基于单片机的红绿灯设计

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1、基于单片机控制交通灯的设计基于单片机控制交通灯的设计摘要摘要:本文是基于单片机控制交通信号灯的设计，主要阐述了以单片机为核心控 制，在锁存器和可编程并行接口芯片的辅助下，通过设计的交通管理方案，设 计单片机控制程序的工作流程，从而实现对十字路口交通信号灯的自动化控制， 来指挥交通，让车辆、行人能够有条不紊地安全地通过十字路口，维护了社会 车辆行人的出行安全 。 关键词关键词:单片机控制交通灯;8051 单片机;十字路口;交通管理;方案;锁存器由于微控技术的快速发展，应用单片机控制交通信号灯已经成为可能。以单片 机为核心搭建交通灯显示模块，配合以适当的控制电路和保护电路，来实现单 片机控制交通信

2、号灯尽达到交通通畅、人车和谐有序的交通状态。1组件介绍组件介绍基于单片机控制交通灯设计主要思路是通过单片机内部可编程定时器来定 时，一定时间后按照既定规则来改变当前交通信号灯的状态。此次用到的主要 组件有 51 系列单片机锁存器，可编程并行接口芯片以及交通信号灯显示硬件 (包括信号灯、数码管显示等等)。118051 单片机单片机8051 是 MSC 一 51 单片机系列中的典型产品，它拥有中央处理器、程序存 储器 ROM、数据存储器 RAM、定时/计数器、串并行端口、中断系统以及数据 总线、控制总线和地址总线组成。 其中中央处理器是单片机的核心处理器，能够处理 8 位二进制数据户央处 理器主要

3、负责指挥、控制和调度整个单元系统协调工作，完成数据运算以及控 制输入输出等操作。 程序存储器 ROM 是用来存放单片机运行代码以及代码中初始化数据。数据 存储器 RAM 是单片机存放控制指令数据和用户数据的存储单元，其中供用户使 用的只有 128 存储单元用户可以通过统一编址来对数据进行读写操作。 定时/计数器是可编程控制的定时器单片机用来计时或者计数进而产生中断， 以方便控制程序跳转。 8051 提供了 4 组 8 位并行输入输出端口和一个全双工串行通信口用于同外 部进行数据传输。8051 具有两个外中断、两个定时中断和一个串行中断具有较 完善的终端功能。 单片机的总线系统则是在单片机内部单

4、元之间、内部与外部之间传输数据、 命令和地址。1274LS373 锁存器锁存器74L3S73 锁存器是将收入数据进行暂时保存的芯片启有 8 位数据输入端和 8 位数据输出端，以及一个数据输入输出控制引脚和一个芯片使能端。当使能端 允许芯片工作室数据输入输出控制端为“0时锁存器读取输入数据，当控制端 为“1旧寸锁存器锁存读取数据并将数据输出。13825 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片825 芯片是可编程并行接口芯片，提供三个 8 位数据输入输出端口。用户可 以根据自己需要设定该芯片控制字使其以不同的工作方式工作。14交通灯硬件电路交通灯硬件电路该设计主要是对一个十字路口的东西道、南北道的交

5、通信号灯的设计，所 以基本要求是东西道和南北道各有两个面向不同方向的红绿灯以及读秒数码管 共四组红绿灯设施，每个道路的两侧边不同方向应有两组指示行人的红绿灯共 八组。2整体设计整体设计在第二部分介绍的基本单元的基础上，来对交通信号灯进行整体设计。 役计流程是：提出交通管理方案硬件框图设计软件流程设计。25交通管理方案交通管理方案本设计主要是针对十字路口交通信号灯来设计的汾东西干道和南北干道四 组交通指示灯，每组交通信号灯由两套红绿灯和读秒数码管组成，其中每套红 绿灯指示对面 表表 1 交通信号灯亮灭组合方案交通信号灯亮灭组合方案45s3s20s3s45s3s20s3s南北道车辆前行绿 灯亮前行

6、黄 灯亮前行红 灯亮前行红 灯亮前行红 灯亮前行红 灯亮前行红 灯亮前行黄灯亮红绿灯左行红 灯亮左行黄 灯亮左行绿 灯亮左行黄 灯亮左行红 灯亮左行红 灯亮左行红 灯亮左行红灯亮东西道车辆前行红 灯亮前行红 灯亮前行红 灯亮前行黄 灯亮前行绿 灯亮前行黄 灯亮前行红 灯亮前行红灯亮红绿灯左行红 灯亮左行红 灯亮左行红 灯亮左行红 灯亮左行红 灯亮左行黄 灯亮左行绿 灯亮左行黄灯亮南北两侧人行 红绿灯人行绿 灯亮人行绿 灯闪烁人行红 灯亮人行红 灯亮人行红 灯亮人行红 灯亮人行红 灯亮人行红灯亮东西两侧人行人行红人行红人行红人行红人行绿人行绿人行红人行红灯亮红绿灯灯亮灯亮灯亮灯亮灯亮灯闪烁灯亮一

7、端车辆的前进与左行(右行车辆可直接通过右行小道行驶，不必等待红绿灯指 示)，当交通灯在红灯或者绿灯状态接近变灯的前十秒，而每个交通读秒数码管 显示读数，红绿灯黄灯亮时，读秒数码管一直读秒直至黄灯熄灭。每个干道两 侧都有两个指示行人同行的行人红绿灯，共八组，每组行人红绿灯由红灯和绿 灯组成，在绿灯切换成红灯之前三秒，绿灯开始闪烁直至切换到红灯。 针对车辆行人红绿灯等待和通行时间，可以根据十字路口车辆人数通行量 来设定，而针对具体的交通信号灯亮灭组合见表 1。 使用单片机来控制交通信号灯，可以按照表 1 提供的亮灭组合方案役计 单片机软件流程来控制交通信号灯指挥交通。22硬件框图设计硬件框图设计在

