基于單片機移動交通燈的設計

作者 / 王婷，衡陽技師學院；李暉，湖南理工職業技術學院

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基于單片機移動交通燈的設計

作者 / 王婷，衡陽技師學院；李暉，湖南理工職業技術學院

本文介紹了一種基于STC單片機的移動交通燈控制系統，本系統主要由單片機系統、按鍵輸入電路、LED顯示、數碼管倒計時顯示電路、太陽能充電、蓄電池供電等多部分組成。系統的主要功能包括各個方向的信號燈狀態的切換、各個方向綠燈時間的調節單片機自帶EEPROM做到了掉電參數存儲功能。還用到了看門狗，加強了系統的穩定性。

單片機；移動交通燈

交通控制系統是城市交通的重要指揮系統，它與人們日常生活密切相關。當正常的交通控制系統發生故障時，為了確保正常的交通次序，防止交通堵塞和交通事故，需要放置移動交通燈，傳統的移動交通燈，通常時間參數固定不可調節，或者是調節后不能掉電保存。本文正是以此為出發點，對傳統的單片機控制的移動交通燈系統加以改進，既可以靈活的改變綠燈時間，也能保存參數。對于改善交通狀況起到一定的作用。

1. 系統設計

■1.1 設計任務

東西（A）、南北（B）兩干道交于一個十字路口，各干道有一組紅、左轉綠、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。紅燈、綠燈及左轉綠燈各燈的時間可以通過按鍵進行設置。

■1.2 設計方案

目前設計交通燈的方案有很多， 有應用數字電路搭建實現交通信號燈控制器的設計，有應用PLC實現對交通燈控制系統的設計，還有應用FPGA來實現交通燈控制系統的設計。該設計應用單片機實現對交通信號燈設計，由于 AT89S51 單片機自單帶有2計數器， 6個中斷源， 能滿足系統的設計要求。用單片機設計不但設計簡單， 而且成本低， 用其設計的交通燈也滿足了要求， 所以本文采用單片機設計交通燈。

交通控制系統主要控制A道路和B道路兩條道相交路口的交通，以AVR單片機為核心芯片。通過控制三種顏色的發光二級管的亮滅來控制各干道的通行。倒計時顯示電路每個方向主要是采用兩位數碼管進行倒計時顯示。另外除了復位按鍵以外還設置了6 個按鍵，通過6個按鍵，可以設置交通燈的各個路口的綠燈時間，另一路口的紅燈時間相應增加。可以在各個交通時段靈活的控制交通通行。

2. 硬件選型與電路設計

■2.1 單片機核心

選用STC12C5A16S2作為主控芯片，主要因為該芯片內部有16KFlash程序存儲器，完全滿足程序存儲要求，并且有升級空間；內置了看門狗系統，能更好的保證系統的穩定性；有EEPROM，設置的數據可以存放在EEPROM中，可以做到掉電存儲。

■2.2 按鍵輸入電路

包括復位按鍵一共7個鍵，其中六個按鍵用于參數設置。按鍵接在單片機的P3端口，既可以采用中斷的方式處理，也可以采用查詢的方式，對后續的軟件設計提供了方便。

■2.3 顯示電路

顯示部分為2部分，一個是倒計時數碼管顯示部分，另一部分是紅綠燈的顯示。數碼管采用動態顯示，共用P0端口控制數碼管段碼，控制顯示內容。P2端口控制顯示的位碼，顯示的內容送到哪個位置顯示該端口的數據決定。四個方向，每個方向2位，共8位，端口不需要進行擴展。紅綠信號燈由P1端口輸出控制信號，驅動單向可控硅，控制信號燈的變化。顯示部分的設計參照道路交通信號燈國家標準。

■2.4 電源及太陽能充電電路

因為是移動交通燈，通常是在正常的交通燈出現狀況的時候使用。需要自帶電源，所以該設計采用了12V蓄電池作為供電電源，為了延長電池的供電時間，使用了一塊太陽能電池板對蓄電池充電，采用了簡單的過沖和過放保護電路對蓄電池進行保護，電源通過保護后直接給信號燈供電，降壓后給單片機供電。

3. 軟件設計

■3.1 系統主程序流程

根據硬件電路，系統程序流程先進行初始化。初始化過

程中調用EEPROM中各個參數，然后進行狀態切換。狀態1 為A道紅燈，B道直行綠燈狀態；狀態2為A道紅燈，B道左轉綠燈；狀態3為A道綠燈，B道紅燈；狀態4 為A道左轉綠燈，B道紅燈。

■3.2 程序結構

（1）主程序：包括初始化和工作循環部分。第一部分的任務是對系統進行初始化設置。第二部分的任務是控制信號燈的切換。

（2）子程序：該設計軟件部分的子程序包括主要包括延時子程序，數碼管動態顯示子程序等。

（3）中斷程序：中斷部分使用了3個中斷源，其中外部中斷用于按鍵的輸入，2個定時器中斷一個用于倒計時的時間控制，另一個用于看門狗。

4. 系統調試和測試

調試和測試分為功能調試和測試及性能的測試和調試。功能方面的調試和測試主要是調試和測試系統的功能，如：時間的調節，狀態的轉換，信號燈的切換等。性能方面主要測試的是產品的可靠性。經調試和測試，系統的各項預期功能均可以實現，并滿足性能要求。

5. 結語

本文簡述了單片機移動交通燈方面的設計，該設計具有可靠性高，價格低廉，通用性強，軟件設計簡單。從功能需求看，已經滿足實際需要。

＊ ［1］周功明，周陳琛.城市交通信號燈控制系統的設計與仿真［J］.

＊ ［2］周潤景，張麗娜.基于PROTEUS的電路及單片機系統設計與仿真［M］.北京：航空航天大學出版社，2006.

＊ ［3］韓克，柳秀山，等.電子技能與EDA技術［M］.廣州：暨南大學出版社，2004.