时序灯:用Arduino MEGA搭建一个交通灯控制器

学习如何使用Arduino模拟交通灯。

对大多数人来说，交通灯似乎融入了日常生活的景观中。只要有适量的汽车，就可能会有这样的设备。现代的交通灯内部相当复杂，有各种各样的传感器、计时器，甚至交通监控系统，它们用来帮助有效地控制交通速度。

现在我们不打算尝试建造一个真正的红绿灯，但我们肯定可以用Arduino模拟一个!做这个练习是一个很好的方法，可以让你更熟悉Arduino的基本和最常用的命令。它还将有助于思考问题和符合特定标准的逻辑设计。作为奖励，这个项目帮助我们了解交通信号灯是如何工作的，至少在基本功能层面。

该项目将实施美国和英国风格的灯。

材料清单

硬件

• 发光二极管
  • 2个红色
  • 2绿色
  • 2个黄色或琥珀色
• 电阻器
  • 6个电阻(你可以坚持330到1k欧姆为每个颜色。)
• Arduino
  • MEGA(实际上任何类型都可以，但我们这里使用的是MEGA。)
• 烙铁+焊料
• 钢丝钳（用于简单的铅饰）

软件

• Arduino IDE

理论

基本交通灯的概念是控制交通的速度。如前所述，现代交通灯可以监控交通，为要求过马路的行人改变信号灯周期，知道何时改变计时器以增加交通流量，等等。

对于我们的项目，我们将基于每个灯的固定时间间隔实现一个四通路口。也就是说，交通灯没有反馈，将简单地运行而不考虑交通量。尽管这不是一盏智能灯，但我们可以用一种智能的方式来实现这个系统。也许这样做还能省点钱!

例如，我们有一个四通路口，它的街道是Busy Bunny Lane和Lazy Tortoise Ave(都是单行道)。从当地警方对该镇交通历史的调查中，我们发现忙碌的兔子巷比懒惰的乌龟大道更繁忙(令人震惊!)由于我们知道这个交叉口的典型交通流，简单的基于计时器的控制是合适的。在这里增加任何其他功能都是在浪费钱，这是这个城市承受不起的。

我们的模拟需要的是一种表示交通灯的方法;led将用于此。其余的控制和逻辑将由Arduino执行。它将作为我们的智能控制器和计时器。这意味着它将打开和关闭每个灯，并计算每个灯应该打开的时间。

对于添加的奖金，通过在代码中更改常量，此模拟设置将能够在美国和英国风格的灯光之间切换。您可以使用数字输入来切换操作，但这需要在材料清单上列出的电线！

循环序列（美国风格）

简单的美国式红绿灯由红色，琥珀色和绿灯组成。典型的序列如下：

1. 绿色（保险箱继续）
2. 琥珀色(减速，红灯马上亮)
3. 红色(停止)

然而，这只是一个街道的循环。另一个十字路口也必须通过。为了使这更容易说明，我们将使用时序表来帮助我们更好地可视化整个循环序列。

让我们假设忙碌的兔子车道必须在12秒内拥有绿色红绿灯，懒惰的乌龟Ave的绿色交通灯4秒钟。对于两条街道，允许将琥珀色的红绿灯灯置于3秒钟。对于红绿灯，绿色和琥珀色循环时间将直接影响这一点。研究下面的时间表以了解这意味着什么。

如您所见，这使情况更容易理解。没有必要把它分成几秒，但为了举例和说明，如果你第一次尝试这样做，可能会更容易理解。

如果你对这个表还不太清楚，那么可以这样想:系统第一次打开时,第一行(时间秒= 0)是积极和将继续活跃,直到下一次运行第二次(时间秒= 1)。光序列秒= 1将活跃的系统是否在1.20秒或1.99秒的操作。这个概念遍及整个表。

整个周期时间是26秒，这意味着这是当两条街道都有一个转弯，让交通通过他们的灯。一旦你走到桌子的尽头，整个过程又重新开始。如果你仔细看，有两种情况，两个灯都是红色的。在继续阅读之前，试着想想为什么会做出这样的设计选择。

如果你仔细想想，如果你让一条街道变成红色，而另一条马上变成绿色，你可能会发生事故。当然，这取决于街道的大小、限速和其他因素。但为了安全起见，我们可以假设，也许在这两条街上的琥珀色灯上的人可能没有及时停车，而是在灯变红时闯了过去。如果其他街道没有注意，他们可能会撞到这个人，造成可怕的事故!最好是让双方都变红，让事情“安定下来”，然后从一个更可预测和稳定的状态开始。

循环序列(英国风格)

一个简单的英式交通灯由红色、琥珀色和绿色组成，但与美式交通灯略有不同。典型的序列如下：

1. 绿色（保险箱继续）
2. 琥珀色(减速，红灯马上亮)
3. 红色(停止)
4. 红色/琥珀色(停下来，但只是想让你知道灯很快就会变绿)

所以你可以看到美国一个人略有不同。琥珀色光线而不是一个即时绿色，琥珀色灯亮了红灯，警告驾驶员，绿灯即将到来，但请停止停止。下面是说明这一点的时序图。

把它拉开

这个项目的硬件部分并不是那么复杂，也不需要一个面包板;连一根电线也没有!

