基于89C51單片機的現代交通燈設計

王明哲

從交通燈的控制方式上看來，傳統所采用的是對各個路口分別進行獨立控制，以及定周期進行控制 的方式，在對問題的解決上效果不佳，而且從實際的效果來看，要想解決交通堵塞的現象，單純的對道路基礎設施進行擴大也不是十分有效的途徑。因此，在當前的道路條件下，促進交通管理水平以及控制水平的提升，對現有的交通設施進行合理利用，使其具有的能力得以充分發揮，才可以使得道路的利用率更為有效靈活的提升。而通過AT89C51單片機在交通燈控制器中的應用，使其操作起來十分的方便、簡單，具有較強的擴展性，且實用性比較系統，本文基于89C51單片機首先對現代交通燈的硬件系統設計進行了介紹，之后從軟件方面進行了闡述。

【關鍵詞】89C51單片機 交通燈硬件設計 軟件設計

交通信號燈的應用，能夠對交通進行有效的管制，同時也有助于對交通的流量進行疏導，促進道路通行能力的提升，使交通事故發生數量減少都具有非常顯著的效果。從交通燈的控制方式上看來，傳統所采用的是對各個路口分別進行獨立控制，以及定周期進行控制 的方式，在對問題的解決上效果不佳，而且從實際的效果來看，要想解決交通堵塞的現象，單純的對道路基礎設施進行擴大也不是十分有效的途徑。因此，在當前的道路條件下，促進交通管理水平以及控制水平的提升，對現有的交通設施進行合理利用，使其具有的能力得以充分發揮，才可以使得道路的利用率更為有效靈活的提升。而通過AT89C51單片機在交通燈控制器中的應用，使其操作起來十分的方便、簡單，具有較強的擴展性，且實用性比較系統，因此，本文基于89C51單片機對現代交通燈的設計進行討論和概述，以期可以更為靈活、有效的對交通等進行控制。

1 交通燈的功能設計

結合顯示狀況，交通燈能夠分成四種狀態，首先，對每種狀態的時間進行定時控制；其次，通過每間隔1S就在LED數碼管里輸入一個數，定時的使得剩余時間顯示出來；再次，假如發生中斷，就會相應的進到處理程序當中，對當前的顯示狀態進行保留后，再結合實際情況對處理中的狀態進行顯示，當緊急狀況結束后就返回到之前保留的狀態當中。從系統設計上來看，主要包括狀態顯示系統、緊急狀況終端系統、LED數碼顯示系統以及復位電路等，除了交通等具有的基本作用外，還有緊急狀況進行處理和倒計時的作用，能偶對十字路口可能出現的狀況進行模擬實現。

2 交通信號燈硬件系統設計

2.1 控制流程分析

根據圖1的交流流向循環圖能偶看出，

（1）從交通燈的控制上來看，南北方向與東西方向是關于中心對稱的，就是指不管是主干道，亦或是支干道，其兩旁的系統對于方向相同的信號燈是進行同步控制的。

（2）根據圖1能夠了解到：不管是人行道的東西，還是南北方向，系統對兩旁的四個信號燈也是進行同步控制的，同時人行道的紅綠燈變化應該與行車道的紅綠燈的變相同。

（3）根據上述的思路能夠看出，通過對單片機P2口和P0 口、顯示譯碼芯片以及鎖存芯片之間的配合來達到對LED 燈和數碼管進行控制的目的。利用鎖存芯片能夠單片機口的分時復用得以實現，且操作簡單、方便，有助于對數據快速及時的進行交換，同時充分的利用單片機資源。

2.2 基于89C51單片機的現代交通燈系統的硬件設計

2.2.1 交通燈的電路設計

通過選取二極管對交通信號燈的紅綠進行模擬，所采用LED模擬燈組采用模擬交通紅綠燈的顯示，同時從閃爍的方式以及亮滅的方式上也和路口的紅綠信號燈保持同步。從數碼管的選用上，要選取共陽極數碼管，因為其是通過動態的方式進行顯示的，并通過倒計時來對其進行。僅從單片機Pl端口來看，其管控六個發光二極管，對路口的紅黃綠等信號燈來模擬路口的紅黃綠燈；P0 端口以及P1.6、P1.7 端口，顯示出控制的數碼管。根據表1，從正常的工作狀態來看，交通燈系統中共包括四個報警器和檢測器，分別為南北和東西四個方向，對通道中當紅燈亮時是否有依然存在車輛違規的問題進行監。當紅燈開始進行倒計時，則選用的是P2.4～P2.7 獨立按鍵將模擬違規信號向單片機進行傳送，而發光二極管與單片機控制蜂鳴器則會進行聲光報警，除非報警鍵被消鍵，否組就不會停止。

