如图 1 所示。各干道路口都有一组三色指
示灯(L1、L6 为红灯;L2、L5 为黄灯;L3、L4 为绿灯),指挥车辆和行人安全
通行。其中,红灯亮禁止通行,,绿灯亮允许通行,黄灯亮提示人们注意红、绿
灯的状态即将切换。
二、交通管理方案
在本次设计中采用的是传统三色交通灯,按红灯、黄灯、绿灯的顺序轮流点
亮,现给出各干道交通指示灯变化规律,见表 1:
表格说明:
(一)首先,当南北方向为红灯,此道车辆禁止通行;同时,东西车道为绿
灯,此道车辆能顺利通过,同时开始初值为 25 秒的倒计时,以七段码管显示时
间。
(二)东西方向绿灯亮 20 秒后,开始最后 5 秒倒计时。在这 5 秒内,首先
绿灯闪烁,维持 3 秒。之后变为黄灯维持 2 秒,警示车辆和行人红、绿灯的状态
即将切换。
(三)25 秒倒计时结束,东西方向转为红灯,南北方向转为绿灯。数码换
重新置数,开始下一个循环。
(四)此表假设两个干道车流量基本相同,都进行 25 秒循环;现实情况中,
可根据车流量动态设定红绿灯初始值。
三、总体设计框图
在设计中使用的单片机为 AT89C51 系列,其内部是 8 位的 CPU,4KB 片
内 ROM 以及 128B 的可使用的片内 RAM,32 根并行 I∕O 接口,2 个 16 位的
定时∕计数器,5 个中断源,2 个中断优先级的中断结构。其中单片机的外围电
路有复位电路和时钟电路。为了实现倒计时的功能使用了共阴极的七段 LED 数
码显示管,并采用静态串行显示技术,74LS164 驱动七段数码管,来实现红黄绿
灯点亮的时间。使用单片机的 P0 端口来控制数码管的显示,P2 端口对东南西