51单片机交通灯设计.

摘要

交通信号灯是交通信号中的重要组成部分，是道路交通的基本语言，是为了加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具。适用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信号控制机控制，指导车辆和行人安全有序地通行。交通信号灯由红灯（表示禁止通行）、绿灯（表示允许通行）、黄灯（表示警示）组成。分为：机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制技术日益更新。接下来将介绍基于单片机控制的交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机80C51和芯片74LS245为中心器件来设计交通灯控制系统。、

关键字：单片机，信号灯，控制

前言

道路交通信号灯是交通安全产品中的一种类别，是为了加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具。适用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信号控制机控制，指导车辆和行人安全有序地通行。

最早的时候只有红、绿两种颜色，后来经过改良后，增加了一盏黄色的灯，红灯表示停止，黄灯表示准备，绿灯则表示通行。之所以采用这三种颜色，一方面是三原色，其他颜色也是在此基础上调出来的，另一方面，用这三种颜色作为交通讯号也和人们的视觉结构和心理反应有关。

人的视网膜含有杆状和三种锥状感光细胞，杆状细胞对黄色的光特别敏感，三种锥状细胞则分别对红光、绿光及蓝光最敏感。由于这种视觉结构，人最容易分辨红色与绿色。虽然黄色与蓝色也容易分辨，但因为眼球对蓝光敏感的感光细胞较少，所以分辨颜色，还是以红、绿色为佳。

交通信号灯是交通信号指挥中的重要组成部分，是道路交通的基本语言。交通信号灯由红灯（表示禁止通行）、绿灯（表示允许通行）、黄灯（表示警示）组成。分为：机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯。广泛用于公路交叉路口，弯道、桥梁等存有安全隐患的危险路段，指挥司机或行人交通，促进交通畅通，避免交通事故和意外事故发生。

图1-1.系统硬件构成模块

1．2．1功能概述

本设计由中断系统、单片机、LED数码显示模块和按键等构成。单片机是集成的IC芯片AT89C51单片机，只需根据实际选型。其他部分都需要根据应用要求和性能指标自行设计。

硬件结构整体框图：

上图电路为交通灯控制系统的具体电路图，在东南西北四个方向的LED指示灯，代表四个方位的交通信号灯。

设计中交通灯控制规则如下：

(1)每个街口有左拐、直行、红灯、绿灯四种指示灯。每个灯有红、绿、黄三种颜色。

(2)共有四种通行方式：

1、①、道路通行方式一时，此时东西方向车辆可以直行；南北路口车辆禁止直行，人行可通过；各个路口车辆均可右拐

②道路通行方式二时，此时东西南北方向车辆均禁止直行；东西路口车辆可以左拐；各个路口车辆均可右拐，人行可通过。

③道路通行方式三时，此时南北方向车辆可以直行；东西路口车辆禁止直行，人行可通过；各个路口车辆均可右拐。

④道路通行方式四时，此时东西南北方向车辆均禁止直行；南北路口车辆可以左拐；各个路口车辆均可右拐，人行可通过。

2、有倒计时时间显示时间，红绿灯切换提前5秒亮黄灯提示。

3、紧急情况时，所有路口均亮红灯，禁止所有普通车辆通行，人行道显示禁止通行。数码管显示‘no’字样。

一、硬件部分

1.系统硬件构成模块:

2.硬件介绍

（1）80C51引脚图以及引脚功能介绍

80C51单

片机

I/0口 扩展 LED 数码管显示

中断系统

复位电路

这40根引脚大致可分为：电源（V CC、V SS、V PP、V PD）、时钟（XTAL1、XTAL2）、I/O口（P0~P3）、地址总线（P0口、P2口）和控制总线（ALE、RST、、、）等几部分。它们的功能简述如下：

1．电源

Vcc（引脚号40），芯片电源，接+5V；Vss（引脚号20），电源接地端。

2．时钟

XTAL1（引脚号18）内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶振的一个引脚。当采用外部振荡器时，此引脚接地。

XTAL2（引脚号19）内部振荡器的反相放大器输出端，是外接晶振的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。

3. 控制总线

（1）ALE/（引脚号30）: 正常操作时为ALE功能（允许地址锁存），用来把地址的低字节锁存到外部锁存器。ALE引脚以不变的频率（振荡器频率的1/6）周

期性地发出正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟信号或用于定时。但要注意，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。ALE端可以驱动（吸收或输出电

流）8个LSTTL电路。在8751单片机EPROM编程期间，此引脚接编程脉冲（功能）。

（2）（引脚号29）：外部程序存储器读选通信号。在从外部程序存储器取指令（或数据）期间，在每个机器周期内两次有效。可以驱动8个LSTTL电路。

（3）RST/VPD（引脚号9）：复位信号输入端。振荡器工作时，该引脚上持续2个机器周期的高电平可实现复位操作。此引脚还可接上备用电源。在Vcc掉电期间，

由向内部RAM提供电源，以保持内部RAM中的数据。

（4） /Vpp（引脚号31）：为内部程序存储器和外部程序存储器的选择端。当为高电平时，访问内部程序存储器（PC值小于4K）；当为低电平时，访问外部程序存储器。对于87C51单片机，在EPROM编程期间，此端为21V编程电源输入端。

4. I/O线

（1）P0口（引脚号32~39）：单片机的双向数据总线和低8位地址总线。在访问外部存储器时实现分时操作，先用作地址总线，在ALE信号的下降沿，地址被锁存；

然后用作为数据总线。它也可以用作双向输入/输出口。P0口能驱动8个LSTTL负载。

（2）P1口（引脚号1~8）：准双向输入/输出口，它能驱动4个LSTTL负载。

（3）P2口（引脚号21~28）：准双向输入/输出口。在访问外部存储器时，用作高8位地址总线。P2口能驱动4个LSTTL负载。

（4）P3口（引脚号10~17）：准双向输入/输出口，它能驱动4个LSTTL负载。P3口的每一引脚还有另外一种功能：

P3.0——RXD：串行口输入端

P3.1——TXD：串行口输出端