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摘要：基于51單片機的智能交通燈系統，設計實現了交通燈的數字器件動態顯示倒數，實現了行人開關交通燈的狀態功能。使交通燈更加人性化。設計成本低，結構簡單，操作可靠，易于擴展。

關鍵詞：單片機；自動控制；交通燈

1引言

本次設計選擇AT89C51芯片，AT89C51單片機是MCS-51系列單片機中的一個機種，該單片機可以提供以下標準功能：4kBFlash閃速存儲器，256B片內數據存儲器，32個I/O口線，兩個16bit定時/計數器，一個兩級外部中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數器，串行通信口及中斷系統繼續工作。掉電方式保存RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復位[1]。上述功能非常適合實現本設計的要求，故選擇AT89C51單片機。

2最小應用系統的設計

2.1時鐘電路的設計

因為AT89C51單片機內含有片內振蕩器及時鐘電路且該系統中單片機單機工作，故采用內部時鐘方式。外部選擇振蕩頻率位12MHz的石英晶體，由XTAL1端向單片機送入振蕩脈沖，由單片機內部觸發器二分頻后成為單片機時鐘脈沖[2]。微調電容選擇兩個22pF的普通非電解電容。電路具體設計為，AT89C51第18腳和第19腳跨接12MHz晶振，并分別通過電容C1和C2接地，C1和C2取值為22pF。

2.2復位電路的設計

本設計選擇按鍵復位方式，當按下BUTTON0后，RST引腳出現高電平使單片機復位。其中C3選擇10μF電解電容，R2阻值設定位1kΩ，R3阻值設定為10kΩ。電路基本連接關系為，5V電源通過電解電容C3接電阻R1接地，C3為5μF，R1為500Ω，按鈕Button0跨接在C3上。單片機AT89C51第9腳RST，連在電容C3和電阻R1之間。當按鈕Button0按下，電容C3短路，5V接在RST上單片機復位。按鈕松開RST通過R1接地，單片機正常工作。

2.3倒計時顯示電路的設計

向交通燈倒計時秒數，共需要八位七段數碼顯示。采用靜態顯示方式過于占用I/O口資源，顯然不現實，故本設計選用四個兩位七段數碼動態顯示倒計時。在設計中統一使用7SEG-MPX2-CA共陽極數碼器件，通過查表法將值在數碼器件上顯示。其中單片機的P1口為字形碼輸入端，P2口得到低兩位為字選段輸入端，選入端高電平有效。使用端子DEFAULT與單片機P1口與P2口通過驅動相連。

2.4交通指示燈的設計

本設計中，各路通燈使用各色LED燈代替。使用紅，黃，綠三種顏色的LED燈，采用共陽極接法，當P0口輸出低電平，LED點亮。為防止LED器件被燒壞，還應在陽極與電源之間加上限流電阻，但該電阻不易過大否則導致電路驅動能力不足，在P0口輸出地點平時也不發光。在本設計中，電阻選取200Ω。此外，由于LED與單片機P0口相連，P0口無法獨自輸出高電平，所以還應該在P0口處設置上拉電阻阻排。P0.0～P0.4口分別于車行道綠燈、車行道黃燈、車行道紅燈、人行道綠燈、人性道紅燈相連接。

2.5行人中斷電路的設計

行人中斷為本設計的亮點，由于外部中斷為低電平有效，當按鈕被按下時，大地向P3.3口輸出低電平，使中斷開始響應。電路設計為5V電源通過1kΩ電阻，接到單片機P3.3，P3.3通過10μF電容接地，按鈕BUTTON1跨接在電容上。

2.6電源模塊的設計

本設計的電源模塊采用一個穩壓裝置將200V交流電轉化成5V直流電壓，首先通過變壓器將220V交流電變為18V交流電，經過整流濾波后到達穩壓器，再經過濾波后輸出為5V的直流電。該模塊電路圖見圖2，交流220V通過1A保險絲連接8W變壓器，通過橋式整流，2200μF電解電容，0.33μF陶瓷電容濾波，連接到三端穩壓器7805，在輸出端再進行濾波，接0.33μF陶瓷電容和1000μF/25V電解電容。。

2.7器件匯總

單片機AT89C511片，電阻10kΩ1只，電阻1kΩ2只，電阻200Ω10只，發光二極管（紅色）LED-RED4只，發光二極管（黃色）LED-GREEN2只，發光二極管（綠色）LED-YELLOW4只兩位七段數碼器件顯示器7SEG-MPX2-CA4只，按鈕3個，陶瓷電容10pF2只，電解電容10μF2個，排阻RESPACK-71個，8W變壓器220V/6V1只，整流橋1個，LM78051只。

3軟件的設計

本次設計中軟件主要可以分為初始化程序，數碼顯示子程序，定時中斷0服務程序，外部中斷1服務程序，定時中斷1服務程序五個部分。初始化程序的作用是設置程序各個循環參數，并且設置中斷參數，裝填定時初始值初始化堆棧。數碼顯示子程序的作用是將顯存中存放的非壓縮BCD碼送到通過遠程查表的方法送入數碼器件，在數碼器件上顯示數字。定時中斷0服務程序是這個設計的主體，主要的邏輯判斷都在這個服務程序中完成，利用定時中斷和條件轉移語句可以實現1s執行一次其中的程序。每執行一次操作，則TIME加一，利用對TIME數值的判斷就可以實現交通燈各個狀態的切換。再條件轉移語句的選擇上，因為CJNE再判斷后不會改變操作數的值，故需要累積判斷的數均使用CJNE指令。但是因為地址不能之間做CJNE指令的操作數，應先將地址內的值給A，然后再用條件轉移語句進行判斷。外部中斷1服務程序的作用關閉定時/計數器0，打開定時/計數器1。讓原來的計數循環暫停工作，開始一個10s的新運行周期。定時中斷1服務程序是本設計的亮點所在，它的功能是在原倒計時不丟失的情況下開始一個新的倒計時。當倒計時結束后可以從原來中斷的地方繼續工作。借助這個子程序，可以實現這個交通燈的人性化控制。

4結語

由于技術的尖端，單片機的應用越來越深入，目前，單片機已成為人數最多、應用最廣泛的計算機[3-5]。本設計基于51單片機設計的智能交通燈系統，實現了交通燈的數字器件動態顯示倒數，實現了行人開關交通燈的狀態功能，使交通燈更加人性化，促進了行人與汽車的和諧。該設計成本低，結構簡單，操作可靠，易于擴展。

參考文獻

[1]郭文川．MCS－51單片機原理、接口及應用[M].北京：電子工業出版社，2013.

[2]郭循釗,鄺帆,邵平,許宏科.基于單片機的多功能交通燈控制系統設計與仿真實現[J].公路交通技術,2010(01):128-131.

[3]楊兆升.城市交通流誘導系統[M].北京:中國鐵道出版社,2004.

[4]靳達.單片機應用系統開發實例導航[M].北京:人民郵電出版社,2003.

[5]白駒珩,雷曉平.單片計算機及其應用[M].四川:電子科技大學出版社,1997.

作者：翟明欣 單位：西北農林科技大學