摘要：
該文引入了交通燈的系統設計和系統控制計劃，此計劃設計的交通燈控制系統是基於單片機的。本系統採用MSC-51系列單片機AT89S51為中心器件來設計交通燈控制器。本系統具有適用性強、操作簡單、擴展功用強等優點。
關鍵詞：
單片機；交通燈
1 控制器軟件設計
1.1 交通管理計劃概述
設在十字路口，分為東西向和南北向，在任一時辰只要一個方向通行，另一方向禁行，持續一定時間，經過短暫的過渡時間，將通行禁行方向對換。
經過詳細的路口交通燈狀態的演示剖析我們能夠把這四個狀態歸結如下：
1）東西方向紅燈亮，同時綠燈滅，南北方向黃燈滅，同時綠燈亮，倒計時10秒。此狀態下，東西向制止通行，南北向允許通行。
2）東西方向紅燈亮，南北方向黃燈閃亮，倒計時5秒。此狀態下，除了曾經正在通行中的其他所以車輛都需等候狀態轉換。
3）南北方向紅燈亮，同時綠燈滅，東西方向黃燈滅，同時紅燈亮，倒計時10秒。此狀態下，東西向允許通行，南北向制止通行。
4）南北方向綠燈滅，同時黃燈閃亮，東西方向紅燈亮，倒計時5秒。此狀態下，除了曾經正在通行中的其他所以車輛都需等候狀態轉換。
為了滿足車流的變化該設計能夠人為的增加或者減少紅綠交通燈通行時間，由此設置了兩個按鈕。P2.0口用來增加通行時間（在10秒的根底上），P2.1口用來減少通行時間（在10秒的根底上）。這個功用極大地增加了此交通系統在應用中的適用性同時也在很大水平上儉省了在交通燈系統更新中的破費。
而為了應對緊急狀況，如救護車，消防車，警車以及嚴重交通事故，該交通燈系統設置了三個人為強迫轉換按鈕。三個按鈕開通時，分別會輸出高電平到P2.2，P2.3，P2.4口；P2.2口信號設定為東西口為紅燈，南北向為綠燈，制止東西向交通流，准許南北向交通流經過；P2.3信號會設定東西口為綠燈，南北口為紅燈，制止南北向交通流，准許東西向交通流經過；P2.4口信號設定為東西向及南北向均為紅燈，制止一切交通流，以應對十字路口嚴重交通事故。當啟動人為強迫功用時，倒計時數碼管不再顯現倒計時，而是全部熄滅以警示眾人。
1.2 系統工作原理
1.2.1 普通形式工作原理
在沒有強迫按鈕按下，系統處於普通形式。普通形式總共有四個狀態，以東西口為例，四個狀態分別為紅燈、黃燈、綠燈及左轉、黃燈。普通形式工作原理就是以這四個狀態為週期，循環工作。以東西向為例，經過P0口輸出先給東西口亮紅燈，再給P1及P3口輸出，動態顯現紅燈倒計時，之後不時調用顯現子程序，直到紅燈倒計時為零；接着經過P0口輸出，使東西向黃燈亮起，同樣動態顯現黃燈倒計時，直到零；然後經過P0口輸出，使東西向綠燈以及左轉燈亮起，顯現倒計時到零；最後經過P0輸出，使東西向黃燈亮起，再倒計時到零；這樣，就完成了一個週期的顯現控制，程序將跳轉回到給東西向亮紅燈處，循環執行。同時，由於交通流一日千里的發作着改動，能夠依據需求來改動通行時間，經過P2口輸出經過P0口，從而改動顯現的時間。
1.2.2 緊急形式工作原理
可供選擇的緊急形式有三種。當十字路口發作嚴重交通事故時，需求把兩邊交通都關斷，這時，可開啟開關5，就會輸出高電平到P2.4，單片機處置後，會輸出信號到P0口，使東西向與南北向均亮起紅燈，同時調用顯現程序，使顯現數碼管全部熄滅。當事故解除，開啟返回開關7時，程序會回到主程序，重新進入普通形式。開關4會使P2.3輸入為高電平，單片機處置後，會使東西向亮起紅燈，南北向亮綠燈，只准許南北向通行，同樣數碼管會全部熄滅，危殆狀況解除後，同樣回到主程序，繼續執行普通形式。開關3會使P2.2輸入為高電平，單片機處置後，會使南北向亮起紅燈，東西向亮綠燈，只准許東西向通行，同樣數碼管會全部熄滅，危殆狀況解除後，同樣回到主程序，繼續執行普通形式。
在單片機不時執行主程序，以普通形式控制交通流的時分，它會不時的掃描P2.2，P2.3以及P2.4口，以檢查能否有緊急狀況發作，當三個端口有緊急信號呈現，單片機就會跳出主程序，執行相應的緊急信號程序。
2 系統硬件銜接電路
系統硬件電路局部將分為以下幾局部來引見，分別是主面板電路，供電電源電路，單片機系統的時鐘電路，單片機系統的復位電路，數碼管顯現電路，信號燈控制電路，車輛檢測電路等。
2.1 主面板電路
系統採用5V直流穩壓電源供電，供電電壓為+5V。
