基于单片机的交通灯控制器设计

电子基础

摘要：十字路口的通行能力取决于对交通灯控制的优劣。针对两条双向八车道道路交汇的十字路口，设计了交通灯控制器。阐述了交通灯控制器的设计方案，以AT89C52单片机为控制核心，用发光二极管（红，黄，绿）代表各个路口的交通灯，用七段数码管对转换时间进行倒计时。通过合理的方案设计及仿真分析，并最终经过实际电路验证，该控制器工作可靠，具有一定的实用价值。关键词：十字路口；交通灯；AT89C52；发光二极管引言

市交通问题越来越引起人们的重视随着社会经济的迅猛发展，车辆的拥有量越来越多，城

特别是十字路口的通行能力，交通灯起到非同一般的作用。[1]。如何保障道路通畅，交通灯的出现，使交通得以有效管制，对于交通疏导、提高也就成为研究的热点。

道路通行能力，减少交通事故具有明显效果。交通灯控制器功能强大，单片机的出现及发展，使得交通灯控制器的电路简单，

交通灯的普及度得到了提高控制方便可靠，大大降低了交通灯控制器的成本，

[2]1.。

■ 1.1 设计方案

硬件电路设计

考虑，那么，这样的方案就会有很多种，这里仅对一种最具交通灯控制器的设计需根据每个路口的具体情况进行

代表性的方案进行阐述。即，功能最完整的十字路口的交通灯设计。图图[3]。每侧的四个车道中，左侧车道为左转车道，中间两个

1是两条双向八车道道路交汇的十字路口示意该路口之前根据自己所要去的方向提前驶入相应的车道。

车道为直行车道，右侧车道为右转车道。所有车辆需在进入

1.1.1 交通灯工作状态说明

若标号相同则表示其工作状态一致。A南北路口上方的八盏交通灯分别用指的是左转信号灯，A、B、C进行标注，

B的八盏交通灯分别用指的是直行信号灯，CE指的是直行信号灯，FD、E、指的是右转信号灯。东西路口上方共八盏交通灯分别用G、H指的是右转信号灯。四个路口两侧F进行标注，D指的是左转信号灯，工作状态一致。本方案中，假设进行标注，若标号相同则表示其辆随时放行）。

C、F一直为绿灯（右转车

1.1.2 交通灯工作状态转换方法

向平时的车流量来设定，若南北直行用工作状态东西和南北方向的放行时间的长短是依据路口的各个方

西方向的车辆左转用工作状态S3表示，南北方向的车辆左转用工作状态S2表示，东西直行用工作状态S1表示，东

S4表示，则各个

状态保持的时间之间有严格的对应关系。图1 双向八车道交汇十字路口示意图图2 十字路口八个标号交通灯工作状态示意图www�ele169�com󰀁󰀁|󰀁󰀁69

电子基础 T-S1-S2=T-S3 T-S2=T-S4 (1) T-S1=T-S3 (2)我们可以依据上述的标准来改变车辆的放行时间。假设(3)180s态的跳转情况示意图如图为一个周期，八个标号的信号灯在一个周期内四种状■21.2.1 交通灯控制器总体框图 1.2 交通灯控制器硬件电路所示：电路，复位电路，数码管时间显示电路和红黄绿三色灯显示本系统以单片机AT89C52为核心，由晶振电路，强通电路几部分构成。其中晶振电路主要为系统运行提供一个统一的时间基准，强通电路用于紧急情况下道路在某个方向的强制通行，复位电路则为系统提供初始化操作。由红、黄、绿三色发光二极管模拟交通信号灯，数码管显示电路显示信号灯出现的时间。系统的总体框图如图3所示。

