单片机交通灯控制系统设计要点

摘 要：本文介绍的交通信号灯控制系统利用8051芯片的I/O端口进行点亮红绿灯功能的设置。根据实际通过车流量的多少进行红绿灯的循环点亮。增加倒计时警示功能，倒计时采用黄灯闪烁的方式实现。

关键词：交通灯；单片机

中图分类号：U491.5 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 20-0000-01

一、单片机红绿灯系统的产生

井然有序的交通秩序，不仅有一系列交通规则的保证，而且需要应用现代化的电子科技手段加以实施。根据正常时段和突发时段的车流量情况制定相应的规则进行科学的调整，从而可以使交通控制实现自动智能化。

二、交通灯设计中的主要模块分析

（一）单片机交通控制系统的基本构成。系统设计的亮点在于使用了显示的倒计时功能，接入LED数码管可以更加形象的直接提醒行使者。系统不仅在视觉上通过LED数码管显示，在听觉也加入了蜂鸣器的提醒。提醒功能利用数据采集功能实现。采集数据通过违规检测电路和车流量监测电路来完成。从而达到单片机直接掌握车流量的变化情况的目标，进而利用掌握情况去实现单片机控制信号灯的状态变化。

由此可见，本文设计的系统采用车流量监测模块对车流量进行统计，统计结果用于红绿信号灯的显示，倒计时数码显示模块和蜂鸣器同时作用，同时用于警示黄灯的闪烁。

（二）检测车流量的方法。这套控制系统需要检测车流量并且自动调整红绿灯时间（可设定红路灯上、下限），这样可大幅提高车辆通过率，缓解交通的压力。在每个车道的车辆等待线的前方装设一只霍尔车辆检测器，当辆车通过时霍尔开关型传感器的磁场发生改变，即产生一个电脉冲，将电脉冲送给单片机的计数器进行处理，通过给计数器设定初始值，用来判别各方向的车辆通行状况。绿灯下限设为25秒，上限设为50秒，初始设定时间为25秒。通过检测，单次可能不太准确，但通过累积计算的方法能确保准确率，这就是所谓的“模糊控制”。采用这种控制系统的优点是性价比比较高。

（三）检测车辆违规方法。在红、黄灯时，车辆是不能通行的。系统采用光敏二极管作为检测原件，将光敏二极管安放在停车线上，车辆通过时将二极管挡住，光敏二极管就不能导通，单片机检测到这种信号后会进行警报，执行相应操作。

使用光敏二极管之外，还需要用到三极管，型号是9031。但一般光敏二极管的开关特性满足不了要求，我们在电路中加装三极管作为开关。普通光敏二极管的导通电阻能达到0.5-1千欧，故在电路中把光敏二极管直接连接电源，而且三极管还能起到隔直的作用。在光敏二极管关断时候，三极管的基极电平为低，三极管处于关断状态，检测端的电压是高电平。同样道理，光敏二极管在导通时，三极管基极为高电平，基极与发射极之间的发射结导通，三极管处于导通状态，检测端的电压是低电平。通过此方法可以实现检测违规车辆了。

三、软件设计

（一）交通灯定义及状态显示。用I/O端口P1进行定义，高电平有效，定义的灯包括：南北绿灯、南北红灯、南北黄灯、东西绿灯、东西红灯、东西黄灯。

南北绿灯亮，东西红灯亮（00100010/22H）；南北黄灯亮，东西红灯亮（00101000/48H）；南北红灯亮，东西绿灯亮（00010100/14H）；南北红灯亮，东西黄灯亮（01000100/44H）；是交通灯控制的所有状态。用MOV指令将十六进制码送入P1口，就能用相应的发光二极管显示相应的红绿灯状态。

（二）违规及紧停的中断处理子程序。用P3.3引脚即外部中断1（INT1）接违规信号传感器，即当INT0检测到低电平信号时，进入外部中断1服务子程序，启动蜂鸣功能，等待恢复功能，当按键P3.7被按下，中断返回，蜂鸣功能关闭。

四、总结

交通灯智能化控制在交通领域有着极其重要的作用，以单片机为核心的交通灯控制系统包括交通运行方案的设计、系统硬件、软件的开发与仿真、调试等，在交通运输领域具有积极的应用价值。

参考文献：

[1]欧阳文.ATMEL89系列单片机的原理与开发实践[M].北京：中国电力出版社.2007/

[2]张萌.单片机应用系统开发综合实例[M]北京：清华大学出版社，2005.

[作者简介]李秀芳（1979-），女，山东莘县人，讲师，学历：本科，主要研究方向：计算机。