2.2.2 當出現緊急通行和遇忙狀況時的處理設計

在出現緊急通行或者遇忙的狀況時，可以將INT0的外部進行中斷用，而對這些情況進行控制。通過74HC21 雙 四輸入和門的采用，將集成多路至INT0端口的申請信號進行中斷，利用將INT0的服務進行外部中斷的方式，對紅綠信號燈進行控制，進而達到相應車道能夠暢通，同時另一排車道被禁行的目的，確保所有的數碼管都一起熄滅，開啟聲音提醒模塊。為促進交通燈指示靈活性的提升，交通流通效率的提高，可以結合交警的實際經驗和車流量的狀況來對交通燈燃亮的時間進行設置。為使處理比較簡單。根據南北、東西路段遇忙的狀況，對交通燈進行設計。如果南北信號燈出現忙碌的狀況，系統就可以通過INT0外部中斷與系統進行響應。根據南北和東西車道的實際狀況，將其分別設置30s和50s的燃亮時間，進而進入到下一個循環。

3 基于89C51單片機現代交通燈軟件程序設計

在對系統的程序進行設計通常包括三個部分的使用，分別是定時器的使用、對I/O端口進行控制、以及對外部中斷的應用。從I/O 端口來看，主要是用來控制交通信號燈和數碼管的顯示；從定時器來看，主要是對倒計時進行控制；從外部中斷來看，主要是在緊急通行或是遇忙狀況時進行處理響應。從程序模塊來看，能夠分成五個部分的相應處理，分別為主程序、對倒計時進行的應用，以及數碼管的顯示、信號燈狀態出現的改變和中斷的響應處理等等。

在通常狀況下，基于89C51的交通燈當在處在中斷的狀況下，交通燈按照A綠燈、B紅燈延時55S——A綠燈閃爍3次——A黃燈、B紅燈延時2S——A紅燈、B綠燈延時55S——B綠燈閃爍3次——A紅燈、B黃燈延時2S的流程進行循環；當服務程序流程出現中斷時，則按照緊急情況和特殊情況的不同，采取不同的流程。當處于緊急狀況時，根據中斷響應——保護現場——A紅燈、B紅燈延時10S——恢復現場的流程執行；當處于特殊狀況時，則按照中斷響應——關閉中斷——保護現場——開啟中斷——A綠燈、B紅燈延時55S——關閉中斷——恢復現場——開啟中斷的流程執行。在特殊狀況下，通過將外部進行中斷的1方式進到和其適應的中斷服務程序，對中斷設置成低優先級； 而當出現有緊急車輛要通行時，則利用對外部進行中斷的0方式進到和其有關的中斷服務程序，并將其中斷設置成高優 先級中斷，從而完成中斷嵌套的目的。如果是在特殊狀況下所出現的中斷服務程序，第一要對現場進行保護。根據需要要對P2口和函數進行延時，要通過P2和全局延時對需要保護的變化進行控制。當對現場進行保護時，要關閉中斷，避免由于高優先級，例如緊急車輛要求通過而發生申請中斷而造成程序出現混亂。之后再將中斷開啟，相應的執行服務，A道試行5S放行后再將中斷關閉，對現場進行恢復。在中斷函數回復到之前后再將中斷開啟，返回到主程序。如果發生緊急車輛要通行時，要對服務程序中斷時也要對現場進行保護，然而由于處在高優級中斷，則不用將中斷關閉。 之后再相應的執行服務，雙方向的紅燈都呈10S顯示，保證緊急車輛可以順利的在交叉路口通行。最后，對現場進行恢復后回到主程序。

4 結語

通過將89C51單片機當成控制的核心進行設計，進而使得現代交通燈控制系統實現運行平穩，在對其進行設計時要做到考慮充分，該設計中的按鍵控制臺是系統中的最大優勢，能夠在室內完成交警對交通狀況進行實時監視的目的。其控制方式具有靈活性，物理結構的優化、功能的豐富等都是本系統的優點。但是還應該看到，基于89C51單片機的現代交通燈其在控制系統上仍存在一些不足之處，比如在對外界電噪聲所造成的干擾問題上仍需要深入進行探討。總之 ，在城市交通等進行設計時，應該利用單片機控制系統達成對典型時間順序進行控制，這不僅巧妙且十分的簡單。且因為自動化控制技術不斷的提升，單片機技術的性價比和開發手段定會在市場中具有更為廣闊的前景。

參考文獻

[1]藺玉珂.基于 AT89C51 單片機的交通燈改進控制[J].數字技術與應用，2012（02）.

作者單位

曲阜師范大學工學院 山東省日照市 276826