基于51单片机的模拟交通灯控制系统

一、设计要求

（1）利用51单片机设计一个交通灯控制系统，来实现行人与车流的分流的目的。该系统主要应用在十字路口，纵向为主干道，横向为支干道；

（2）主、支干道交替通行，两个干道上的交通灯工作方式同时进行，主干道每次绿灯放行15秒，支干道每次放行10秒，放行时间可通过按键更改；

（3）每次绿灯变红之前，黄灯先闪烁3秒，此时，另一干道上仍保持红灯；

（4）通过按键实现对十字路口交通管制功能；

（5）给出整个系统的结构图、软硬件流程图；

二、系统概述

东西主干道和南北支干道各由一组三色交通灯来控制，分别是主干道方向的红、黄、绿以及支干道方向的红、黄、绿。

逻辑分析可知，当主干道为绿灯通行时，支干道必须为红灯禁行；绿灯结束后，主干道进入黄灯闪烁等待状态，支干道红灯；黄灯结束后，主干道变为红灯禁行，支干道变为绿灯通行；支干道绿灯结束后，支干道进入黄灯闪烁等待状态，主干道红灯，如此循环。

从这个过程中可以看出，交通灯控制共分4个状态，分别为：S1状态，主干道方向为绿灯，支干道方向为红灯；S2状态，主干道方向为黄灯闪烁，支干道红灯；S3状态，主干道方向为红灯，支干道方向为绿灯；S4状态，支干道方向为黄灯闪烁，主干道红灯。这四个状态不断循环。由此我们可以列出4个状态的列表和做出4个状态的流程图。

系统设置有4个按键，分别为设置键，加键，减键和交通管制键。设置键是对设置的启动和确认，加键和减键是对通行时间做调整，交通管制键是对红绿灯系统进行强制设置。

当系统上电或手动复位之后，默认模式下会按照断电前程序里记录的参数运行。若此时设置键按下，则进入通行时间设置状态，数码管上显示原本记录的时间并闪烁，可通过加键或减键键对东西、南北干道等待时间进行修改，修改完成后，按下设置键将新参数保存。

交通管制键，用于对十字路口进行交通管制。有五种模式：东西、南北干道红灯；东西红灯，南北绿灯；东西绿灯，南北红灯；东西绿灯，南北绿灯；东西黄灯，南北黄灯。

Proteus仿真电路

原理图

洞洞板实物

仿真结果分析

在交通灯实物中，是竖着操作，纵向为南北；在仿真电路图中，从正视看纵向为东西，从左边斜着看和实物是一样的。因此，实物和仿真是一一对应的！

加载“基于毕业51单片机的交通灯设计.hex”文件到单片机，点击运行，交通灯开始工作（二极管显示红、黄、绿三色灯，LED显示倒计时）。

在程序里我们设置，东西主干道绿灯通行时间为15S，南北支干道通行时间为10S。系统自动进入状态S1：东西主干道绿灯亮，南北支干道红灯亮。

可以看出，东西主干道绿灯通行时间为15S，南北支干道红灯等待时间为15S。东西、南北干道LED倒计时12S后，系统进入S2状态：东西主干道黄灯闪烁3S，南北支干道红灯。

3S后，系统进入S3状态：东西主干道红灯，南北绿干道绿灯，通行时间为10S。仿真结果如下所示。

7S后，系统进入S4状态：南北干道黄灯闪烁3S，东西干道仍为红灯。然后进入S1状态，不断循环。

按下“设置”键后，系统进入设置模式，通过“加”键和“减”键设置东西干道绿灯通行时间。再次按下“设置”键，可以设置南北干道通行时间。通行时间设置完成后，再次按下“设置”键，系统回到运行状态。

从上图看出，东西主干道通行时间由原来的15S设置为16S。可以通过“交通管制”键，对交通灯系统进行管制。

参考设计

为给大家提供更多参考，现附赠另一套交通灯设计（包含仿真和程序），运行效果如下图所示。

C代码

u8 Key_Scan()

{

static u8 key_up=1;//按键按松开标志

if(key_up&&(Key1==0||Key2==0||Key3==0||Key4==0))

{

delay_1ms(10);//去抖动

key_up=0;

if(Key1==0) return 1;

else if(Key2==0)return 2;

else if(Key3==0)return 3;

else if(Key4==0)return 4;

}

else if(Key1==1&&Key2==1&&Key3==1&&Key4==1)

key_up=1;

return 0;// 无按键按下

}

uchar flag_s;

uchar menu_1;//纵横加减标示

/********************设置函数*****************/

void key_with()

{

if(key_can == 4) //交通管制按键

{

flag_jdgz ++;

if(flag_jdgz > 5)

flag_jdgz = 0;

if(flag_jdgz == 1) // 全部亮红灯

{

dx_red = 0; //亮

nb_red = 0; //亮

dx_green = 1; //灭

dx_yellow = 1; //灭

nb_green = 1; //灭

nb_yellow = 1; //灭

}

if(flag_jdgz == 2) // 东西绿灯 南北红灯

{

dx_red = 0; //亮

nb_green = 0; //亮

dx_green = 1; //灭

dx_yellow = 1; //灭

nb_red = 1; //灭

nb_yellow = 1; //灭

}

if(flag_jdgz == 3) // 南北绿灯 东西红灯

{

dx_green = 0; //亮

nb_red = 0; //亮

dx_red = 1; //灭

dx_yellow = 1; //灭

nb_green = 1; //灭

nb_yellow = 1; //灭

}

if(flag_jdgz == 4) // 南北绿灯 东西绿灯

{ //

dx_green = 0; //亮

nb_green = 0; //亮

dx_red = 1; //灭

dx_yellow = 1; //灭

nb_red = 1; //灭

nb_yellow = 1; //灭

}

if(flag_jdgz == 5) // 南北黄灯 东西黄灯

{

dx_red = 1; //灭

dx_green = 1; //灭

nb_red = 1; //灭

nb_green = 1; //灭

nb_yellow = 0; //亮

dx_yellow = 0; //亮

}

}

if(key_can == 1) //设置键

{

menu_1 ++;

if(menu_1 >= 3)

{

menu_1 = 0;

}

}

if(menu_1 == 1) //设置东西的时间

{

if(key_can == 2)

{

dx_time ++ ; //加1

if(dx_time > 99)//时间最大值为99s

dx_time = 99;

}

if(key_can == 3)

{

dx_time -- ; //减1

if(dx_time <= 5)//时间最小值为5s

dx_time = 5;

}

dis_smg[0] = DisplayOther[2] ; //显示为B

dis_smg[1] = DisplayOther[2] ; //显示为B

dis_smg[2] = smg_du[(dx_time-1) % 10] ; //显示东西设置的时候

dis_smg[3] = smg_du[(dx_time-1) / 10] ;

}

if(menu_1 == 2) //设置南北的时间

{

if(key_can == 2)

{

nb_time ++ ; //加1

if(nb_time > 99) //时间最大值为99s

nb_time = 99;

}

if(key_can == 3)

{

nb_time -- ; //减1

if(nb_time <= 5)//时间最小值为5s

nb_time = 5;

}

dis_smg[0] = smg_du[(nb_time-1) % 10] ; //显示为A

dis_smg[1] = smg_du[(nb_time-1) / 10] ; //显示为A

dis_smg[2] = DisplayOther[2] ; //显示东西设置的时候

dis_smg[3] = DisplayOther[2] ;

}

}