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交通灯控制器的设计与制作 作者：顾少君 【摘要】本文介绍了以AT89C51为核心，结合74LS373、译码器、LED显示、按钮及其他辅助电路构成的符合交通规则的城市交通灯控制系统。它具有基本交通灯功能、时间设置、紧急情况处理功能。系统实现的交通灯具有电路简单、工作稳定、功能相对齐全、性价比较高等特点。 【关键词】交通灯 AT89C51 时间设置 紧急情况处理 前言 随着经济的发展，交通运输中出现了一些传统方法难以解决的问题。道路拥挤现象日趋严重，造成的经济损失越来越大，并一直保持大比例的增长。现在交通系统已不能满足经济发展的需求。由于生活水平的提高，人们对交通运输的安全性及服务水平提出了更高的要求。在交通中管理中用交通灯控制代替交管人员在交叉路口服务，有助于提高交通运输的安全性、提高交通管理的服务质量。并在一定程度上尽可能的降低由道路拥挤造成的经济损失，同时也减小了工作人员的劳动强度。 中国车辆数量不断增加，交通控制在未来的交通管理中起着越来越重要的作用。智能交通灯的管理比重修一条马路无论在经济、交通运行速率上都有很好的效益、更加节约资源。使交管人员有更多的精力投入到管理整个城市交通控制，带来更大的经济和社会效益,为创造美好的城市交通形象发挥更多的作用。然而传统的交通灯控制系统多采用纯数字逻辑元件，电路结构复杂，性能不稳定，若采用单片机作为控制核心不仅使系统功能大大增强，同时使系统的性能更加稳定,成本更底。 本设计即以单片机作为核心,结合译码器,74LS373及其他辅助电路设计的交通灯控制系统，该系统电路结构简单、功能稳定、功能相对齐全、性价比高。 第一章 系统的硬件电路设计 设计方案的论证 方案一： 使用单稳态触发器、RC电路、555定时器、反相器等大量数字逻辑器件来实现交通灯控制系统。使用大量数字逻辑器件的方法实现该系统，电路复杂，没有实际的运用价值。 方案二： 以8031为核心，使用可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器。采用老式的8031，其本身无内部存储器，为了扩展电路复杂且无按键消抖电路，容易发生误操作。 方案三： 以AT89C51为核心，及译码器（74LS138）及74LS373实现片选并驱动数码管，最终实现城市交通控制的功能。使用此方案大部分功能可以由单片机实现，这使整个电路简单，而且成本也较低，而且在时间的计数上精度较高，功能的扩展也较强。 方案四： 利用CPLD/FPGA(即EDA技术)完全仿真来实现交通灯控制系统。此方案的电路简单，可行性及高，但技术及软件要求也相对较高。 综合以上四种方案：方案一技术较为落后，实际应用能力较低；方案二扩展电路复杂且无消抖电路，所以容易出错；方案三功能较强，易于实现；方案四技术较前沿，电路简单， 但对设计者及试验条件要求高。经比较，本设计采用方案三，它既能满足实际需求又容易实现且成本较低。 系统的功能分析 我国机动车辆发展迅速，而城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后。道路拥挤、阻塞现象及交通事故常有发生，在世十字路口没有交通秩序，靠人工指挥交通秩序在现在已经很难实现了，现在的道路繁多，交叉口很多。为了有效地疏导交通，提高城镇交通路口的通行能力，提高车辆速度，减少交通事故我们设计的交通灯必须具有以下功能： 显示功能 即将一些信息在显示单元显示出来的功能，具有引导交通参与者正常参与交通的作用。具体显示信息如下： 1）显示指示灯：可根据交通法规，在不同情况下显示不同颜色的指示灯 2）显示时间：可显示在当前情况下该灯持续时间 倒计时功能 可倒计时该灯持续时间，当倒计到“0”时改变该灯显示状况 调整功能 在不同情况下进行不通的调整，具体情况如下： 当夜间某方向行驶车辆减少时，可通过设置按键对该方向绿灯时间减短，另一方向绿灯时间增加 当遇到紧急情况（如消防出警）某方向需关闭通车时，可通过按键进行设置。如：只允许南北向通车，或只允许东西向通车。 当遇到学校放学时，可重复按键停止所有向的通车，让学生先行通过 当遇到系统故障时，可通过按键使双向同时亮黄灯 系统的框图及原理图 交通灯控制系统的原理框如图1-1所示： 图1-1 系统原理框图 本系统选用AT89C51单片机，编写一死循环使得交通灯的各指示灯及数码显示按照交通法规正常显示。当交通灯正常运行的情况下，按下按键开关2进入南北红灯时间的调整，再按按键4按键5进行加减。再次按下按键开关2进入东西红灯时间的调整，再按按键4按键5进行加减。再一次按下按键开关2则退出设置。当在交通灯正常运行的情况下，单片机接到按键开关3按下的信息时，东西南北同时亮黄灯并各数码管同时显示 “8”。当按键开关4按下时，南北方向长亮红灯，东西方向长亮绿，灯数码管同时显示 “