系統復位電路採用的是開關復位的方式，能夠人工對單片機停止復位操作。同時，單片機上電時，電容的存在會使得復位引腳的電壓維持在高電位超越兩個週期，系統會自動復位；而按下復位開關，系統就可人工復位。
振盪電路運用的是12MHz的石英晶振，即單片機的主頻為12MHz，一個機器週期為12個時鐘週期，所以它的機器週期為1?s，這位定時器初值的計算帶來了便當。
兩個路口的12個發光二極管每六個為一組，作為東西向，南北向的兩組交通燈，每個發光二極管串聯一個1kΩ電阻，以灌電流方式，銜接到單片機P3口和P1口，當單片機P3和P1口的某個口輸出為低電平常，相應的發光二極管亮起，表示相應的信號燈亮起。
2.2 5V直流穩壓電源電路
該單片機由5V直流穩壓電源停止供電。
5V直流穩壓電壓工作原理：220V交流電經變壓器，從副邊輸出為9V交流電。9V交流經整流橋整流，電容濾波，被加到三端集成穩壓器7805上，經7805後輸出5V直流，直流輸出後經電容濾波，濾去其中高頻重量以及低頻重量，最後輸出5V直流電用於單片機系統供電。
2.3 單片機系統時鐘復位電路
ATMEL公司消費的AT89S51單片機它是硬件電路的中心局部，時鐘電路晶振運用12MHz，復位電路採取按鍵復位方式。
2.4 單片機數碼管顯現電路
顯現電路採用8個共陽數碼管，P1口作為數碼管的輸入，P0.4、P0.5、P0.6 P0.7分別控制東西南北四路數碼管的位選端C1，C2，C3，C4。
3 結論
本設計的重點在於處理交通燈時間固定、缺乏靈敏性不能依據一日千里的車流變化適時改動以及缺乏緊急情況應對才能這兩項缺陷。
傳統交通燈時間固定，不能依據車流量的變化來調理時間，只能經過不時的改換系統來完成，這樣做不但耗時耗力、還會糜費大量的財力物力。
另一方面，傳統交通燈缺乏緊急情況應對才能。當交通路口發作交通事故時，交通燈不能第一時間做出反響來處置交通流；此外，關於緊急車輛，交通燈也無法停止反響來應對緊急狀況。這樣是很致命的，由於缺乏緊急狀況應對才能，極有可能使得緊急狀況變得複雜以至可能危及生命。
本設計主要處理的是交通燈上述兩項缺陷。
針對交通燈時間固定的問題，本系統能夠經過手動調理來增加或者是減少紅綠燈時間以滿足車流量不時變化的需求，從而不但延長了此係統的運用壽命對工作人員的運用請求很低，而且還儉省大量的財力物力。
針對交通燈缺乏緊急狀況應對才能的問題，該系統增設了緊急形式。當交通路口發作嚴重交通事故或者路口有消防、救護等緊急車輛時，交通燈能夠做出相應的響應，讓緊急車輛優先經過，從而儘可能將可預見的損失減小到最小的水平。於此同時，在停止一系列的緊急操作時，相應的系統的數碼管顯現局部會全部熄滅，來通知路口的司機，路口有緊急狀況發作。
本系統以一塊AT89S51單片機為中心，充沛應用單片機I/O口，來完成對交通燈路口的交通流控制。
系統有兩種工作形式：普通形式與緊急形式。
普通形式每個路口一個週期的顯現狀態依次為為：紅燈10s，綠燈5s，黃燈5s，紅燈10s，綠燈5s如此重複。紅綠燈所設置的初始時間並不是不能夠改動的，它能夠依據實踐需求來改動以滿足實踐的需求。在每個狀態，數碼管都會顯現信號燈倒計時，以提示司機信號燈轉換剩餘時間。
緊急形式下，能夠做出三種以為強迫措施：東西向，南北向都亮紅燈，該交通路口制止通行；東西向亮紅燈，南北向亮綠燈，東西向制止通行，南北向車輛通行；東西向亮綠燈，南北向亮紅燈，東西向車輛通行，南北向車輛制止通行。緊急形式下，數碼管會恆定全部熄滅，以提示司機緊急狀況的發作。直到緊急狀況解除，數碼管才會回到普通形式。
該系統充沛思索到傳統交通燈信號燈時間固定，應對緊急狀況性能不佳等問題，並對這些問題停止了處置。因而，在交通控制效率以及緊急狀況處置等方面，該交通燈控制系統要優於當前的傳統交通燈控制系統。
摘 要：
本文分析了現代交通控制與管理問題的現狀，根據城市交通的實際情況，闡述了交通燈數字控制系統的工作原理，給出了一種簡單實用的城市交通燈數字控制系統的電路設計方案。
關鍵詞：
交通燈論文