8、第二部分提到了需要的部件名 051 单片机，74L3S73 锁存器名 25 可编程 并行接口芯片，以及交通信号灯的显示系统，以 8051 单片机为核心配合外围电 路，来搭建交通信号灯指挥系统。具体的单片机控制交通信号灯硬件电路框图 如图 1。图图 1单片机控制交通信号灯硬件设计框图单片机控制交通信号灯硬件设计框图由图 1 可知名 051 单片机系统对整个外围电路进行指挥肖 8051 经过一定的 处理后将数据和控制命令通过数据总线输出后，由锁存器将数据进行临时保存; 74LS373 将锁存数据在下一个时间脉冲将数据发送至 825 可编程并行接口芯片 经过后技照 825 设定的工作方式，将数据发送

9、给交通信号灯显示系统，来控制 读秒数码管和红绿灯显不。 。23软件流程设计软件流程设计基于单片机控制交通信号灯的基本核心在于单片机的控制而单片机有序的 控制还是需要单片机软件来实现。单片机控制交通信号灯的流程是要根据既定 的交通管理方案来进行设定具体流程按照如下步骤。 a)数据初始化(主要是对单片机、定时器控制字以及锁存器使能端控制字、 825 可编程并行接口芯片控制字进行初始化)。 b)发送控制数据(南北道车辆前行绿灯亮左行红灯亮，左右两侧人行绿灯亮; 东西道车辆前行和左行红灯亮，左右两侧人行红灯亮)。 c)计时器开始计时至 355。 d)初始化计时器计时 105 设定读秒数码管读秒(每一秒

10、向南北道红绿灯发送读秒数码管显示段码)。e)发送控制数据(南北车辆前行、左行黄灯亮;东西车辆前行、左行红灯亮两 侧人行红灯亮)。f)初始化计时器计时 3S 设定读秒数码管读秒设定另外一个计时器计时 3S， (控制南北道两侧绿灯闪烁一次(每一秒向读秒数码管发送显示段码。每 0.5s 向 南北道人行绿灯发送与当前状态相反数据)。目发送控制数据(南北道车辆前行红 灯亮左行绿灯亮，左右两侧人行红灯亮;东西道车辆前行和左行红灯亮左右两侧 人行红灯亮)。 h)计时器开始计时至 10s。 i）初始化计时器计时 10s 役定读秒数码管读秒(每一秒向读秒数码管发送显 示段码)。 j)发送控制数据(南北车辆前行红

11、灯亮左行黄灯亮俩侧人行红灯亮;东西车辆 前行黄灯亮左行红灯亮俩侧人行红灯亮)。 k)初始化计时器计时 3S 设定读秒数码管读秒(每一秒向南北道、东西道读秒 数码管发送显示段码)。 l)发送控制数据(南北道车辆前行、左行红灯亮左右两侧人行红灯亮;东西道 车辆前行绿灯亮左行红灯亮左右两侧人行绿灯亮)。 m）时计时器开始计时至 35s。 n)初始化计时器计时 10s 设定读秒数码管读秒(每一秒向东西道读秒数码管 发送显示段码)。 o)发送控制数据(南北车辆前行、左行红灯亮两侧人行红灯亮;东西车辆前行、 左行黄灯亮)。 P）初始化计时器计时 3S 设定读秒数码管读秒设定另外一个计时器计时 3S。每 0

12、.5s 控制东西道两侧绿灯闪烁一次(每一秒中发送读秒数码管显示段码。 每 0.5s 向东西道人行绿灯发送与当前状态相反数据)。 q)发送控制数据(南北道车辆前行、左行红灯亮左右两侧人行红灯亮;东西道 车辆前行红灯亮左行绿灯亮左右两侧人行红灯亮)。 r)计时器开始计时至 10s。 s)初始化计时器计时 10s 役定读秒数码管读秒(每一秒向读秒数码管发送显 示段码)。 t)发送控制数据(南北车辆前行黄灯亮左行红灯亮俩侧人行红灯亮;东西车辆 前行红灯亮左行黄灯亮俩侧人行红灯亮)。 u)初始化计时器计时 3s 设定读秒数码管读秒(每一秒向南北道、东西道读秒 数码管发送显示段码)。 v)循环至程序开始。

13、根据以上步骤来设计单片机控制交通信号灯流程图周而 复始循环执行上述操作步骤进而有效执行交通管理方案指挥交通。3总结总结基于单片机控制交通信号灯的设计，在单片机程序的控制下向交通信号灯 显示电路发送控制数据在外围芯片和电路的配合下，完成交通信号灯的设计来控制十字路口的交通。至于交通信号灯亮灭时间可以根据当地车流人流量来设 定池可以根据主干道、支干道不同来设定。该设计的难点在于交通管理方案的 设计，只有一个良好的交通管理方案，才能很好地管理道路交通维持车辆、人 流和谐有序的良好交通状态参考文献参考文献:1郑建光，李永。基于 AT89C51 单片机的交通灯系统设计田。自动化与仪器仪表， 2008(06)。2王兵。基于 8051 单片机交通灯控制系统的设计田。科技资讯，2011(32)。 3TC35 Cellular Engine Hardward Interface Descrip tionR. Siemens Versin 00.03 4万强兵，王坤侠。基于单片机的交通灯控制系统的设计田。科技信息，201 1(19)。 5马华玲，左谨平，张涛。基于 AT89551 的交通灯控制系统设计与实现田。交通科技 与经济，2010(02)。