基于单片机控制的交通灯控制器.doc

基于单片机控制的交通灯控制器 　　　摘要：本设计由单片机系统 、LED显示驱动电路及交通灯演示系统和强通电路组成。系统主要用AT89S51的P0口来完成东西南北四个方向的有条不紊的基本交通控制。系统除基本交通灯功能外，还具有倒计时、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。 　　　关键词：AT89S51单片机 交通灯 控制器 LED 急车通道 74LS245 1 引言 　　　随着社会经济的发展，交通问题越来越引起人们的关注。人车路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。交通控制系统是用于城市交通数据监测，交通信号灯控制与疏导的计算机综合管理系统，它是现代交通监控系统中最重要的组成部分。在今天，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。 　　　信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。 那么这就需要一个比较简单实用的交通灯控制系统。 　　　随着科学技术的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，针对具体应用对象的特点,配以其它器件来加以完善.伴随人口车辆的日益增长，那么十字路口用什么来实现这井然秩序呢？交通信号灯控制方式很多。而单片机控制的交通灯是交通信号灯的最佳自动指挥系统。本设计就是采用单片机AT89S51，以及其它芯片和外围电路来设计交通灯控制器，实现了根据实际车流量及交通的一般规则控制红、绿灯燃亮,时间的设置通过相应的程序来实现；系统设计简便、实用性强、操作简单、程序设计简便。 2 总体设计方案 2.1 设计思路 2.1.1方案比较、设计与论证 1、显示界面方案 该系统要求完成倒计时、状态灯等功能。基于上述原因，我们考虑了三种方案： 方案一：完全采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字苻，无法胜任题目要求。 方案二：完全采用点阵式LED 显示。这种方案实现复杂，且须完成大量的软件工作；但功能强大，可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等。 方案三：采用数码管与点阵LED 相结合的方法因为设计既要求倒计时数字输出，又要求有状态灯输出等，为方便观看并考虑到现实情况，用数码管与LED灯分别显示时间与提示信息。这种方案既满足系统功能要求，又减少了系统实现的复杂度。权衡利弊，第三种方案可互补一二方案的优缺，我们决定采用方案三以实现系统的显示功能。 2 输入方案： 题目要求系统能手动设灯亮时间、紧急情况处理，我们讨论了两种方案： 方案一：采用AT89S51扩展I/O 口及键盘，显示等。该方案的优点是： 使用灵活可编程，并且有RAM,及计数器。若用该方案，可提供较多I/O 口,但操作起来稍显复杂。 方案二： 直接在IO口线上接上按键开关。因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的口资源还比较多，我们使用四个按键，分别是S1、S2、S3。 由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只用单片机本身的I/O 口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用，故选择方案二。 2.2 总体设计框图 2.2.1电路方框图 图1电路方框图 　　　电路方框图有单片机、复位电路、时钟电路、强通电路、倒计时驱动电路、倒计时显示电路、红绿灯驱动电路、红绿灯显示电路构成，其各部分的主控与被控关系如电路中箭头所示。 　　　2.2.2 程序方框图 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　图2 程序方框图 　　　本实验板模拟的是城市街道的交通灯控制系统，十字路口共四个方向，其中东西方向与南北方向各自灯亮灭是一致的。所以，采用六位信号控制各方向红、黄、绿灯即可。 　　　本交通灯系统工作模式分为三个模式，分别是：白天模式、夜间模式、急车通道模式。其中白天模式倒计时为30秒，夜间模式倒计时采用20秒，当有急救车、消防车等急车通过时所有路口都为红灯，同时警报（蜂鸣器）响以提示有急车通过。 　　　当开关S1、S2断开时系统工作在白天模式，此时数码管显示倒计时时间，到5秒时显示绿灯的方向会转换为黄灯起警示作用，开关S1闭合时转换到急车通道模式。当S1断开、S2闭合时系统工作在夜间模式。开关控制明细如下表：