單片機交通燈控制系統設計要點

摘 要：本文介紹的交通信號燈控制系統利用8051芯片的I/O端口進行點亮紅綠燈功能的設置。根據實際通過車流量的多少進行紅綠燈的循環點亮。增加倒計時警示功能，倒計時采用黃燈閃爍的方式實現。

關鍵詞：交通燈；單片機

中圖分類號：U491.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 20-0000-01

一、單片機紅綠燈系統的產生

井然有序的交通秩序，不僅有一系列交通規則的保證，而且需要應用現代化的電子科技手段加以實施。根據正常時段和突發時段的車流量情況制定相應的規則進行科學的調整，從而可以使交通控制實現自動智能化。

二、交通燈設計中的主要模塊分析

（一）單片機交通控制系統的基本構成。系統設計的亮點在于使用了顯示的倒計時功能，接入LED數碼管可以更加形象的直接提醒行使者。系統不僅在視覺上通過LED數碼管顯示，在聽覺也加入了蜂鳴器的提醒。提醒功能利用數據采集功能實現。采集數據通過違規檢測電路和車流量監測電路來完成。從而達到單片機直接掌握車流量的變化情況的目標，進而利用掌握情況去實現單片機控制信號燈的狀態變化。

由此可見，本文設計的系統采用車流量監測模塊對車流量進行統計，統計結果用于紅綠信號燈的顯示，倒計時數碼顯示模塊和蜂鳴器同時作用，同時用于警示黃燈的閃爍。

（二）檢測車流量的方法。這套控制系統需要檢測車流量并且自動調整紅綠燈時間（可設定紅路燈上、下限），這樣可大幅提高車輛通過率，緩解交通的壓力。在每個車道的車輛等待線的前方裝設一只霍爾車輛檢測器，當輛車通過時霍爾開關型傳感器的磁場發生改變，即產生一個電脈沖，將電脈沖送給單片機的計數器進行處理，通過給計數器設定初始值，用來判別各方向的車輛通行狀況。綠燈下限設為25秒，上限設為50秒，初始設定時間為25秒。通過檢測，單次可能不太準確，但通過累積計算的方法能確保準確率，這就是所謂的“模糊控制”。采用這種控制系統的優點是性價比比較高。

（三）檢測車輛違規方法。在紅、黃燈時，車輛是不能通行的。系統采用光敏二極管作為檢測原件，將光敏二極管安放在停車線上，車輛通過時將二極管擋住，光敏二極管就不能導通，單片機檢測到這種信號后會進行警報，執行相應操作。

使用光敏二極管之外，還需要用到三極管，型號是9031。但一般光敏二極管的開關特性滿足不了要求，我們在電路中加裝三極管作為開關。普通光敏二極管的導通電阻能達到0.5-1千歐，故在電路中把光敏二極管直接連接電源，而且三極管還能起到隔直的作用。在光敏二極管關斷時候，三極管的基極電平為低，三極管處于關斷狀態，檢測端的電壓是高電平。同樣道理，光敏二極管在導通時，三極管基極為高電平，基極與發射極之間的發射結導通，三極管處于導通狀態，檢測端的電壓是低電平。通過此方法可以實現檢測違規車輛了。

三、軟件設計

（一）交通燈定義及狀態顯示。用I/O端口P1進行定義，高電平有效，定義的燈包括：南北綠燈、南北紅燈、南北黃燈、東西綠燈、東西紅燈、東西黃燈。

南北綠燈亮，東西紅燈亮（00100010/22H）；南北黃燈亮，東西紅燈亮（00101000/48H）；南北紅燈亮，東西綠燈亮（00010100/14H）；南北紅燈亮，東西黃燈亮（01000100/44H）；是交通燈控制的所有狀態。用MOV指令將十六進制碼送入P1口，就能用相應的發光二極管顯示相應的紅綠燈狀態。

（二）違規及緊停的中斷處理子程序。用P3.3引腳即外部中斷1（INT1）接違規信號傳感器，即當INT0檢測到低電平信號時，進入外部中斷1服務子程序，啟動蜂鳴功能，等待恢復功能，當按鍵P3.7被按下，中斷返回，蜂鳴功能關閉。

四、總結

交通燈智能化控制在交通領域有著極其重要的作用，以單片機為核心的交通燈控制系統包括交通運行方案的設計、系統硬件、軟件的開發與仿真、調試等，在交通運輸領域具有積極的應用價值。

參考文獻：

[1]歐陽文.ATMEL89系列單片機的原理與開發實踐[M].北京：中國電力出版社.2007/

[2]張萌.單片機應用系統開發綜合實例[M]北京：清華大學出版社，2005.

[作者簡介]李秀芳（1979-），女，山東莘縣人，講師，學歷：本科，主要研究方向：計算機。