交通燈電路及原理分析

沈琦

【摘 要】本交通燈系統簡單，實用性強，成本低，使用維護方便，軟件功能強，運行穩定可靠等優點。【關鍵詞】交通燈，位碼，段碼，顯示

【中圖分類號】T935 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0142-02

一、系統電路介紹

1、交通燈方案

A、B兩干道交于一個十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三個指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態即將切換，且黃燈燃亮時間為A、B兩干道的公共停車時間。具體說明如下：

（1）當黃燈時，A、B兩路同時為黃燈；以提示車輛下一個燈色即將到來，時間3秒。

（2）當A路為紅燈時，A路車輛禁止通行；B路為綠燈，B路車輛通過，時間為12秒。

（3）當A路為綠燈時，A路車輛通行；B路為紅燈，B路車輛禁止

二、分塊電路分析

1、電源電路

電源在整個系統中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的可靠得電源系統是無法正常工作的。本設計需要輸出5V直流電壓的電源，我選用了已經全密封塑料外殼的明緯開關電源桌上型電源適配器，該電源性能較穩定。主要參數：輸出直流電源+5V，輸入：90～264VAC/0.5AFOR18W；90～264VAC/0.8AFOR25W，輸出：5V，0～3A，同時，還有有短路保護、過載保護、過電壓保護。

2、時鐘電路

單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內部振蕩方式和外部振蕩方式。在單片機的引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器（簡稱晶振），就構成了內部振蕩方式。由于單片機內部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構成了自激振蕩器并產生振蕩時鐘脈沖，一般使用的晶振范圍在4MHZ～12MHZ。電容器C4，C5起穩定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在5-30pF。

本系統設計屬于內部振蕩方式，因為內部振蕩方式所得的時鐘情號比較穩定，實用電路中使用較多。內部振蕩方式如圖2所示。圖中使用了30pF 的電容和11.0592MHZ晶振，因為11.0592MHZ晶振能夠準確地劃通過。時間為12秒。

（4）如果有車輛闖紅燈，蜂鳴器發出鳴叫（用外界開關合上和打開來模擬）。

（5）救急車輛優先通過功能：當有急救車到達時，兩個路口的信號燈全部變紅燈，以便急救車通過。急救車通過后交通車恢復先前狀態（用外界開關合上和打開來模擬）。

為了硬件演示方便，以上的定時時間較短，可以通過軟件（初始值計算）修改。紅燈、綠燈、黃燈順序依次循環出現，這樣車輛就能安全暢通的通行。

2、系統電路框圖，如圖1所示。分成時鐘頻率，與UART（通用異步接收器/發送器）量常見的波特率相關，特別是較高的波特率（19600，19200）。

3、RC復位電路

系統復位是任何微機系統執行的第一步，使整個控制芯片回到默認的硬件狀態下。當單片機的復位引腳RESET出現2個機器周期以上的高電平時，單片機就執行復位操作。如果RST持續為高電平，單片機就處于循環復位狀態；如果引腳與高電平相接超過24個振蕩周期后，51單片機即進入芯片內部復位狀態，而且一直在此狀態下等待，直到RESET引腳轉為低電平后，才檢查EA引腳是高電平或低電平，若為高電平則執行芯片內部的程序代碼，若為低電平便會執行外部程序。

本系統使用的時RC復位電路，屬于上電復位，其要求接通電源后，自動實現復位操作。具體電路如圖8所示。圖中電容C6和電阻R2對電源十5V來說構成微分電路。上電后，保持RST一段高電平時間，由于單片機內的等效電阻的作用，不用圖中電阻R2，也能達到上電復位的操作功能，

4、LED顯示電路

在單片機應用系統中，顯示器顯示常用兩種方法：靜態顯示和動態掃描顯示。所謂靜態顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的I/O接口用于筆劃段字形代碼。本系統就是使用靜態顯示電路來顯示，并使用74LS164串并轉換，具體電路如圖4所示。MCS-51單片機串行口方式押為移們寄存器方式，外接8片74LS164作為7位LED顯示器的靜態顯示接口，把AT88C52的RXD作為數據輸出線，TXD作為移位時鐘脈沖。74LS164為TTL單向8位移位寄存器，可實現串行輸入，并行輸出。其中A、B（第1、2腳）為串行數據輸入端，2個引腳按邏輯與運算規律輸入信號，與一個輸入信號時可并接。CLK（第8腳）為時鐘輸入端，可連接到串行口的TXD端。每一個時鐘信號的上升沿加到CLK端時，移位寄存器移一位，8個時鐘脈沖過后，8位二進制數全部移入74LS164中。CLEAR（第9腳）為復位端，當R=0時，移位寄存器各位復0，只有當R=1時，時鐘脈沖才起作用。Q1…Q8（第3-6和10-13引腳）并行輸出端分別接LED顯示器的hg---a各段對應的引腳上。具體電路如圖4所示。