图1.2.2 交通灯及时间显示电路

3 交通灯控制器总体框图用来传达信息直接指挥交通的。在该控制器中，信号灯采用在交通灯控制系统中，信号灯的变化和时间的显示，是

红、黄、绿三种颜色的发光二极管来代替信号灯。由单片机模拟路灯显示电路如图的P0口控制，当某一端口为低电平时，相应的二极管发光。

4所示。图4 模拟路灯显示示意图70󰀁󰀁|󰀁󰀁电子制作󰀁󰀁󰀁󰀁2017年11月

驱动器每一个方向时间的显示，74LS47接收单片机P1由两个口（东西方向）、P2LED七段数码管实现。北方向）的信息，译码后，再驱动数码管显示时间。图口（南为时间显示电路。52.软件设计个状态，状态根据交通灯控制器的设计方案，交通灯的转换过程有四禁止通行；状态S1， 南北方向允许直行，东西方向红灯亮，状态S3， 东西方向允许直行，南北方向禁止通行；状态S2， 南北车辆左转，其余方向车辆禁行；S4， 东西方向车辆左转，南北方向禁止通行。红绿灯显示转换流程图[4]如图6所示。 图3.仿真结果

5 时间显示电路理图进行仿真采用Proteus[5]，系统各项功对电路原

仿真电路图如图能都达到了预期的设计要求。

4.结束语

7所示。

芯片为核心设计了交通灯控制

论文以单片机AT89C52

器，黄，绿）代表各个路口的交通

使用发光二极管（红，

灯，用七段数码管对转换时间

进行倒计时。采用按键模拟强通电路。经过模拟仿真及实际 图6 红黄绿灯显示转换电路焊接调试，该控制器实现了设计要求，各方向红黄绿灯转换流畅。该系统为方便观看并考虑到现实情况，用数码管又减少了系统实现的复杂度。该设计性价比高，具有一定的

与LED灯分别显示时间与提示信息，既满足系统功能要求，实用价值。

（下转第82页）

电子基础故障，第11个灯断路，由于该列发光二极管为串联，所以无法把排在前面的无故障灯点亮。实验中通过短接第11个红灯可以实现前10个红灯的点亮，证实了前述故障诊断。电源控制板。4.厕所有无人显示器维修方案修单元并替换维修：将其打开；5.结论若厕所有无人显示器出现故障，按以下步骤确认最小维（1）断开厕所有无人电源，拆下厕所有无人显示器并（2）将万用表调到二极管档，红黑表笔接在坏点对应内部电路的焊点短路，断路造成的。本文通过对现有故障厕所有无人显示器通电实验并进行故障分析，对厕所有无人显和更换，降低了成本，提升维修效率。参考文献高速动车组厕所有无人显示器系统故障主要是由于其示器频发故障进行总结归类，并提出最小单元维修方案。通过该维修方案，可以自行对列车厕所有无人显示器进行检修的两端，若发光二极管不亮，则该发光二极管本身损坏，若显示板上坏点数量较多且影响到厕所有无人的正常显示，则更换显示板；

（3）若颜色显示错误，则在错误发光二极管附近用万

＊ [1]马飞.一种高铁LED阵列显示系统设计[J].信息通道.2017，＊ [2]宋成中，康瑞珂.TKCZ型客车厕所有无人显示装置＊ [3]罗中华.LED信息显示屏系统的设计[D].南昌：南昌大学，＊ [4]张邦成，王奕龙，高智.轨道车辆车厢LED照明系统故障机理分析[J].2014，25(06)：53-57.2008.

[J].1996,34(01)：32-34.(02)：71-72.

用表二极管档测试，一般为红黄两灯焊点短接，若显示板上坏点数量较多且影响到厕所有无人的正常显示，则更换显示板；

（4）在确保显示板正常情况下依然出现故障，则更换

（上接第82页）

参考文献＊ [1]赵文秀.城市多功能智能交通路口系统的研究[D].辽宁工业大学,2015.

飞.智能交通控制信号系统设计[J].科技展望,2016,26(21):179. ＊ [2]苏亚囡,任培河,冯

＊ [3]杨洁,叶晶晶,刘海民.基于STC89C52RC十字路口交通灯的设计[J].电子测试,2016,(19):14-16.邮电出版社，2016.

＊ [4]张毅刚.单片机原理及

接口技术[M].北京：人民于Proteus的单片机电路师,2008,34(11):23-24+67.

＊ [5]叶建波,朱双东.基的虚拟仿真[J].电子工程

图7 交通灯控制器仿真电路图82󰀁󰀁|󰀁󰀁电子制作󰀁󰀁󰀁󰀁2017年11月