智能交通灯控制系统讲解

电路设计—时钟显示模块
（二）芯片74LS47驱动显示 74LS47是BCD-7段译码器/驱动器，是数字集成电路，用于将BCD码转化成数码块
中的数字，然后就能看到从0-9的数字。 74LS47是输出低电平有效的七段字形译码器， 这里与数码管配合使用。配合使用的驱动数码管显示倒计时电路如图3。
图3 74LS47驱动数码管显示倒计时 数码管显示电路占用了AT89C51的P0口的七个引脚，因为倒计时10S，从9S至1S 即可，所以不需要点亮笔画“dp”。电阻用作限流，防止电流过高致使数码管烧掉。
电路设计—红外检测车流量模块
2.接收电路的红外接收管是一种光敏二极管。由于红外发光二极管的发射功率 较小，红外接收二极管收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大电路。 红外系统中所用的接收电路如图5。
图5 红外光电管接收电路 接收电路中的红外接收管与电阻R15是为了完成光电转换，然后送至LM339 的反向输入口，电阻R16、R17是在同向输入的两端降压。LM393是双电压比较器， 它有两个输入端和两个输出端，一个基准电压端。其功能是比较两个电压的大 小 (用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)：当同向输入端 “+”的电压高于反向输入端“-”时，电压比较器输出为高电平；当“＋”输入 端电压低于“－”输入端时，电压比较器输出为低电平。
智能交通灯控制系统—毕业设计
• 设计任务 • 设计方案 • 电路设计 • 软件设计 • 系统调试
设计任务
1.智能交通灯采用一片AT89C51单片机和红绿灯及数码 显示。交通灯循环点亮的基本功能上,再加装模块以 根据车流量合理化地控制交通灯延迟让行，且能够 完成急救车的处理。
2,技术要求： （1）选择适当电源模块为系统供电。 （2）完成交通灯基本点亮设计。 （3）具有数码管倒计时模拟功能。 （4）设计一个可根据车流量改变基本交通灯的系统
电路设计—电源模块
本设计所需电源为+5V的工作电压，在这种小功率稳压电源中，普 遍使用的是三端稳压器。这里选用三端稳压芯片L7805CV，将220V交流 电变压为7V-8V的交流低压，经过整流滤波后的电压稳压成+5V直流电 源 ，供给电路所用。电源设计电路如图1所示。
图1 交流电变压成+5V直流电源
模块。
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设计方案
主控制器选择 电源提供方案 显示界面选择 车流控制交通灯方案
整体方案模块
主控模块 电源模块 交通灯模块 显示模块 红外模块 急救车输入模块
电路设计—主控制器
单片机AT89c51： AT89C51是一种带4K字节闪烁可
编程可擦除只读存储器的低电压，高 性能CMOS8位微处理器。
AT89C51有40个引脚，32个外部 双向I/O端口，2个外中断口，2个16位 可编程定时计数器,2个全双工串行通 信口。可以按照常规方法进行编程， 也可以在线编程，特别是可反复擦写 的Flash存储器可有效地降低开发成本。 单片机的可擦除只读存储器可以反复 擦除1000次。由于将多功能8位CPU和 闪烁存储器组合在单个芯片中， AT89C51是一种高效微控制器，为很多 嵌入式控制系统提供了一种灵活性高 且价廉的方案。
电路设计—红外检测车流量模块
为了突出交通灯是智能的，在基本功能的交通灯基础上，为该设计增 加了一个创新的功能，利用红外检测车流量，合理指挥交通灯放行。
红外系统分为发射和接收两部分
1.发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外线而不是 可见光。红外光电管发射电路如图4所示。
图4 红外光电管发射电路 红外发射电路中三极管9013起电源开关的作用，当基极应该是 高电平时，三极管呈饱和导通状态，使串接在数码管供电电路中的三 极管C-E极导通。
动态显示驱动——动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划 “a,b,c,d,e,f,g,dp ”的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极 COM增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的I/O线控制。当 单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是 哪个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通COM端电路的 控制，所以只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示 出字形，没有选通的数码管就不会亮。透过分时轮流控制各个LED数 码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。
电路设计—红外检测车流量模块
3.道路中设计的红外装置安放如图6所示。
图3.13 红外装置安放
电路设计—急救车处理
急救车使用了P3.2 /INT0（外部中断0）中断，正 常显示交通灯的情况下，是将中断口接入地线，若要 执行急救车的按键控制时，即空出P3.2 /INT0中断引 脚，此时所有交通灯显示红灯，为急救车让行。
电路设计—红绿灯模块
模拟系统中的交通灯是由发光二极管代替。发光二极管具有单向导电性。发光二极管 的特点是：工作电压很低；工作电流很小；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长。单 片机控制红绿灯系统如图2。
图2 单片机控制红绿灯系统 在单片机最小应用系统的基础上，加上模拟十字路口“L”型八个红绿黄灯串联限流电 阻R1～8=200欧姆后接于AT89C51的P1口，这样再通过单片机的软件编程实现，即可红 绿灯的基本转换功能。
中断服务程序的关键是：1.保护进入中断时的状态， 并在退出中断之前恢复进入时的状态。2.必须在中断 程序中设定是否允许中断重入，即设置EX0位。
软件设计
本系统软件采用模块化结构，由主程序﹑数码管 显示程序、延时子程序﹑交通灯子程序﹑中断处 理程序。 C语言主控模块芯片执行任务。主程序由数码 管显示、红外判断、倒计时设定、急救车判断和 红绿灯正常显示的子模块构成，中断服务和延时 子程序是总程序的基础模块。
电路设计—时钟显示模块
（一）数码管显示原理 时钟模块中采用四个共阳极数码管，而控制其显示是采用芯片
74LS47译码来实现的。SM4105共阳极数码管的某一阴极接低电平 时，相应的二极管发光，可根据字形使某几段二极管发光，所以共阳 极数码管为输出低电平有效。
LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段 码，根据LED数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两 类。结合单片机控制系统，数码管显示模块使用动态显示驱动方式。