基于51单片机的简易交通灯仿真代码讲解

仿真图proteus 7.8

程序编译器：keil 4/keil 5

编程语言：C语言

工作状态

状态1：南北方向绿灯通行12秒，东西红灯禁止通行15秒，分别倒计时；

状态2：南北方向黄灯提醒3秒，东西继续红灯倒计时；

状态3：东西方向绿灯通行9秒，南北方向禁止通行12秒；

状态4：东西方向黄灯提醒3秒，南北继续红灯倒计时；

状态5：执行状态1，反复循环。

仿真图

1.南北方向绿灯通行，东西方向红灯

2.南北方向黄灯通行，东西方向红灯

3.东西方向绿灯通行，南北方向红灯

4.东西方向黄灯通行，南北方向红灯

南北方向绿灯通行

南北方向黄灯通行

东西方向绿灯通行

东西方向黄灯通行

程序

程序讲解

主要的核心点是倒计时,和LED灯亮灭控制

倒计时的产生

记住这个点就可以设计软件了。首先要有时间基础，倒计时从哪来呢？

一般两个来源：

1，延时

delay(1000ms);

通过死循环卡主软件的运行来达到延时效果，程序执行效率极低，不可取。

2，定时

通过定时器产生时基。软件设置50ms产生一次定时中断，在中断执行函数中做计数。

	EA=1;	//开总中断
//	EX1=1;//外部中断1
//	IT1=1;//设置下降沿触发中断1
	TMOD|= 0X01;
	TH0=(65536-50000)/256;
	TL0=(65536-50000)%256;//12M晶振 50ms定时初值
	ET0=1; //允许定时器0中断
	TR0=1;//启动定时器0  
	state=0;

50ms执行一次中断函数，通过one_sec_flag累加到20判断时间过去了一秒。设置一秒标志位scan_flag置一。

void Timer0() interrupt 1
{
	TH0=(65536-50000)/256;
	TL0=(65536-50000)%256;//12M晶振 50ms定时初值

	if(++half_sec_flag>10){
		half_sec_flag=0;
		half_flag1s=1;

	}
	if(++one_sec_flag<20){
		return;//提前结束函数
		}
	
	one_sec_flag=0;
	if(run_mode==0){//不是正常运行时，不红绿灯数值不减一 
		flag1s=1;	
	}
}

在主函数while循环里判断标志位，如果是1，则倒计时计数值减一，即完成了倒计时的软件设计思路

//LED和数码管显示，时刻刷新
		if(flag1s)//一秒执行一次
		{
			flag1s=0;
			main_road_time--;			//红绿灯倒计时时间减
			secondary_road_time--;
		}

红黄绿灯状态处理

正常红绿灯运行分有四个模式

1.南北方向绿灯通行，东西方向红灯

2.南北方向黄灯通行，东西方向红灯

3.东西方向绿灯通行，南北方向红灯

4.东西方向黄灯通行，南北方向红灯

5.执行第一步

		if(main_road_time==0 || secondary_road_time==0)//当主干道或者次干道倒数到0，切换状态。
   	//这一段程序只有倒计时为0才执行一次，执行完一次等下一次倒计时为0才再执行一次
   	{
   		switch(state)//改变红绿灯的状态
   		{
   			case 0:
   			{
   				state=1;//下次切换到下一个模式
   				main_road_time=ns_green_cnt;//主干道绿灯通行时间
   				secondary_road_time=ns_green_cnt+yellow_cnt; 
   				 we_red    = ON;
   				 we_yellow = OFF;
   				 we_green  = OFF;
   				 ns_red    = OFF;
   				 ns_yellow = OFF;
   				 ns_green  = ON;
   			}break;
   			case 1:
   			{
   				state=2;
   				main_road_time = yellow_cnt;//主干道直行黄灯时间
   				we_red	  = ON;
   				we_yellow = OFF;
   				we_green  = OFF;
   				ns_red	  = OFF;
   				ns_yellow = ON;
   				ns_green  = OFF;	
   			}break;
   			case 2:
   			{
   				state=3;
   				main_road_time=we_green_cnt+yellow_cnt;
   				secondary_road_time = we_green_cnt;
   				we_red	  = OFF;
   				we_yellow = OFF;
   				we_green  = ON;
   				ns_red	  = ON;
   				ns_yellow = OFF;
   				ns_green  = OFF;	
   			}break;
   			case 3:
   			{
   				state=0;
   				secondary_road_time = yellow_cnt;
   				we_red	  = OFF;
   				we_yellow = ON;
   				we_green  = OFF;
   				ns_red	  = ON;
   				ns_yellow = OFF;
   				ns_green  = OFF;	
   			}break;
   			
