基于Proteus與單片機的交通燈控制電路設計

城市道路錯綜復雜，相互交錯，交通燈是城市交通的重要指揮系統。交通信號燈作為管制交通流量、提高道路通行能力的有效手段，對減少交通事故有明顯效果。但是車流量是隨時變化的，而傳統的交通燈模式采用的是定時控制，反而容易造成交通堵塞。因此設計一種基于Proteus與單片機的交通燈控制系統的設計與仿真，對減少交通事故，緩解交通阻塞，提高暢通率具有很重要的現實意義．

1、系統設計方案

東西、南北兩干道交于一個十字路口，各干道有一組交通指示燈，每一個狀態方向上均有一組紅、綠燈，即一組交通指示燈都有左轉、直行、右轉3組紅、綠燈和一個黃燈，指示車輛和行人安全通行．紅燈點亮禁止通行，綠燈點亮允許通行．黃燈閃爍提示人們注意交通燈狀態即將切換．

1.1、系統硬件電路的設計

利用單片機設計應用系統應考慮在滿足設計要求的前提下，硬件電路要盡可能地簡單，最大限度地用程序設計完成系統的各項功能．因此本文以STC89C52單片機為控制核心，設計交通燈的控制系統．在該系統中STC89C52和外圍電路的各個模塊進行信息交流并且進行相應的控制，系統組成框圖如圖1所示．

圖1 ?交通燈系統組成框圖

該系統由時鐘電路、復位電路、控制系統電路、LED交通燈顯示電路、七段數碼管顯示時間電路、自動和手動按鍵控制電路等組成．主控制器采用STC89C52單片機．P1口設置紅、綠燈點亮和黃燈閃爍的功能，P0、P2口來顯示時間，P3口設置系統工作模式．用發光二極管實現交通燈的紅綠黃燈，時間的顯示則采用七段數碼管實現．

1.2、系統軟件電路的設計

1）LED交通燈顯示模塊

89C52單片機P1口對LED交通燈進行控制，在不同的狀態時控制相應的LED交通燈狀態．

2）數碼管顯示模塊

89C52單片機P0口進行時間倒計時段選，P2.0~P2.3端口進行數碼管時間顯示位選，用T2中斷定時每2ms對七段數碼管刷新一次．

3）鍵盤控制模塊

89C52單片機P3.0~P3.3口與P3.6口外部鍵盤控制交通燈自動和手動狀態及手動控制時的不同狀態進行實時掃描，進入相應的運行狀態．

2、系統工作模式

2.1、自動控制模式

本系統啟動為自動控制模式．最初為南北直行方向導通即直行為綠燈，其余為紅燈，并且數碼管從15s開始倒計時，當倒計時至8s時黃燈開始閃爍（1s完成閃爍一次），閃爍3s后，即倒計時至5s時，南北方向左轉和右轉變為綠燈，直行為紅燈；當倒計時至0s時，路口進入禁行等待狀態，即綠燈全部熄滅紅燈點亮，并且數碼管從3s開始倒計時，同時黃燈開始閃爍3s；當倒計時再次為0s，黃燈閃爍完畢后，南北方向數碼管從18s開始倒計時，同時東西直行方向導通即為綠燈，其余為紅燈，并且數碼管從15s開始倒計時，當倒計時至8s時黃燈開始閃爍（1s完成閃爍一次），閃爍3s后，即倒計時至5s時，東西方向左轉和右轉變為綠燈，直行為紅燈；當倒計時至0s時，路口進入禁行等待狀態，即綠燈全部熄滅紅燈點亮，并且數碼管從3s開始倒計時，同時黃燈開始閃爍3s；當倒計時再次為0s，黃燈閃爍完畢后，東西方向數碼管從18s開始倒計時，同時南北直行方向導通即為綠燈，其余為紅燈，并且數碼管從15s開始倒計時，以此方式循環．

2.2、手動控制模式

1）當系統工作在自動模式時，如果按下當前正在導通狀態的手動控制按鍵時，系統直接進入該導通狀態，并且南北和東西方向的數碼管均顯示99；如果按下不是當前正在導通狀態的手動控制按鍵時，系統將對當前正在導通的狀態進行3s的黃燈閃爍倒計時狀態，當倒計時結束后，系統將進入所按下的鍵的導通狀態，同時南北和東西方向的數碼管均顯示99；此時再按下其余的手動控制按鍵時，系統將進入所按下的鍵的導通狀態．

2）當系統工作在手動模式時，如果按下自動控制按鍵時，系統將對當前正在導通的狀態進行3s的黃燈閃爍倒計時狀態，當倒計時結束后，系統將進入最初的自動控制模式．

3）當系統工作時，如果系統處在南北直行方向導通時，此時南北方向的人行橫道導通，人們可以通過人行橫道穿越東西方向的人行橫道；同理如果系統處在東西直行方向導通時，此時東西方向的人行橫道導通，人們可以通過人行橫道穿越南北方向的人行橫道．

3、Proteus仿真設計

通過Proteus軟件對系統硬件設計和軟件設計結合仿真，程序代碼通過Keil編輯、編譯后生成HEX文件，然后通過點擊單片機加載程序，實現硬件與程序的結合仿真．系統仿真結果如圖2所示．

圖2 ?基于Proteus和Keil的仿真結果

本文設計的交通燈控制系統以單片機STC89S52為主控制器，利用Proteus軟件繪制硬件電路，利用Keil進行編程，然后進行整合仿真，實現了預定的功能．本系統分別在每一路，即南北和東西方向分別設有三路交通信號燈進行控制，即左轉紅綠燈、直行紅綠燈、右行紅綠燈，每個方向的三路交通燈同時運行．除此之外，本系統還設置了自動和手動兩種模式可供選擇，一般情況下，本系統在自動狀態下運行，如果在交通運行高峰時，交警就會進行疏導，在此時，交警可以將本系統切換到手動模式，對交通進行疏導，特別適合在炎熱和陰雨等不好的天氣狀況．本系統實用性較強、操作相對簡單、擴展功能較強并且成本較低、功耗小，具有非常廣泛的應用前景．