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基于 STC90C51单片机的交通灯设计

1、设计题目

基于 STC90C51单片机的智能交通灯设计

2、设计要求

2.1、系统功能

（1）按照交通规则，控制宝田路和前进路方

向及其人行道的交通信号灯（红﹑黄﹑绿）的通断。

（2）设置信号灯的通断时间。

（3）可人工干预，使交通信号灯开启不同模式。

2.2、性能参数：

（1）电源： 5VDC

（2） LED灯电流： 10mA

（3）定时时间： 10s-200s

3、总体设计

根据系统功能和设计要求，系统采用单片机控制

的方案，基于HC6800S开发板，由STC90C51，74HC573，交通灯模块，动态数码显示管以及4*2

独立按键组成。

3.1 系统工作原理

在十字路口，分为宝田路和前进路，正常情况下，

在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，

持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁

行方向对换。其具体状态如下：?

（ 1）普通模式：

状态一：宝田路通行阶段（宝田路及其人行道

亮绿灯 30 秒、前进路及其人行道亮红灯30 秒）；

状态二：黄灯阶段（宝田路和前进路亮黄灯 5 秒、两侧人行道亮红灯 5 秒）；

状态三：前进路通行阶段（前进路及其人行道

亮绿灯 30 秒、宝田路及其人行道亮红灯30 秒）；

状态四：黄灯阶段（宝田路和前进路亮黄灯 5 秒、两侧人行道亮红灯 5 秒）；

返回到状态一。

（2）高峰期模式（设宝田路为主干道）：

按下按键 2（ key2），开启高峰期模式；

状态一：宝田路通行阶段（宝田路及其人行道

亮绿灯 60 秒、前进路及其人行道亮红灯30 秒）；

精心整理

状态二：黄灯阶段（宝田路和前进路亮黄灯 5 秒、两侧人行道亮红灯 5 秒）；

状态三：前进路通行阶段（前进路及其人行道

亮绿灯 30 秒、宝田路及其人行道亮红灯30 秒）；

状态四：黄灯阶段（宝田路和前进路亮黄灯 5 秒、两侧人行道亮红灯 5 秒）；

返回到状态一；

按键 2 释放，回到普通模式。

（3）紧急模式：

按下按键 1（ key1），开启紧急模式，所有道路及其人行道均红灯亮，数码管不显示。释放按键1，回到普通模式。

3.2? 单片机交通控制系统的功能要求 ?

本设计能模拟基本的交通控制系统，用红绿黄

灯表示禁行，通行和等待的信号发生，还能进行倒

计时显示，通行时间调整功能和紧急情况全面禁

行。 ?

（1）倒计时显示 ?

倒计时显示可以提醒驾驶员在信号灯灯色发生

改变的时间、在“停止”和“通过”两者间作出合

适的选择。驾驶员和行人普遍都愿意选择有倒计时

显示的信号控制方式，并且认为有倒计时显示的路

口更安全。倒计时显示是用来减少驾驶员在信号灯

色改变的关键时刻做出复杂判断的一种方法，它可

以提醒驾驶员灯色发生改变的时间，帮助驾驶员在“停止”和“通过”两者间作出合适的选择 ?。?

（2）时间的设置 ?

本设计中对时间进行了人为控制设置，正常情

况下宝田路和前进路的绿灯通行与红灯禁行时间均

设置为 30 秒、黄灯等待时间设置为 5 秒。假设前进路为主干道，考虑到主干道在上下班高峰期车流量

和人流量较大，人为增加开关K2。当 K2 开启时，主干道前进路上绿灯通行时间和宝田路上的红灯禁

行时间更改为 60 秒，其余设置均不变；当 K1 关闭时，又恢复正常情况下的时间设置。

（3）紧急情况全面禁行

本设计中在紧急情况下增加了全面禁行状态，

增加开关 K1。当 K1 开启时，宝田路和前进路及其

各自人行道均量红灯禁行；当K1关闭时，交通灯恢复正常状态。

4、详细设计—硬件设计

为了实现本设计要求的具体功能，选用STC90C51 单片机及外围器件构成最小控制系统，10 个发光二极管分别分成两组红黄绿和两组红绿灯构成信号灯

指示模块， 4 个 LED动态数码管构成各个方向倒计

时显示模式，两个按键分别用来设置高峰期模式和

紧急模式。

4.1、单片机系统设计

单片机设计交通灯控制系统，可用单片机直接

控制信号灯的状态变化，基本上可以指挥交通的具

体通行，当然，接入LED数码管就可以显示倒计时以提醒行使者，更具人性化。

单片机上电后，系统进入正常工作状态，执行交通灯状态显示控制，同时将时间数据倒计时输入到 LED数码管上实时显示。

HC6800S整体结构视图：

STC90C51内部结构图：

STC90C51芯片引脚图：

4.2、LED数码管显示屏设计

LED动态数码管的显示原理为：

2 位 8 段数码管电路采用“共阳”连

接驱动代码，如右图所示。

段码和位码，段码即段选信号 SEG，它负责数码管显示的内容，图中 a~g、dp组成的数据（a 为最低位，

dp 为最高位）就是段码。位码即位选信号DIG，它决定哪个数码管工作，哪

个数码管不工作。LED数码管显示代码表如下表所示：

显示数值dp,g,f,e,d,c,b,a 代码

0 01111111 0x3f

1 00000110 0x06

2 01011011 0x5b

3 01001111 0x4f

4 01100110 0x66