基于89C51单片机的现代交通灯设计

王明哲

从交通灯的控制方式上看来，传统所采用的是对各个路口分别进行独立控制，以及定周期进行控制 的方式，在对问题的解决上效果不佳，而且从实际的效果来看，要想解决交通堵塞的现象，单纯的对道路基础设施进行扩大也不是十分有效的途径。因此，在当前的道路条件下，促进交通管理水平以及控制水平的提升，对现有的交通设施进行合理利用，使其具有的能力得以充分发挥，才可以使得道路的利用率更为有效灵活的提升。而通过AT89C51单片机在交通灯控制器中的应用，使其操作起来十分的方便、简单，具有较强的扩展性，且实用性比较系统，本文基于89C51单片机首先对现代交通灯的硬件系统设计进行了介绍，之后从软件方面进行了阐述。

【关键词】89C51单片机 交通灯硬件设计 软件设计

交通信号灯的应用，能够对交通进行有效的管制，同时也有助于对交通的流量进行疏导，促进道路通行能力的提升，使交通事故发生数量减少都具有非常显著的效果。从交通灯的控制方式上看来，传统所采用的是对各个路口分别进行独立控制，以及定周期进行控制 的方式，在对问题的解决上效果不佳，而且从实际的效果来看，要想解决交通堵塞的现象，单纯的对道路基础设施进行扩大也不是十分有效的途径。因此，在当前的道路条件下，促进交通管理水平以及控制水平的提升，对现有的交通设施进行合理利用，使其具有的能力得以充分发挥，才可以使得道路的利用率更为有效灵活的提升。而通过AT89C51单片机在交通灯控制器中的应用，使其操作起来十分的方便、简单，具有较强的扩展性，且实用性比较系统，因此，本文基于89C51单片机对现代交通灯的设计进行讨论和概述，以期可以更为灵活、有效的对交通等进行控制。

1 交通灯的功能设计

结合显示状况，交通灯能够分成四种状态，首先，对每种状态的时间进行定时控制；其次，通过每间隔1S就在LED数码管里输入一个数，定时的使得剩余时间显示出来；再次，假如发生中断，就会相应的进到处理程序当中，对当前的显示状态进行保留后，再结合实际情况对处理中的状态进行显示，当紧急状况结束后就返回到之前保留的状态当中。从系统设计上来看，主要包括状态显示系统、紧急状况终端系统、LED数码显示系统以及复位电路等，除了交通等具有的基本作用外，还有紧急状况进行处理和倒计时的作用，能偶对十字路口可能出现的状况进行模拟实现。

2 交通信号灯硬件系统设计

2.1 控制流程分析

根据图1的交流流向循环图能偶看出，

（1）从交通灯的控制上来看，南北方向与东西方向是关于中心对称的，就是指不管是主干道，亦或是支干道，其两旁的系统对于方向相同的信号灯是进行同步控制的。

（2）根据图1能够了解到：不管是人行道的东西，还是南北方向，系统对两旁的四个信号灯也是进行同步控制的，同时人行道的红绿灯变化应该与行车道的红绿灯的变相同。

（3）根据上述的思路能够看出，通过对单片机P2口和P0 口、显示译码芯片以及锁存芯片之间的配合来达到对LED 灯和数码管进行控制的目的。利用锁存芯片能够单片机口的分时复用得以实现，且操作简单、方便，有助于对数据快速及时的进行交换，同时充分的利用单片机资源。

2.2 基于89C51单片机的现代交通灯系统的硬件设计

2.2.1 交通灯的电路设计

通过选取二极管对交通信号灯的红绿进行模拟，所采用LED模拟灯组采用模拟交通红绿灯的显示，同时从闪烁的方式以及亮灭的方式上也和路口的红绿信号灯保持同步。从数码管的选用上，要选取共阳极数码管，因为其是通过动态的方式进行显示的，并通过倒计时来对其进行。仅从单片机Pl端口来看，其管控六个发光二极管，对路口的红黄绿等信号灯来模拟路口的红黄绿灯；P0 端口以及P1.6、P1.7 端口，显示出控制的数码管。根据表1，从正常的工作状态来看，交通灯系统中共包括四个报警器和检测器，分别为南北和东西四个方向，对通道中当红灯亮时是否有依然存在车辆违规的问题进行监。当红灯开始进行倒计时，则选用的是P2.4～P2.7 独立按键将模拟违规信号向单片机进行传送，而发光二极管与单片机控制蜂鸣器则会进行声光报警，除非报警键被消键，否组就不会停止。

