基于51单片机交通灯电路的研究

　　摘要：交通灯在我们日常生活中随处可见，并且在交通系统中处于至关重要的位置。交通灯的使用可以使车辆行人有序通行，有效减少交通事故，在现有道路的路状下，有效提高道路的利用率，给行人和车辆提供一个安全的交通环境，人们的生命和财产安全有了保障。本设计旨在模拟十字路口的交通灯，以AT89S52单片机为基础，结合按键和数码管等元器件设计出一个基于51单片机的交通灯控制系统。本系统除具有基本交通灯功能外，还具有显示倒计时功能、设置时间功能、在特殊情况下可以做出特殊的处理功能。随着社会积极的发展，城市交通问题越来越引起人们关注，更是当今现代城市不可缺少的管理监控系统之一。

　　关键词：交通灯；AT89S52；单片机

　　0引言

　　近年来，随着农业人口城镇化的迅速发展，人们的收入不断增高，私家车辆也在不断的增多，公共车辆投入也在增加，道路的扩充远远低于车辆增长的速度，所以交通拥挤和阻塞现成为当今社会迫切需要解决的社会问题。而传统交通已经不能满足社会发展的需求，这要求在现有道路条件下，合理使用现有交通设施，采用先进的技术，提高交通控制和管理水平，提高道路的利用率，解决交通问题。

　　1系统硬件电路设计

　　基于51单片机交通灯电路设计以51单片机为核心，以LED数码管作为倒计时显示，实现实时显示系统各种状态，51单片机中，核心部件是中央处理器（CPU），负责协调整个系统的工作。LED数码管，是输出的显示信号的，使路况指示灯亮或灭。在进行整个单片机的交通灯电路总体设计时，采用了几大电路组成，这几大电路有：电源模块，电源模块为模块提供可靠稳定电源，使模块能够稳定工作。时钟电路：实现定时、计数功能，配合软件延时实现到计时。复位电路：实现将电路恢复到起始状态，重新可进行计算。按键控制电路：通过按键控制电路可实现东西、南北方向常绿灯、紧急通行功能。信号灯控制电路：对红、黄、绿三个状态灯的电路控制，通过编程实现。提供的框图如下图所示。

　　2各模块电路介绍

　　（1）电源模块。本设计所用电源采用自制的单相整流滤波稳压电路实现，采用三端稳压集成电路LM7805输出+5V的电源。

　　（2）时钟电路。时钟电路是产生像时钟一样准确的振荡电路，在51单片机片内集成了反相放大器，它的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，两端跨接晶体或陶瓷振荡，晶体振荡器的振荡信号从XTAL2端送入内部时钟电路，供单片机使用。

　　（3）复位电路。51单片机复位电路设计的好坏，直接影响到整个交通灯系统工作的可靠性，在上电或复位过程中，控制CPU的复位状态，防止CPU发出错误的指令，采用上电加按钮电平复位方式，当手动按下按钮时，在复位输入端RST加上高电平，RST管脚高电平被触发。为保证复位可靠，RST高电平信号必须需要足够长的时间。

　　（4）LED显示电路。本设计采用两位共阴数码管显示，采用74LS245驱动数码管显示。

　　（5）信号灯控制电路。信号灯控制电路由东西南北四个方向各三个LED灯组成，这些LED灯分别显示灯的三种状态红、黄、绿。制作过程中采用仿真：通过仿真来观察二极管的亮灭，模拟红黄蓝3个LED的发光情况，查看电路是否异常，调试电路的设计。由仿真再到实际制作，这样减少了部分弯路。在信号灯控制电路设计时涉及多方面知识，如电路原理，电压、电流，交流电压直流电压转换，振荡器、触发器，振荡电路多谐振荡，时序逻辑，门控制电路等。最后通过软件编程，可实现：南北方向和东西方向两条交叉道路上的车辆交替运行。

　　（6）按键控制电路。按键控制电路中，设置了7开关控制，这些开关连接到单片机，对单片机上的每个控制按钮进行编码，再通过软件编程，可以实现东西和南北方向的切换、数码管显示时间的增减、确认、东西方向常绿灯、南北方向常绿灯、紧急通行功能。

　　3单片机及其它芯片简介

　　AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。该单片机拥有很多优点，如灵活方法，亦适于常规编程器。鉴于以上的优点本系统采用AT89S52作为主控芯片，实现对整个系统的控制。

　　芯片74LS245在51单片机交通灯电路设计中用来驱动led设备，这是我们在设计基本单片机系统时常常采用的一组芯片，该芯片可双向传输数据。当19脚E为H时，A、B为高阻。E为L时，DIR为L时，数据由B传向A；DIR为H时，由A传向B。

　　4软件系统设计

　　单片机交通灯电路设计中软件设计占有重要的地位，没有软件的良好的设计无法完成各部件的控制与协调，软件就是系统实现的灵魂，单片机交通灯电路设计中软件设计采用模块化设计思想，这样软件相对独立性，使程序易于调试，也可实现跨系列产品间的模块的通用。模块化的设计也可减小软件故障率和提高软件的可靠性。交通灯电路设计中C语言编写，对红绿灯显示系统和按键系统都采用Keil软件调试程序。

　　5结论

　　基于51单片机交通灯电路设计以51单片机为核心，以LED数码管作为倒计时显示，本设计融合了单片机技术，通信技术，数字电路、模拟电路技术及软件编程技术等，很好的完成了设计的各项要求，能够实现在南北方向和东西方向两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设30秒，时间可设置修改。能够实现在红绿灯转换时，黄灯先亮5秒钟的要求。遇到交通管制的时候，可以允许南北或者东西方向的车辆通行。遇到有救护车、消防车等紧急车辆要求通过时，系统要能禁止东西和南北两条路上所有的车辆通行。

　　参考文献：

　　[1]陆彬.21天学通51单片机开发[J].电子工业出版社出版社，2011年.

　　[2]吴孝慧，鹿业勃，陈丽娟.单片机应用技能与实训[J].清华大学出版社，2014年.