基于单片机的交通灯控制系统设计

基于单片机的交通灯控制系统设计

随着我国经济和城市化的快速发展，城市道路交通的交通拥堵问题日益严重。道路和交叉口是停车的瓶颈。解决城市交叉口的交通拥挤问题越来越紧迫。交通控制灯是我们日常生活中重要的交通控制设施,安装在各个交叉路口,在疏导车辆通行中有着很重要的意义。交通控制灯有红黄绿三种颜色组成,红灯代表停止,绿灯代表通行,黄灯代表警示,提示人们注意红、绿灯的状态即将切换。本文采用51系列单片机AT89C51芯片配以数码显示管,发光二极管等来进行交通控制灯的设计,通过Proteus软件仿真平台进行仿真,可以达到比较好的设计效果。1减1.2.2十字路口的东西南北四个方向各有一组红绿灯和一个时钟系统,时钟系统由两个LED数码管组成,用倒计时方式显示红黄绿灯的时间,即各灯亮时,时钟为点亮的最大时间,以后每1s显示数据减1,直到减为0。具体要求如下:状态1:南北通行,东西禁行。南北方向绿灯亮35s,东西方向红灯亮35s。状态2:南北黄闪,东西禁行。南北方向绿灯熄灭,黄灯闪烁5s,东西方向仍亮红灯。状态3:南北禁行,东西通行。南北方向红灯亮35s,东西方向绿灯亮35s。状态4:南北禁行,东西黄闪。南北方向仍亮红灯,东西方向绿灯熄灭,黄灯闪烁5s。系统按此顺序循环工作。当各方向车流量比较少时,可以使四个方向的绿色灯全亮。如果发生紧急事件,则按下紧急按钮,此时东西、南北向都亮红灯。2led模拟交通实际操作该控制系统主要由AT89C51芯片、时钟电路、复位电路、紧急控制电路、数码管显示电路、LED模拟灯组6部分组成,硬件系统如图1所示。其中AT89C51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。价格低廉、性价比高,是单片机中的主流产品。时钟电路由AT89C51的18、19脚的时钟端(XTAL1及XTAL2)以及12MHz晶振X1、电容C1、C2组成,采用片内振荡方式。复位电路采用简易的上电复位电路,通过在VCC和RST之间加一个10μF电容C3,RST和VSS之间加一个10kΩ电阻R1就可实现上电自动复位。LED模拟灯组可采用二极管模拟交通红绿灯的显示,其亮灭及闪烁方式与路口的红绿灯同步。数码管选用共阳极数码管,用来显示灯的剩余时间。在设计中采用6个发光二极管来模拟路口的红黄绿灯,使用单片机P1端口对二极管进行控制,其中P1.0、P1.1、P1.2分别控制东西方向的红黄绿交通灯,P1.3、P1.4、P1.5控制南北方向的红黄绿交通灯。其对应关系见表1。用单片机的P0端口和P2端口控制数码管的显示,其中P0口控制段选,P2口控制位选。P0口的八个位P0.0-P0.6分别接数码管的A-G段,由于P0口的输出极是开漏电路,因此在P0口外接10kΩ的上拉电阻。一般情况下交通灯按照车流量大小合理分配通行时间,按一定规律变化,但考虑紧急车辆通行情况,设计紧急通行开关。在交通控制系统用单片机的外中断0(P3.2口)和外中断1(P3.3口)设置了两个通道,当有急救车、消防车等车辆通过时,按下紧急通道开关按钮k1可以使东南西北四个方向的红色灯全亮,当各方向车流量比较少时,按下开关k2可以使四个方向的绿色灯全亮。系统硬件电路如图2所示。3交通控制灯控制流程根据交通灯的工作过程和电路连接情况,正常工作时交通灯在前4个状态间循环运行,出现紧急情况人为控制进入状态5,紧急情况结束后,又恢复到原来状态。交通灯的工作状况见表2。路口交通灯控制系统程序主要分为以下几个模块:主程序模块、数码管显示程序模块,定时中断服务程序模块和延时程序模块。其中主程序,数码管显示程序,定时中断服务程序流程图如图3～5所示。根据流程图采用汇编语言编写了交通控制灯的程序,通过keil软件进行编译,生成单片机能够运行的十六进制文件*.HEX文件。P2在01H、02H、04H、08H之间变化轮流点亮数码管。交通灯控制中所有的时间设置都可以根据车流量实际情况在软件内部进行调整。其中数码管显示部分源程序如下:EWDISP:MOVR2,#01H;东西方向十位字位控制MOVA,EWTIMEMOVB,#10;除数为10DIVABMOVR1,ACALLDISPMOVR2,#02H;东西方向个位字位控制MOVR1,BCALLDISPRETNSDISP:MOVR2,#04H;南北方向十位字位控制MOVA,SNTIMEMOVB,#10DIVABMOVR1,ACALLDISPMOVR2,#08H;南北方向个位字位控制MOVR1,BCALLDISPRETDISP:MOVP2,R2;送字位MOVA,R1MOVDPTR,#TAB;表首地址送DPTRMOVCA,@A+DPTR;查表MOVP0,A;送字型LCALLDELAY;延时MOVP0,#0FFHRET4proteus仿真Proteus是英国labcenterelectronics公司开发的电路分析与实物仿真软件,是目前世界上最先进、最完整的单片机的系统的设计与仿真平台。单片机电路设计完成用电路板焊接前用其仿真可以减少设计成本,提高电路的实用性。进入工作界面后,通过在capacitors,resistors等库中寻找所需要元件添加到原理图编辑窗口,在“配件模型”按钮栏中选取电源和地线端。为了模拟真实的交叉口,在ProteusISIS中对东西南北四个方向分别设置了交通灯和数码管,为了直观起见,二极管用Proteus软件中的交通灯组件来代替,即仿真模型TRAFFICLIGHTS。由于交通灯组件需高电平点亮,因此在单片机P1口和其之间增加了反相器。数码管选用7SEG-MPX2-CA。振荡电路和复位电路在Proteus仿真中可以省去。元器件选择完毕后利用系统自动捕捉的功能生成连线。对于相隔较远,直接连线不方便的器件采用标号的方式进行连接,系统会认为网络标号相同的引脚物理上是连接的。设计完电路图后对其进行电气规则检查,无误后将程序文件载入到单片机AT89C51(U1),设置单片机时钟频率为12MHz,单击仿真运行按钮,系统就会启动仿真。仿真结果如图6所示。左图为东西禁行,南北通行的情况,从图6可以看出东西方向红灯亮,南北方向绿灯亮。右图为紧急事件发生后按下按钮后的情况,可以看到路口所有方向都亮红灯。仿真结果与设计方案相符。5仿真的部分