基于单片机移动交通灯的设计

作者 / 王婷，衡阳技师学院；李晖，湖南理工职业技术学院



基于单片机移动交通灯的设计

作者 / 王婷，衡阳技师学院；李晖，湖南理工职业技术学院

本文介绍了一种基于STC单片机的移动交通灯控制系统，本系统主要由单片机系统、按键输入电路、LED显示、数码管倒计时显示电路、太阳能充电、蓄电池供电等多部分组成。系统的主要功能包括各个方向的信号灯状态的切换、各个方向绿灯时间的调节单片机自带EEPROM做到了掉电参数存储功能。还用到了看门狗，加强了系统的稳定性。

单片机；移动交通灯

交通控制系统是城市交通的重要指挥系统，它与人们日常生活密切相关。当正常的交通控制系统发生故障时，为了确保正常的交通次序，防止交通堵塞和交通事故，需要放置移动交通灯，传统的移动交通灯，通常时间参数固定不可调节，或者是调节后不能掉电保存。本文正是以此为出发点，对传统的单片机控制的移动交通灯系统加以改进，既可以灵活的改变绿灯时间，也能保存参数。对于改善交通状况起到一定的作用。

1. 系统设计

■1.1 设计任务

东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、左转绿、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。红灯、绿灯及左转绿灯各灯的时间可以通过按键进行设置。

■1.2 设计方案

目前设计交通灯的方案有很多， 有应用数字电路搭建实现交通信号灯控制器的设计，有应用PLC实现对交通灯控制系统的设计，还有应用FPGA来实现交通灯控制系统的设计。该设计应用单片机实现对交通信号灯设计，由于 AT89S51 单片机自单带有2计数器， 6个中断源， 能满足系统的设计要求。用单片机设计不但设计简单， 而且成本低， 用其设计的交通灯也满足了要求， 所以本文采用单片机设计交通灯。

交通控制系统主要控制A道路和B道路两条道相交路口的交通，以AVR单片机为核心芯片。通过控制三种颜色的发光二级管的亮灭来控制各干道的通行。倒计时显示电路每个方向主要是采用两位数码管进行倒计时显示。另外除了复位按键以外还设置了6 个按键，通过6个按键，可以设置交通灯的各个路口的绿灯时间，另一路口的红灯时间相应增加。可以在各个交通时段灵活的控制交通通行。

2. 硬件选型与电路设计

■2.1 单片机核心

选用STC12C5A16S2作为主控芯片，主要因为该芯片内部有16KFlash程序存储器，完全满足程序存储要求，并且有升级空间；内置了看门狗系统，能更好的保证系统的稳定性；有EEPROM，设置的数据可以存放在EEPROM中，可以做到掉电存储。

■2.2 按键输入电路

包括复位按键一共7个键，其中六个按键用于参数设置。按键接在单片机的P3端口，既可以采用中断的方式处理，也可以采用查询的方式，对后续的软件设计提供了方便。

■2.3 显示电路

显示部分为2部分，一个是倒计时数码管显示部分，另一部分是红绿灯的显示。数码管采用动态显示，共用P0端口控制数码管段码，控制显示内容。P2端口控制显示的位码，显示的内容送到哪个位置显示该端口的数据决定。四个方向，每个方向2位，共8位，端口不需要进行扩展。红绿信号灯由P1端口输出控制信号，驱动单向可控硅，控制信号灯的变化。显示部分的设计参照道路交通信号灯国家标准。

■2.4 电源及太阳能充电电路

因为是移动交通灯，通常是在正常的交通灯出现状况的时候使用。需要自带电源，所以该设计采用了12V蓄电池作为供电电源，为了延长电池的供电时间，使用了一块太阳能电池板对蓄电池充电，采用了简单的过冲和过放保护电路对蓄电池进行保护，电源通过保护后直接给信号灯供电，降压后给单片机供电。

3. 软件设计

■3.1 系统主程序流程

根据硬件电路，系统程序流程先进行初始化。初始化过

程中调用EEPROM中各个参数，然后进行状态切换。状态1 为A道红灯，B道直行绿灯状态；状态2为A道红灯，B道左转绿灯；状态3为A道绿灯，B道红灯；状态4 为A道左转绿灯，B道红灯。

■3.2 程序结构

（1）主程序：包括初始化和工作循环部分。第一部分的任务是对系统进行初始化设置。第二部分的任务是控制信号灯的切换。

（2）子程序：该设计软件部分的子程序包括主要包括延时子程序，数码管动态显示子程序等。

（3）中断程序：中断部分使用了3个中断源，其中外部中断用于按键的输入，2个定时器中断一个用于倒计时的时间控制，另一个用于看门狗。

4. 系统调试和测试

调试和测试分为功能调试和测试及性能的测试和调试。功能方面的调试和测试主要是调试和测试系统的功能，如：时间的调节，状态的转换，信号灯的切换等。性能方面主要测试的是产品的可靠性。经调试和测试，系统的各项预期功能均可以实现，并满足性能要求。

5. 结语

本文简述了单片机移动交通灯方面的设计，该设计具有可靠性高，价格低廉，通用性强，软件设计简单。从功能需求看，已经满足实际需要。

＊ ［1］周功明，周陈琛.城市交通信号灯控制系统的设计与仿真［J］.

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