基于单片机控制的交通灯设计

摘 要：交通信号灯控制方式很多。本设计主要分为五大模块输入控制电路、时钟控制电路、片内外程序切换控制、显示电路。

关键字：AT89C51 LED显示 交通灯

一、交通灯简介

假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态0为东西南北灯都熄灭。然后转状态1东西绿灯通车，南北红灯。过一段时间转状态2，东西绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒，南北仍然红灯。再转状态3，南北绿灯通车，东西红灯。过一段时间转状态4，南北绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒，南北仍然红灯。最后循环至状态1。利用单片机的定时器定时，令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭，并且用LED数码管显示时间。用十二个发光二极管燃灭，模拟交通灯管理。

二、工程设计

（一）、控制方案的确定

交通灯控制系统的原理主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。

（二）、硬件部分

（1）、交通灯控制系统的硬件设计：

交通灯控制系统的硬件设计包括：存储器的扩展（62256），I/O口的扩展（8255），地址的锁存（74LS373或74LS273），还有反向器（7407）。数据缓冲器，I/O控制逻辑，控制和定时寄存器及定时与控制电路，扫描计数器，回复缓冲器，FIFO /传感器RAM及其状态寄存器，显示RAM及显示地址寄存器等组成。

（2）、硬件结构：

由存储器，8051系列单片机，交通指示灯等组合。

（3）、交通灯控制系统的原理框图（如图1所示）。

1.定时器

定时器由与系统秒脉冲（由时钟脉冲产生器提供）同步的计数器构成，要求计数器在状态信号ST作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供模5的定时信号TY和模25的定时信号TL。

2.控制器

控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。从ASM图可以列出控制器的状态转换表。选用两个D触发器FF1、FFO作为时序寄存器产生 4种状态，控制器状态转换的条件为TL和TY，当控制器处于Q1n+1Q0n+1＝ 00状态时，如果TL＝ 0，则控制器保持在00状态；如果，则控制器转换到Q1n+1Q0n+1＝ 01状态。这两种情况与条件TY无关，所以用无关项"X"表示。

3.译码器

74.LS138译码器有3个输入端，组成8种输入状态，输出端有8个，每个输出端对应8种输入状态的一种，低电平有效。此外还有3个使能端E3，E2，E1，这3个使能端必须同时输入有效电平，译码器才能工作，既E3=1，E2=0，E1=0。

4.交通灯驱动电路

由 TTL低电平来控制驱动红绿等信号。

(三)、软件部分

（1）、流程图（如图2所示）

首先四个路口所有的灯灭，在东西绿灯亮南北红灯亮延时20s,绿灯闪三下，为3秒转黄灯亮2秒 ，在南北绿灯亮东西红灯亮延时20s，绿灯闪三下，为3秒转黄灯亮2秒 ，如此循环。

（2）、程序的执行的表达

三、系统的试调运行

（一）、硬件调试

利用DVCC实验与开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存在的故障。其中硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行。

（1）、静态调试

第一步：目测。检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。

第二步:用万用表测试。用万用表复核目测中有疑问的连接点，检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。

第三步:加电检测。给板加电，检测所有插座或是器件的电源端是否符合要求的值。

第四步:联机检查。

（2）、动态调试

动态调试的一般方法是由近及远、由分到合。由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时，与该元件无关的 器件全部从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。由近及远是将信号流经的各器件按照距离单片机的逻辑距离进行由近及远的分层，然后分层调试。调试时，仍采用去掉无关元件的方法，逐层调试下去，就会定位故障元件了。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。