吕云峰，杨文爽

(长春师范学院，吉林 长春 130032)

随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注，如何协调人、车、路三者之间的关系成为政府职能部门工作中亟待重点解决的问题之一.交通控制系统主要用于完成交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分.

道路交通控制的目的在于在确定的行政规定约束下，采用合适的营运方法来确保公共和私人运输方式具有最佳的交通运行状态.依此研制的道路交通控制系统，把受控对象看成一个整体，采用对交通流科学地时间分割的方法，最大限度地保证交通流运动的连续性，使受控区域的交通流减少冲突，同时平稳地、有规则地运动.做到改善交通秩序，增加交通安全；减少交通延误，提高经济效益；降低污染程度，保护生态环境；节省能源和土地消耗.

文中利用SPCE061A为主控制器，配合交通灯模组V3.0设计了交通信号灯控制系统.

1 路口交通图

图1 路口交通示意图

图1中，R表示车辆右拐，L表示车辆左拐，S表示车辆直行，P表示人行，相同颜色表示可以同时通行，数字1，2，3，4表示路口1，2，3，4，常规交通灯的绿灯亮状态(通行)顺序为：

图2 通行示意图

其中，“1—2”表示1P和2P可以通过路口2通行；“2—3”表示2P和3P可以通过路口3通行；“3—4”表示3P和4P可以通过路口4通行；“4—1”表示4P和1P可以通过路口1通行.

2 芯片简介

2.1 SPCE061A

SPCE061A是一款十六位单片机，它的语音系统控制简便，功能实现容易.该芯片拥有8路10位精度的ADC，其中一路为音频转换通道，并且内置有自动增益电路.两路10精度的DAC，只需要外接功放(SPY0030A)即可完成语音的播放.在此环境中，支持标准C语言，可以实现C语言与汇编语言的互相调用，并且，提供了语音录放的库函数，只要了解库函数的使用，就会很容易完成语音录放，这些都为软件开发提供了方便的条件[1].

SPCE061A在片内集成了一个在线仿真电路ICE接口，该接口不占用芯片上的任何硬件资源，而集成此接口的目的在于方便对芯片进行控制，便于完成系统仿真.另外，也需要通过该接口进行程序的下载(烧写).

2.2 交通灯模组V3.0

交通灯模组V3.0包括一块驱动电路板(交通灯模组V3.0_驱动板)和四块LED板(交通灯模组V3.0_LED板).

LED板按照通行习惯分别设置了左转、直行、右转、行人通行四组交通灯，三种灯的颜色依据交通习惯使用选择，用于实现通行的方向控制；LED板中每个方向提供两个数码管，可以实现100以内的倒计时.交通灯模组使用时，直接用10pin排线连接驱动板的单片机接口和61板的I/O口即可使用.

3 总体方案设计

本系统由一套61板和一套交通灯模组构成，如图3所示.SPCE061A利用I/O接口控制交通灯模组中各LED板的数码管和发光二极管的显示[2]；61板上的KEY1、KEY2、KEY3三个按键用于设置各LED板指示的路口通行倒计时时间.

图3 系统结构框图

4 硬件设计

4.1 模块原理图

控制模块和交通灯指示模块是本系统硬件中的两个主要部分.

控制模块主要是61板，61板上的KEY1、KEY2、KEY3三个按键用于控制交通灯控制系统的全面运行，在61板电路中，已经和相应的输入/输出口相连.

另外，SPCE061A通过I/O口控制交通灯模组的数码管的显示和红、黄、绿LED灯的亮/灭.使用时，可以直接用10pin的排线和交通灯模组驱动板的单片机接口连接[2].

图4 交通灯模组驱动板电路图

本硬件系统中的交通灯模组V3.0，包括驱动板和LED板，驱动板电路如图4所示，其中，J1～J4为LED板的接口，使用时，可以直接把LED板插接在这四个接口上；J5～J7为单片机接口，使用时，可以使用10pin排线直接和61板连接[3].

4.2 硬件模块说明

4.2.1 硬件框图

本系统包含一块驱动板和四块LED板，驱动板框图如图5：其中J1、J2、J3、J4为LED板的插接口，使用时可以直接把四块LED板插接在驱动板上；J5、J6、J7是单片机的接口，使用时可以直接用3根10pin排线与单片机连接；驱动电路模块用来驱动LED灯和数码管.

图5 交通灯模组V3.0_驱动板结构框图

图6 交通灯模组V3.0_LED板结构框图

本系统中含4块相同的LED板，一块LED灯指示来自一个方向的车辆或者行人的通行.LED板的结构框图如图6.LED板含两位7段共阴极数码管、四组共12个LED灯和一个接口J1.数码管用来倒计时；四组LED灯分别控制左拐、直行、右拐和人行道的通行；J1接口是一个插针口，可以直接和驱动板插接.

4.2.2 硬件功能模块

(1)LED板.LED板包含两位数码管U1、12个LED灯D1～D12和一个2×6的接口J1.其中，12个LED灯构成2×6的连接方式，D1～D6的阴极连接到一个公共段G3上，D7～D12的阴极连接到一个公共段G4上.当G3为低电平、a为高电平的时候就可以点亮D1；同样，如果要点亮D10，只要使G4为低电平、d为高电平即可.使用时可以直接通过J1口与驱动板连接.

(2)驱动板.驱动板包含电源指示灯电路、LED驱动电路、LED板接口电路和单片机接口电路.

①电源指示灯电路，电路正常工作时，只要驱动板电源接通，D1灯就会点亮.

②LED驱动电路，ULN2803是常见的驱动芯片，一片可提供8路的驱动信号，两片ULN2803共16路，用来驱动8位数码管及8组1×6LED灯(每个LED板上有两组，4个LED板共8组)的阴极，其中U1为数码管的驱动芯片，U2为LED灯的阴极驱动芯片；8个三极管Q1～Q8组成的共集电极电路用来驱动8位数码管的段及LED灯的阳极.

③LED板接口电路，LED板的接口电路中，J1、J2、J3、J4为四个12pin的双排接口，每一个都包含aa～gg8个段选信号和4个位选信号，其中G1～G8为数码管的位选信号，G9～G16为LED灯的位选信号.这些接口可以直接和LED板连接.

④单片机接口电路，单片机接口电路中，J5为数码管段和LED灯阳极的控制口，J6、J7分别为数码管和LED灯的位选信号控制口，它们可以直接用10pin的排线与61板连接.

5 结论

本方案利用SPCE061A强大的处理能力、丰富的中断源实现可设置交通灯的指示系统.本系统主要实现了设置状态和显示状态；LED板各组的红绿灯交通指示；如果一个LED板上有三个绿灯亮，这时候数码管显示的是通行时间，否则，数码管显示的是等待时间，等等的功能.另外，本系统稍加扩展，就能实现更人性化或者完整的交通灯控制系统；比如SPCE061A本身具有语音功能，添加语音可以使得交通灯更人性化.

参考文献：

[1]罗亚非.凌阳16位单片机应用基础[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003：12-58.

[2]薛钧义，张彦斌，虞鹤松，樊波.凌阳十六位单片机原理及应用[M].北京：北京航空航天出版社，2003：1-42.

[3]交通灯模组使用说明书[S].凌阳大学计划资料：1-33.