城市道路錯綜復雜，相互交錯，交通燈是城市交通的重要指揮系統(tǒng)。交通信號燈作為管制交通流量、提高道路通行能力的有效手段，對減少交通事故有明顯效果。但是車流量是隨時變化的，而傳統(tǒng)的交通燈模式采用的是定時控制，反而容易造成交通堵塞。因此設(shè)計一種基于Proteus與單片機的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真，對減少交通事故，緩解交通阻塞，提高暢通率具有很重要的現(xiàn)實意義.

1、系統(tǒng)設(shè)計方案

東西、南北兩干道交于一個十字路口，各干道有一組交通指示燈，每一個狀態(tài)方向上均有一組紅、綠燈，即一組交通指示燈都有左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)3組紅、綠燈和一個黃燈，指示車輛和行人安全通行.紅燈點亮禁止通行，綠燈點亮允許通行.黃燈閃爍提示人們注意交通燈狀態(tài)即將切換.

1.1、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計

利用單片機設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)考慮在滿足設(shè)計要求的前提下，硬件電路要盡可能地簡單，最大限度地用程序設(shè)計完成系統(tǒng)的各項功能.因此本文以STC89C52單片機為控制核心，設(shè)計交通燈的控制系統(tǒng).在該系統(tǒng)中STC89C52和外圍電路的各個模塊進行信息交流并且進行相應(yīng)的控制，系統(tǒng)組成框圖如圖1所示.

圖1 交通燈系統(tǒng)組成框圖

該系統(tǒng)由時鐘電路、復位電路、控制系統(tǒng)電路、LED交通燈顯示電路、七段數(shù)碼管顯示時間電路、自動和手動按鍵控制電路等組成.主控制器采用STC89C52單片機.P1口設(shè)置紅、綠燈點亮和黃燈閃爍的功能，P0、P2口來顯示時間，P3口設(shè)置系統(tǒng)工作模式.用發(fā)光二極管實現(xiàn)交通燈的紅綠黃燈，時間的顯示則采用七段數(shù)碼管實現(xiàn).

1.2、系統(tǒng)軟件電路的設(shè)計

1)LED交通燈顯示模塊

89C52單片機P1口對LED交通燈進行控制，在不同的狀態(tài)時控制相應(yīng)的LED交通燈狀態(tài).

2)數(shù)碼管顯示模塊

89C52單片機P0口進行時間倒計時段選，P2.0~P2.3端口進行數(shù)碼管時間顯示位選，用T2中斷定時每2ms對七段數(shù)碼管刷新一次.

3)鍵盤控制模塊

89C52單片機P3.0~P3.3口與P3.6口外部鍵盤控制交通燈自動和手動狀態(tài)及手動控制時的不同狀態(tài)進行實時掃描，進入相應(yīng)的運行狀態(tài).

2、系統(tǒng)工作模式

2.1、自動控制模式

本系統(tǒng)啟動為自動控制模式.最初為南北直行方向?qū)粗毙袨榫G燈，其余為紅燈，并且數(shù)碼管從15s開始倒計時，當?shù)褂嫊r至8s時黃燈開始閃爍(1s完成閃爍一次)，閃爍3s后，即倒計時至5s時，南北方向左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)變?yōu)榫G燈，直行為紅燈;當?shù)褂嫊r至0s時，路口進入禁行等待狀態(tài)，即綠燈全部熄滅紅燈點亮，并且數(shù)碼管從3s開始倒計時，同時黃燈開始閃爍3s;當?shù)褂嫊r再次為0s，黃燈閃爍完畢后，南北方向數(shù)碼管從18s開始倒計時，同時東西直行方向?qū)礊榫G燈，其余為紅燈，并且數(shù)碼管從15s開始倒計時，當?shù)褂嫊r至8s時黃燈開始閃爍(1s完成閃爍一次)，閃爍3s后，即倒計時至5s時，東西方向左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)變?yōu)榫G燈，直行為紅燈;當?shù)褂嫊r至0s時，路口進入禁行等待狀態(tài)，即綠燈全部熄滅紅燈點亮，并且數(shù)碼管從3s開始倒計時，同時黃燈開始閃爍3s;當?shù)褂嫊r再次為0s，黃燈閃爍完畢后，東西方向數(shù)碼管從18s開始倒計時，同時南北直行方向?qū)礊榫G燈，其余為紅燈，并且數(shù)碼管從15s開始倒計時，以此方式循環(huán).

2.2、手動控制模式

1)當系統(tǒng)工作在自動模式時，如果按下當前正在導通狀態(tài)的手動控制按鍵時，系統(tǒng)直接進入該導通狀態(tài)，并且南北和東西方向的數(shù)碼管均顯示99;如果按下不是當前正在導通狀態(tài)的手動控制按鍵時，系統(tǒng)將對當前正在導通的狀態(tài)進行3s的黃燈閃爍倒計時狀態(tài)，當?shù)褂嫊r結(jié)束后，系統(tǒng)將進入所按下的鍵的導通狀態(tài)，同時南北和東西方向的數(shù)碼管均顯示99;此時再按下其余的手動控制按鍵時，系統(tǒng)將進入所按下的鍵的導通狀態(tài).

2)當系統(tǒng)工作在手動模式時，如果按下自動控制按鍵時，系統(tǒng)將對當前正在導通的狀態(tài)進行3s的黃燈閃爍倒計時狀態(tài)，當?shù)褂嫊r結(jié)束后，系統(tǒng)將進入最初的自動控制模式.

3)當系統(tǒng)工作時，如果系統(tǒng)處在南北直行方向?qū)〞r，此時南北方向的人行橫道導通，人們可以通過人行橫道穿越東西方向的人行橫道;同理如果系統(tǒng)處在東西直行方向?qū)〞r，此時東西方向的人行橫道導通，人們可以通過人行橫道穿越南北方向的人行橫道.

3、Proteus仿真設(shè)計

通過Proteus軟件對系統(tǒng)硬件設(shè)計和軟件設(shè)計結(jié)合仿真，程序代碼通過Keil編輯、編譯后生成HEX文件，然后通過點擊單片機加載程序，實現(xiàn)硬件與程序的結(jié)合仿真.系統(tǒng)仿真結(jié)果如圖2所示.

圖2 基于Proteus和Keil的仿真結(jié)果

本文設(shè)計的交通燈控制系統(tǒng)以單片機STC89S52為主控制器，利用Proteus軟件繪制硬件電路，利用Keil進行編程，然后進行整合仿真，實現(xiàn)了預定的功能.本系統(tǒng)分別在每一路，即南北和東西方向分別設(shè)有三路交通信號燈進行控制，即左轉(zhuǎn)紅綠燈、直行紅綠燈、右行紅綠燈，每個方向的三路交通燈同時運行.除此之外，本系統(tǒng)還設(shè)置了自動和手動兩種模式可供選擇，一般情況下，本系統(tǒng)在自動狀態(tài)下運行，如果在交通運行高峰時，交警就會進行疏導，在此時，交警可以將本系統(tǒng)切換到手動模式，對交通進行疏導，特別適合在炎熱和陰雨等不好的天氣狀況.本系統(tǒng)實用性較強、操作相對簡單、擴展功能較強并且成本較低、功耗小，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。