2.2.2 当出现紧急通行和遇忙状况时的处理设计

在出现紧急通行或者遇忙的状况时，可以将INT0的外部进行中断用，而对这些情况进行控制。通过74HC21 双 四输入和门的采用，将集成多路至INT0端口的申请信号进行中断，利用将INT0的服务进行外部中断的方式，对红绿信号灯进行控制，进而达到相应车道能够畅通，同时另一排车道被禁行的目的，确保所有的数码管都一起熄灭，开启声音提醒模块。为促进交通灯指示灵活性的提升，交通流通效率的提高，可以结合交警的实际经验和车流量的状况来对交通灯燃亮的时间进行设置。为使处理比较简单。根据南北、东西路段遇忙的状况，对交通灯进行设计。如果南北信号灯出现忙碌的状况，系统就可以通过INT0外部中断与系统进行响应。根据南北和东西车道的实际状况，将其分别设置30s和50s的燃亮时间，进而进入到下一个循环。

3 基于89C51单片机现代交通灯软件程序设计

在对系统的程序进行设计通常包括三个部分的使用，分别是定时器的使用、对I/O端口进行控制、以及对外部中断的应用。从I/O 端口来看，主要是用来控制交通信号灯和数码管的显示；从定时器来看，主要是对倒计时进行控制；从外部中断来看，主要是在紧急通行或是遇忙状况时进行处理响应。从程序模块来看，能够分成五个部分的相应处理，分别为主程序、对倒计时进行的应用，以及数码管的显示、信号灯状态出现的改变和中断的响应处理等等。

在通常状况下，基于89C51的交通灯当在处在中断的状况下，交通灯按照A绿灯、B红灯延时55S——A绿灯闪烁3次——A黄灯、B红灯延时2S——A红灯、B绿灯延时55S——B绿灯闪烁3次——A红灯、B黄灯延时2S的流程进行循环；当服务程序流程出现中断时，则按照紧急情况和特殊情况的不同，采取不同的流程。当处于紧急状况时，根据中断响应——保护现场——A红灯、B红灯延时10S——恢复现场的流程执行；当处于特殊状况时，则按照中断响应——关闭中断——保护现场——开启中断——A绿灯、B红灯延时55S——关闭中断——恢复现场——开启中断的流程执行。在特殊状况下，通过将外部进行中断的1方式进到和其适应的中断服务程序，对中断设置成低优先级； 而当出现有紧急车辆要通行时，则利用对外部进行中断的0方式进到和其有关的中断服务程序，并将其中断设置成高优 先级中断，从而完成中断嵌套的目的。如果是在特殊状况下所出现的中断服务程序，第一要对现场进行保护。根据需要要对P2口和函数进行延时，要通过P2和全局延时对需要保护的变化进行控制。当对现场进行保护时，要关闭中断，避免由于高优先级，例如紧急车辆要求通过而发生申请中断而造成程序出现混乱。之后再将中断开启，相应的执行服务，A道试行5S放行后再将中断关闭，对现场进行恢复。在中断函数回复到之前后再将中断开启，返回到主程序。如果发生紧急车辆要通行时，要对服务程序中断时也要对现场进行保护，然而由于处在高优级中断，则不用将中断关闭。 之后再相应的执行服务，双方向的红灯都呈10S显示，保证紧急车辆可以顺利的在交叉路口通行。最后，对现场进行恢复后回到主程序。

4 结语

通过将89C51单片机当成控制的核心进行设计，进而使得现代交通灯控制系统实现运行平稳，在对其进行设计时要做到考虑充分，该设计中的按键控制台是系统中的最大优势，能够在室内完成交警对交通状况进行实时监视的目的。其控制方式具有灵活性，物理结构的优化、功能的丰富等都是本系统的优点。但是还应该看到，基于89C51单片机的现代交通灯其在控制系统上仍存在一些不足之处，比如在对外界电噪声所造成的干扰问题上仍需要深入进行探讨。总之 ，在城市交通等进行设计时，应该利用单片机控制系统达成对典型时间顺序进行控制，这不仅巧妙且十分的简单。且因为自动化控制技术不断的提升，单片机技术的性价比和开发手段定会在市场中具有更为广阔的前景。

参考文献

[1]蔺玉珂.基于 AT89C51 单片机的交通灯改进控制[J].数字技术与应用，2012（02）.

作者单位

曲阜师范大学工学院 山东省日照市 276826