路口的交通燈是城市用於緩解交通秩序的重要手段之一，同時它還可以監測城市交通狀況，實現實時監控。當前的交通燈控制和交通管理的綜合管理系統是現代交通指揮控制的重要組成部分，對於提高交通的流通度發揮着重要的作用。要想加強交通燈的自動化控制，實現數字化監控和管理，就必須具有一個科學的交通燈控制電路設計。無論是哪個地區或城市，紅燈亮表示該道路禁止通行，黃燈亮表示停車，綠燈亮表示允許通行。交通控制燈的主要作用就是實現十字路口紅、黃、綠三色交通信號燈的自動化控制，從而指揮十字路口各個車量個行人的正常通行。
一、交通燈的工作原理
本次電路設計的核心採用AT89C51，採用CD4511譯碼器控制數碼管顯示數字，再加上一塊74LS14反相器防止按鍵過抖影響監測的準確程度。而該設計採用AT89C51芯片，使得線路更加趨向於智能化、自動化、準確化，同時還可以降低設計成本，提高線路的可靠性。為了形象的模擬出交通燈的`實際效果，我們採用三基色發光管代替交通燈，更加簡單，容易實現，而且不需要採用另外的擴展I/O口。當核心AT89C51上電覆位之後，首先要給它進行重置，使得該核心的四周指示燈全亮，同時LED上應該顯示為0.當準備工作完畢之後，準備開始。當按下開始鍵之後，系統將會開始運行，並運行相關程序。當南北方向時紅燈亮，東西綠燈亮持續5S，緊接着南北綠燈亮，東西綠燈閃亮2S，在緊接着南北紅燈亮，東西黃燈持續亮2S，延時1S後東西紅燈亮，這時候東西向交通燈同先前的南北交通燈，然後系統將會重複此過程。當按下停止按鈕之後，交通燈將會全部熄滅，等待其他的命令或是再次開始。
（1）如果按一下開始按鍵，那麼信號燈就會開始循環工作；
（2）如果按一下停止按鍵，那麼信號燈就會停止工作，信號燈也會全部熄滅；
（3）三基色發光管的連接如上圖所示，圖中的奇數口代表的是紅色交通燈，相反偶數則代表綠色交通燈，而二者同用的時候則指示燈顯示為黃色。如果只有奇數的接口顯示為1的時候，交通燈顯紅色；如果只有偶數的接口顯示1的時候，交通燈顯示為綠色；當兩個接口都顯示1的時候，則交通燈顯示為黃色。
（4）本次設計的交通燈，紅燈亮的時間是9S，綠燈持續5S，閃亮2S，黃燈持續2S。
二、系統電路主要模塊分析
1、消抖電路
在單片機系統運行的過程中，按鍵是主要操作工具，通過按鍵操作還可以實現單片機的數據收集處理以及命令的下達。當鬆開或是按下按鈕之後，只需要向單片機的CPU輸入0或是1電平，則單片機會受到相應的信號進行以下的操作。二無論怎樣操作都會使得按鈕發生稍微抖動，儘管抖動的時間很短，但是如果對於抖動不進行有效處理的話，那麼就會影響系統運行的準確程度。因此，需對按鈕進行去抖動處理。為了有效消除抖動我們經常是利用反相器集成電路來進行按扭的抖動消除的。
2、振盪、時鐘電路
振盪、時鐘電路時單片機運行的核心，也是交通燈電路系統的具有重要作用的模塊之一。為了保證時鐘模塊頻率的穩定準確，保證其有條不紊的工作，提高單片機的運行效率，一定要保證時鐘電路的質量。本次交通燈將通過利用AT89C51，確保放大器輸入、輸出端的正常運轉。另外要嚴格控制對外接電容的電容大小，否則將會影響振盪頻率的高低、振盪器工作的穩定性、起振的難易程度和温度穩定性。
3、復位電路
根據電路的應用要求和設計的方案，對於交通燈的電路設計必須配有復位電路，方便復位操作的進行。通常狀況下，復位操作主要有兩種基本形式，一種是上電覆位，一種是上電或開關復位。而本設計則將採用上電或開關復位。當上電或開關復位的電源接通之後，單片機以及交通燈電路設計系統就會復位，而在系統運行期間也會讓單片機進行復位。
驅動顯示電路
為了更好的使得交通燈的燈光顯示更加明顯，本次交通燈電路設計將採用LED數碼管進行顯示，一般狀況下，我們採用的是8字型的數碼管，數碼管上的數字與LED管的發光程度有着密切的關係，為了使交通燈和數碼進行準確的結合，我們將實行亮暗組合。本次設計我們將採用七段碼譯碼器CD4511BCD碼來驅動LED顯示器，這種譯碼器既可以實現BCD轉換，消除一些鎖存的控制，還可以實現顯示器的正常運行，直接對於顯示器進行驅動。
三、結語
加強交通控制的主要目的無非是努力使道路的交通運行處於最佳的狀態，為了實現這個目的，就應該制定出科學高效的交通控制系統，最大限度的保證交通流運動的連續性。加強交通控制，實行交通燈控制可以有效的改善原有的交通秩序，提高交通的安全性，還可以減少交通的延誤，降低污染程度，從而降低能耗，保護環境。
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