一、硬件系统设计概述
以AT89C51/STC89C52系列单片机作为核心控制器的硬件系统正在构建。该系统的最小系统由配备的12MHz晶振及复位电路构成^[7]^。以下是具体的模块设计。
交通灯模块由红黄绿各两组的六个LED指示灯构成，它们通过P0/P1端口进行驱动^[1][7]^。每一方向的交通灯都有红黄绿三种颜色的灯，为驾驶者提供清晰的指示信息。
显示模块采用两位共阳极数码管进行倒计时显示，用于告知驾驶者剩余通行时间。段选接P2口，位选接P3.0-P3.3^[3][5][7]^。该模块采用动态扫描+74HC245芯片驱动的方式，实现时间的准确显示。
输入模块包含独立按键用于模式切换^[6][7]^。为了更智能地控制交通灯，还可以选配红外传感器来实现车流量的检测^[2][3][8]^。这一模块的加入使得交通灯系统更加智能化，可以根据实际的车流量来调整信号灯的时序。
二、软件设计逻辑详解
软件设计采用状态机架构，包含四个主要状态：北南方向绿灯亮起时东西方向红灯亮起，北南方向黄灯闪烁，东西方向绿灯亮起时北南方向红灯亮起，以及东西方向黄灯闪烁^[4][7]^。这些状态的切换由定时器中断来控制^[4]^。
在定时器配置方面，使用Timer0产生1秒基准时钟^[1]^。黄灯闪烁的间隔为500ms，这也是通过定时器中断计数来实现的^[4][7]^。
核心代码框架主要围绕定时器的初始化和状态的切换展开。在main函数中，首先进行定时器的初始化，然后进入一个无限循环。在这个循环中，根据当前的状态来设置LED的显示，并进行倒计时和状态的切换^[3]^。
三.核心功能的实现特点
核心功能包括倒计时的显示、黄灯的过渡机制以及智能控制扩展等^[3][6]^。其中倒计时显示采用查表法驱动数码管实现，可以实时显示通行方向的剩余时间^[3][5][7]^。黄灯过渡机制在绿灯转红灯前实现黄灯的一次短暂闪烁^[1][4]^。智能控制扩展包括车流量检测、夜间模式和紧急模式等功能的实现^[2][3][6][8]^。这些功能的加入使得交通灯系统更加智能化和人性化。
四、系统优化要点分析
为了提高系统的性能和稳定性，进行了一系列的优化设计。首先是抗干扰设计，通过LED串联限流电阻和按键软件消抖来增强系统的抗干扰能力^[7]^。其次是功耗控制，通过空闲时段进入掉电模式和数码管动态扫描来降低系统的功耗^[5][6]^。最后是系统的可扩展性，预留了UART接口支持上位机通信并且可以通过ISP接口更新固件^[1][5]^。这些优化措施使得系统更加可靠和易于维护。