   			default:break;
   		}
   	}

倒计时显示处理

实际上倒计时显示就是显示ns_road_time–; we_road_time–;设计函数通过数码管分别显示A方向的ns_road_time和B方向的we_road_time即可

/*
调用该函数显示4位数码管
*/
		seg_disp(main_road_time/10,0);//显示W0控制的数码管 时刻刷新
		seg_disp(main_road_time%10,1);//显示W1控制的数码管
		seg_disp(secondary_road_time/10,2);//显示W2控制的数码管
		seg_disp(secondary_road_time%10,3);//显示W3控制的数码管
/*
数码管动态显示程序
wei代表数码管SEG0 1 2 3的位选
选择位选，赋值给P0，数字就显示在选中的SEG位置上
*/
void seg_disp(uchar number,uchar wei)	//数码管动态显示程序 wei代表数码管W0 W1 W2 W3的位选
{
#if LEDSEG_CC	
	P0=0;//清零，防止重影
	W0=W1=W2=W3=0;
	if(wei == 0){//显示第一位
		W0=1;
		P0=seg_du[number];
		delay_ms(2);
		W0=0;
	}
	if(wei == 1){//显示第二位
		W1=1;
		P0=seg_du[number];
		delay_ms(2);
		W1=0;
	}
	if(wei == 2){//显示第三位
		W2=1;
		P0=seg_du[number];
		delay_ms(2);
		W2=0;
	}
	if(wei == 3){//显示第四位
		W3=1;	
		P0=seg_du[number];
		delay_ms(2);
		W3=0;
	}
#else
	P0=0;//清零，防止重影
	W0=W1=W2=W3=1;
	if(wei == 0){//显示第一位
		W0=0;
		P0=seg_du[number];
		delay_ms(2);
		W0=1;
	}
	if(wei == 1){//显示第二位
		W1=0;
		P0=seg_du[number];
		delay_ms(2);
		W1=1;
	}
	if(wei == 2){//显示第三位
		W2=0;
		P0=seg_du[number];
		delay_ms(2);
		W2=1;
	}
	if(wei == 3){//显示第四位
		W3=0;	
		P0=seg_du[number];
		delay_ms(2);
		W3=1;
	}
#endif

}

系统硬件框图

设计报告

随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。本模拟交通灯系统利用单片机AT89C51作为核心元件，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。

本模拟系统由单片机硬/软件系统，四位8段数码管和LED灯显示系统等组成，较好的模拟了交通路面的控制。

当今，红绿灯安装在个个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这个技术在19世纪就已经出现了。

1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红、蓝两色的机械般手势信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的会议大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转方式玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，是警察受伤，遂被取消。

电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红黄绿三色圆形的投光器组成，1914年始装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。

信号灯的出现，使得交通得以有效的管理，对于疏导交通流量、提高道路通行能力、减少交通事故有明显效果。1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯时通行信号灯，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非两一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆必需让合法的正在路口内行驶的车辆和过人行横线的行人优先通行。红灯是禁行信号灯，面对红灯的车辆必需在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已经十分接近停车线而不能安全停车的可以进入交叉路口。

课题背景

随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。本交通灯控制系统利用单片机AT89C51作为核心元件，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。

设计内容

本设计主要是介绍了单片机控制下的交通灯控制系统，详细介绍了其硬件和软件设计，并对其各功能模块做了详细介绍，其主要功能和指标如下：

东西、南北两干道交于十字路口，各干道有一组红、绿、黄三个指示灯，指挥车辆和行人安全通行。南北方向为主干道，通行时间为12秒；东西方向为支干道，通行时间为9秒。通行时间最后3秒，绿灯灭，黄灯闪烁，黄灯闪烁完毕变更通行车道。通行时间由数字显示器显示。

资料清单

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