基于单片机的交通灯控制系统研究
南北方向红灯灭，同时绿灯亮，东西方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时20秒。此状态下，东西向允许通行，南北向禁止通行。
南北方向绿灯灭，同时黄灯亮，东西方向红灯亮，倒计时5秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。
下面我们可以用图表表示灯状态和行止状态的关系如下： 表1交通状态及红绿灯状态 东西向 南北向 东西红灯 东西黄灯 东西绿灯 南北红灯 南北绿灯 南北黄灯 状态1 禁行 通行 1 0 0 0 1 0 状态3 等待变换 等待变换 1 0 0 0 0 1 状态4 通行 禁行 0 0 1 1 0 0 状态6 等待变换 等待变换 0 1 0 1 0 0 东西南北四个路口均有红绿黄3灯和数码显示管2个，在任一个路口，遇红灯禁止通行，转绿灯允许通行，之后黄灯亮警告行止状态将变换。状态及红绿灯状态如表1所示。说明：0表示灭，1表示亮。
2.2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，车流量检测及调整，交通违规处理和紧急处理等功能。
2.2.1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1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 。
2.2.2时间手动设置
除系统根据车流量自动控制调整，也可以通过键盘进行手动设置，增加了人为的可控性，避免自动故障和意外发生，并再紧急状态下，可设置所有灯变为红灯。键盘是单片机系统中最常用的人机接口，一般情况下有独立式和行列式两种。前者软件编写简单，但
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在按键数量较多时特别浪费I／0口资源，一般用于按键数量少的系统。后者适用于按键数量较多的场合，但是在单片机I／0 口资源相对较少而需要较多按键时，此方法仍不能满足设计要求。本系统要求的按键控制不多，且I／0口足够，可直接采用独立式。
2.2.3 紧急处理
交通路口出现紧急状况在所难免，如特大事件发生，救护车等急行车通过等，我们都必须尽量允许其畅通无阻，毕竟在这种情况下是分秒必争的，时时刻刻关系着公共财产安全，个人生死攸关等。由此在交通控制中增设禁停按键，就可达到想此目的。
2.3单片机交通控制系统的基本构成及原理
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。本系统在此基础上，加入了违规检测电路和车流量检测电路为单片机采集数据，单片机对此进行具体处理，及时调整控制指挥，为了超越视觉指挥的局限性，同时接上蜂鸣器，在听觉上加强了指挥提醒作用。如图（图2-2）所示：
单片机 单片机 最小系统外围接口
红黄绿信号灯
图2-2 系统的总体框图
按键控制 8级LED数码管显示 键盘功能 蜂鸣器 据此，本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统，由车流量检测模块，违规检测模块，和按键设置模块等产生输入，信号灯状态模块，LED倒计时模块和蜂鸣器状态模块接受输出。系统的总体框图如上所示。
键盘设置模块对系统输入模式选择及具体通行时间设置的信号，系统进入正常工作状
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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。在此过程中还要实时捕捉违规检测和紧急按键信号，以达到对异常状态进行实时控制的目的。急停按键和违规检测随时调用中断。
在模式选择上，若为自动模式，将不断调用车流量检测模块对车流量进行检测统计，到达一定时间将修正通行时间一满足不同路况的需要。
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第3章 系统硬件电路设计
3.1系统硬件总电路构成及原理
采用12只发光二级管模拟交通信号灯，以单片机的p1口控制这12只放光二极管。在P1口与发光二级管之间采用74LS07作驱动电路，口涎输出高电平则信号灯熄灭，口涎输出低电平则信号灯亮。
各口线控制功能以及相应控制码（P1端口数据）见下表
控制码P1端口数据 F3H F5H DEH EEH P1.7 空 P1.6 空 P1.5 B线绿灯 1 1 0 1 P1.4 B线绿灯 1 1 1 0 P1.3 B线绿灯 0 0 1 1 P1.2 A线绿灯 0 1 1 1 P1.1 A线绿灯 1 0 1 1 P1.0 A线绿灯 1 1 0 0 状态说明 1 1 1 1 1 1 1 1 A线放行，B线禁止 A线警告，B线禁止 A线禁止，B线放行 A线禁止，B线警告 控制码表2-2
分别以按键S1、S2模拟A、B道德车辆检测信号，当S1、S2为高电平（不按按键）时，表示有车；当S1、S2为低电平（按键按下）时，表示无车。S1、S2相同时属于正常情况，S1、S2不相同时属于一道有车一道无车的情况，因此产生外部中断1中断的条件是：
=S1+S2，可以用74LS266(如无74LS266，可用74LS86与74LS04组合)来实现。另外，还需将S1、S2信号接入单片机，以便单片机查询有车车道，可将其分别接至单片机的P3.0口和P3.1口。
用按键S0模拟紧急车辆通过开关，当S0为高电平时属正常情况，当S0为低电平时，属紧急车辆通过的情况，直接将S0信号接至
脚即可实现外部中断0中断。
3.2系统工作原理
系统上电或手动复位之后，系统等待模式选择设置键按下，模式分两种：红绿灯时间自动和红绿灯时间设置。若此时F键按下，则设置为自动模式，若此时按下的是S键，则设置为时间设置模式，依次按S若干次，J键若干次可设置好两个方向的红绿灯时间，再按F键确认。其实这个过程就是将存储时间值的寄存器进行设置，以及标志是否要进行车流量检测及调整。
接下来，系统必须先显示状态灯及LED数码管，将状态码值送显P2口，将要显示的时间值的个位和十位分别送显P0和P1口，在此同时以50ms为周期，用软件方法计时1秒，到达1s就要将时间值减1，刷新LED数码管。
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时间到达一个状态所要全部时间，则要进行下一状态判断及衔接，并装入次状态的相应状态码值以及时间值，
当然，还要开启两个外部中断，其一为违规信号或禁停信号输入，一旦信号有效，中断开始，进入中断服务子程序，开启蜂鸣器禁止全部通行，当按下F键，中断结束返回。其二为车流量检测信号输入，若检测到车辆经过，进入相应的中断子程序，将存储车流量的寄存器加1，然后中断结束返回。
每满一个状态循环周期，若为自动模式，则须将检测到的车流量数据处理一次，判断两个方向的交通轻重缓急状况，再调整下次状态循环的红绿灯时间，以达到自动控制的目的。
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