单片机控制交通灯

一、硬件架构概览

核心控制器

以8051系列单片机（如AT89C51、STC89C52）或STM32系列（如STM32F103）为心脏，担负起控制LED灯状态、处理定时器中断和按键输入的重任。I/O端口就像是神经系统，传递着控制信号。

显示与交互模块

LED灯：红、黄、绿三色的LED，模拟交通灯的真实状态，为行人或车辆提供清晰的通行指令。

数码管：它是用户的视觉焦点，显示着倒计时信息，增强了用户体验，让等待变得更直观。

按键：为紧急模式下的切换、通行时间的微调或行人请求触发提供了便捷操作。

辅助电路

电源模块默默地提供着稳定的电力，确保单片机和外围设备正常运行。驱动电路则负责驱动大功率LED，如三极管或继电器是其核心组件。

二、核心功能解读

基本时序控制

红绿灯周期切换，如主干道绿灯15秒亮起，支干道绿灯10秒亮起，中间由黄灯闪烁3秒过渡。状态循环包括绿灯通行、黄灯过渡、红灯禁行以及反向绿灯通行四个核心状态。

扩展功能

倒计时显示：数码管实时显示剩余通行或禁行时间，为行人或驾驶员提供明确的时间参考。

紧急模式：一键操作，强制所有方向红灯亮起，数码管显示“00”，应对紧急状况。

时间调节：通过按键轻松调整绿灯持续时间，灵活应对不同交通流量。

夜间模式：所有黄灯闪烁，提醒驾驶员注意，同时降低能耗。

三 三、控制逻辑实现

状态机设计

通过定义四个状态（S1-S4），利用条件判断完成状态切换。例如：

```c

switch(state) {

case S1: 主干道绿灯亮，支干道红灯亮；启动定时器； break;

case S2: 主干道黄灯闪烁，支干道红灯亮；触发下一状态； break;

// ...其他状态

}

```

定时器中断

利用硬件定时器（如8051的Timer0）精确控制时间。中断服务程序负责更新倒计时数值并触发状态切换。

按键检测与响应

通过中断或轮询方式检测按键输入，实现紧急模式、时间调节等功能的快速响应。

数码管驱动

动态扫描显示倒计时，结合BCD码转换和位选控制，为用户提供清晰的视觉信息。

四、设计要点总结

硬件选型

简单场景可选择8051单片机+LED+电阻电路；复杂场景可考虑STM32+数码管+按键矩阵+蜂鸣器。

软件优化

采用模块化编程，分离状态控制、定时器管理、按键处理等模块。在状态切换时，需关闭中断以避免冲突。

仿真与测试

利用Proteus进行电路仿真，验证逻辑正确性。实物测试时需注意LED驱动电流和电源稳定性。

五、应用场景展望

十字路口控制

东西、南北方向交替通行，黄灯过渡时间可根据交通流量灵活调整。

行人过街系统

行人可通过按键触发绿灯延长，同时有蜂鸣器提示通行，为行人提供便利。

智能交通扩展

结合车流量检测传感器，根据实时交通情况动态调整绿灯时长，这需要额外的硬件支持。单片机交通灯系统因其高可靠性、低成本的控制需求，不仅适用于教学实验，也适用于各种实际场景。