代码收藏家技术教程 8天前

AT89C51单片机交通信号灯控制系统设计与实现详解

引言

本文将介绍如何使用AT89C51单片机设计并实现一个简单的交通信号灯控制系统。该系统将模拟十字路口的交通信号灯，东西向和南北向的信号灯交替变化，绿灯亮若干秒后黄灯闪烁5次，随后红灯亮起，另一方向的信号灯则由红灯变为绿灯，如此循环往复。

系统设计

1. 硬件设计

1.1 单片机选型

AT89C51是一款经典的8位单片机，具有4KB的Flash程序存储器，128字节的RAM，32个I/O口，以及定时器、串口等外设资源，非常适合用于简单的控制系统中。

1.2 信号灯控制电路

交通信号灯通常由红、黄、绿三种颜色的LED灯组成。我们可以通过单片机的I/O口来控制这些LED灯的亮灭。具体电路设计如下：

东西向：

红灯：P0.0

黄灯：P0.1

绿灯：P0.2

南北向：

红灯：P0.3

黄灯：P0.4

绿灯：P0.5

每个LED灯通过一个限流电阻连接到单片机的I/O口，I/O口输出低电平时LED灯亮，输出高电平时LED灯灭。

1.3 电源电路

系统采用5V直流电源供电，可以通过USB接口或外部电源适配器供电。

2. 软件设计

2.1 程序流程

交通信号灯的控制逻辑如下：

东西向绿灯亮若干秒（例如10秒）。
东西向黄灯闪烁5次，每次闪烁间隔0.5秒。
东西向红灯亮，南北向绿灯亮若干秒（例如10秒）。
南北向黄灯闪烁5次，每次闪烁间隔0.5秒。
南北向红灯亮，东西向绿灯亮，回到步骤1，循环往复。

2.2 代码实现

以下是基于AT89C51单片机的C语言代码实现：

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>

#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char

// 南北方向灯定义
sbit SN_Red = P0^3; // 南北红灯
sbit SN_Yellow = P0^4; // 南北黄灯
sbit SN_Green = P0^5; // 南北绿灯

// 东西方向灯定义
sbit EW_Red = P0^0; // 东西红灯
sbit EW_Yellow = P0^1; // 东西黄灯
sbit EW_Green = P0^2; // 东西绿灯

void delay_ms(uint ms) {
uint i, j;
for(i=ms; i>0; i–)
for(j=110; j>0; j–);
}

void yellow_blink() {
uchar i;
for(i=0; i<5; i++) {
SN_Yellow = EW_Yellow = 0; // 黄灯亮
delay_ms(500);
SN_Yellow = EW_Yellow = 1; // 黄灯灭
delay_ms(500);
}
}

void main() {
// 初始化所有灯为灭
SN_Red = SN_Yellow = SN_Green = 1;
EW_Red = EW_Yellow = EW_Green = 1;

while(1) {
// 东西绿灯阶段
EW_Green = 0; // 东西绿灯亮
SN_Red = 0; // 南北红灯亮
delay_ms(5000); // 持续5秒

EW_Green = 1; // 东西绿灯灭
yellow_blink(); // 黄灯闪烁

// 切换红灯
EW_Red = 0; // 东西红灯亮
SN_Red = 1; // 南北红灯灭

// 南北绿灯阶段
SN_Green = 0; // 南北绿灯亮
delay_ms(5000); // 持续5秒

SN_Green = 1; // 南北绿灯灭
yellow_blink(); // 黄灯闪烁

// 切换红灯
SN_Red = 0; // 南北红灯亮
EW_Red = 1; // 东西红灯灭
}
}