基于STC89S52的智能交通灯控制系统的设计与应用

十字路口的交通干道为南北和东西两个方向，各路口均有红黄绿交通信号灯以及显示通行/停止倒计时时间的数码管。交通灯控制系统的功能如下：

1）信号灯和数码管的工作过程为：南北方向红灯亮20秒（数码管从20倒计时），东西方向绿灯亮17秒（数码管从17倒计时），接着黄灯闪烁3秒（数码管从3倒计时）；在黄灯变为0秒时，东西方向的红灯亮30秒（数码管从30倒计时），则南北方向绿灯亮27秒（数码管从27倒计时），接着黄灯闪烁3秒（数码管从3倒计时）；在黄灯为0秒时，南北方向红灯亮20秒，则东西方向绿灯亮17秒，依次类推。

2）南北和东西方向的通行时间可用按键分别调整（增加或者减少）；

3）根据实际车流量可以设置三个不同工作时段，分别为“忙”、“不忙”和“闲”，三个时段的南北和东西方向的交通灯的时间是不一样的，“忙”的时间大于“不忙”，“不忙”的时间大于“闲”；

4）三个时段通过串口通信设置，串口通信数据格式为两个字节，前一个字节表示地址，后一个字节表示时段。地址字节为0x01、0x02、0x03等，分别表示不同小组的地址。时段字节为：0x00、0x01和0x02，分别表示不同时段，即“闲”、“不忙”和“忙”。例如传输数据0x01，0x00时，表示第一组的“闲”时段。

1、系统硬件设计

整个系统主要由主控中心-宏晶科技STC89S52单片机和复位电路、时钟电路、信号灯控制显示电路、数码管控制显示电路及按键控制电路等功能模块组成，系统硬件框图如图1所示。

图1  交通灯控制系统的硬件电路结构框图

复位电路和时钟电路为通用电路模块，晶振频率为11.0592MHz。

信号灯控制显示电路如图2所示，采用单片机P1口中的P1.0~P1.5控制12个发光二极管模拟实际交通信号灯。其中，P1.0~P1.2分别控制南北方向的红灯、黄灯和绿灯，P1.3~P1.5分别控制东西方向的红灯、黄灯和绿灯。所有信号灯采用共阳极的方式连接，即当P1.0~P1.5相应端口输出低电平时，对应的发光二极管点亮，指示相应的交通状态。

图2  信号灯控制显示电路图

采用4位七段数码管显示通行/停止倒计时时间，数码管控制显示电路如图3所示。数码管的8段段码与单片机P0端口连接，4位位码与单片机端口（A1~A4）经三极管反相后相连接。通过分时轮流控制各位数码管的位码，使各位数码管轮流受控动态显示数字。由于数码管为共阴极连接，段码和位码高电平有效。

图3  数码管控制显示电路图

功能按键电路如图4所示，有三个按键，S1、S2和S3，分别与单片机P2.0~P2.2端口连接。按键的主要功能是手动调整通行时间。具体为：S1用于通道的切换，按1次为调整南北方向通行时间，按2次为调整东西方向通行时间，按3次退出时间调整；S2用于增加通行时间，每按一次通行时间增加1S；S2用于减少通行时间，每按一次通行时间减少1S。当然，时间的调整步长可以是其他任意值，如5s或10s。通行时间设置有最长时间值和最短时间值。

图4  功能按键电路图