交通灯电路及原理分析

沈琦

【摘 要】本交通灯系统简单，实用性强，成本低，使用维护方便，软件功能强，运行稳定可靠等优点。【关键词】交通灯，位码，段码，显示

【中图分类号】T935 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0142-02

一、系统电路介绍

1、交通灯方案

A、B两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为A、B两干道的公共停车时间。具体说明如下：

（1）当黄灯时，A、B两路同时为黄灯；以提示车辆下一个灯色即将到来，时间3秒。

（2）当A路为红灯时，A路车辆禁止通行；B路为绿灯，B路车辆通过，时间为12秒。

（3）当A路为绿灯时，A路车辆通行；B路为红灯，B路车辆禁止

二、分块电路分析

1、电源电路

电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的可靠得电源系统是无法正常工作的。本设计需要输出5V直流电压的电源，我选用了已经全密封塑料外壳的明纬开关电源桌上型电源适配器，该电源性能较稳定。主要参数：输出直流电源+5V，输入：90～264VAC/0.5AFOR18W；90～264VAC/0.8AFOR25W，输出：5V，0～3A，同时，还有有短路保护、过载保护、过电压保护。

2、时钟电路

单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式和外部振荡方式。在单片机的引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器（简称晶振），就构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲，一般使用的晶振范围在4MHZ～12MHZ。电容器C4，C5起稳定振荡频率、快速起振的作用，其电容值一般在5-30pF。

本系统设计属于内部振荡方式，因为内部振荡方式所得的时钟情号比较稳定，实用电路中使用较多。内部振荡方式如图2所示。图中使用了30pF 的电容和11.0592MHZ晶振，因为11.0592MHZ晶振能够准确地划通过。时间为12秒。

（4）如果有车辆闯红灯，蜂鸣器发出鸣叫（用外界开关合上和打开来模拟）。

（5）救急车辆优先通过功能：当有急救车到达时，两个路口的信号灯全部变红灯，以便急救车通过。急救车通过后交通车恢复先前状态（用外界开关合上和打开来模拟）。

为了硬件演示方便，以上的定时时间较短，可以通过软件（初始值计算）修改。红灯、绿灯、黄灯顺序依次循环出现，这样车辆就能安全畅通的通行。

2、系统电路框图，如图1所示。分成时钟频率，与UART（通用异步接收器/发送器）量常见的波特率相关，特别是较高的波特率（19600，19200）。

3、RC复位电路

系统复位是任何微机系统执行的第一步，使整个控制芯片回到默认的硬件状态下。当单片机的复位引脚RESET出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态；如果引脚与高电平相接超过24个振荡周期后，51单片机即进入芯片内部复位状态，而且一直在此状态下等待，直到RESET引脚转为低电平后，才检查EA引脚是高电平或低电平，若为高电平则执行芯片内部的程序代码，若为低电平便会执行外部程序。

本系统使用的时RC复位电路，属于上电复位，其要求接通电源后，自动实现复位操作。具体电路如图8所示。图中电容C6和电阻R2对电源十5V来说构成微分电路。上电后，保持RST一段高电平时间，由于单片机内的等效电阻的作用，不用图中电阻R2，也能达到上电复位的操作功能，

4、LED显示电路

在单片机应用系统中，显示器显示常用两种方法：静态显示和动态扫描显示。所谓静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔划段字形代码。本系统就是使用静态显示电路来显示，并使用74LS164串并转换，具体电路如图4所示。MCS-51单片机串行口方式押为移们寄存器方式，外接8片74LS164作为7位LED显示器的静态显示接口，把AT88C52的RXD作为数据输出线，TXD作为移位时钟脉冲。74LS164为TTL单向8位移位寄存器，可实现串行输入，并行输出。其中A、B（第1、2脚）为串行数据输入端，2个引脚按逻辑与运算规律输入信号，与一个输入信号时可并接。CLK（第8脚）为时钟输入端，可连接到串行口的TXD端。每一个时钟信号的上升沿加到CLK端时，移位寄存器移一位，8个时钟脉冲过后，8位二进制数全部移入74LS164中。CLEAR（第9脚）为复位端，当R=0时，移位寄存器各位复0，只有当R=1时，时钟脉冲才起作用。Q1…Q8（第3-6和10-13引脚）并行输出端分别接LED显示器的hg---a各段对应的引脚上。具体电路如图4所示。