我们将首先通过布线第一个红绿灯开始。

取红色LED的正极，将其插入引脚31。正面通常是较长的引线，但如果它们的长度相同，外壳的平面是负面的。

现在采取330到1k欧姆电阻，并将其插入引脚30。

接下来，将电阻器的另一端焊接到LED的另一端，这将是负的一面。为了更合适，可能需要一些修剪。通常，一个LED有一端连接到电源的正极或负极(我们的情况是+5V)，但这需要一些电线。相反，我们将使用引脚30作为我们的地面，当我们设置低。这不是很常见的做法，但对于这个交通灯模拟，它将做得很好!再次重复这些步骤，并使用下面的图表进行引脚到led的映射。

下面是我焊接led的方法:

最后，它应该全部最终看起来如下所示：

更正式地说，是你们正在看的一个示意图:

Arduino Code.

这里发现的代码有很大的评论，应该帮助您与文章一起。如果您要上传这一点，它将立即循环光线序列。要从美国和英国风格变动，请阅读顶部的评论以了解。一如既往，如果您需要任何帮助，请在下面的评论或论坛之旅。雷电竞newbee

关于代码，有一件事需要注意。当打开和关闭led输出时，有一个短暂的时刻，一些led被关闭和非常快地打开。正如您将在代码注释中发现的那样，我这样做是为了更容易遵循前面的时间表。对于我们的应用程序，LED看起来就像它根本没有关闭!这是因为开关开关的转换非常快，我们的眼睛无法捕捉到它们。不过，作为一个警告，这种代码可读性技术可能会在其他项目中导致问题，比如时钟触发器。我们看不到它，但人字拖肯定会知道转变已经发生了!但也有一些时候可以利用这一点，比如并行显示7段时。你看到的大多数数字都是一次打开一个，但我们从来没有意识到这一点。在我们的例子中，交通灯既不帮助也不伤害我们，所以我就让它去吧。

/ *================================================================================文件 ...........交通灯控制器测试代码目的........模拟美国和英国风格的红绿灯作者......... Joseph Corleto电子邮件......... corleto.joseph@gmail.com开始……06/11/2016完成了……06/11/2016更新........  - / - / -  -================================================================================笔记================================================================================——请访问m.bettowin66th.com搜索完整的文章!================================================================================更新================================================================================* ///===============================================================================/ /头文件//===============================================================================//===============================================================================/ /常量//===============================================================================常量intTRAFFIC_LIGHT_STYLE=1;//用来挑选风格的红绿灯常量int格林=12;//绿灯时间，单位为秒常量intAMBER_LIGHT=3.;//在几秒钟内琥珀色灯光时间常量intDEAD_LIGHT.=2;//光死时间，单位为秒常量intRED_AMBER_LIGHT=1;//红/黄灯时间，单位为秒//我知道你在想什么，为什么defaut价值观？它变得更加清晰//后面的代码。我基本上是根据懒乌龟街的周期计算出来的//从Busy Bunny Lane的值循环时间。继续阅读!//===============================================================================//变量//===============================================================================//===============================================================================/ /销声明//===============================================================================/ /输入://您可以在交换机中放入美国和英国的模式//踌躇满志!/ /输出:intgreenBusyBunnyLane=30.;//绿灯输出：繁忙的兔子巷intamberbusybunnylane.=32;//琥珀色灯输出:Busy Bunny LaneintRedbusybunnylane.=34;//红光输出：繁忙的兔子巷intGreenbusybunnylanengnd.=31;//绿灯地面：忙碌的兔子巷intamberBusyBunnyLaneGnd=33;//琥珀色的灯光地面:忙碌的兔子巷intredBusyBunnyLaneGnd=35;//红灯地面:忙碌的兔子巷intgreenLazyTortoiseAve=48;//绿灯输出:Lazy Tortoise AveintamberLazyTortoiseAve=50;//琥珀色的光输出:懒乌龟大道intredLazyTortoiseAve=52;//红灯输出:Lazy Tortoise AveintGreenlazytortoiseavegnd.=49;//绿灯地:懒乌龟大街intamberLazyTortoiseAveGnd=51;//琥珀色的光线：懒人龟大道intredlazytortoiseavegnd.=53;//红灯区:懒乌龟大街//===============================================================================//初始化//===============================================================================无效设置（）{//为Busy Bunny Lane设置合适的引脚光输出pinMode（greenBusyBunnyLane那输出）;pinMode（amberbusybunnylane.那输出）;pinMode（Redbusybunnylane.那输出）;pinMode（Greenbusybunnylanengnd.那输出）;pinMode（amberBusyBunnyLaneGnd那输出）;pinMode（redBusyBunnyLaneGnd那输出）;//为Lazy Tortoise Ave设置适当的PIN光输出pinMode（greenLazyTortoiseAve那输出）;pinMode（amberLazyTortoiseAve那输出）;pinMode（redLazyTortoiseAve那输出）;pinMode（Greenlazytortoiseavegnd.那输出）;pinMode（amberLazyTortoiseAveGnd那输出）;pinMode（redlazytortoiseavegnd.那输出）;//设置初始状态digitalWrite（greenBusyBunnyLane那低）;digitalWrite（amberbusybunnylane.那低）;digitalWrite（Redbusybunnylane.那低）;digitalWrite（Greenbusybunnylanengnd.那低）;digitalWrite（amberBusyBunnyLaneGnd那低）;digitalWrite（redBusyBunnyLaneGnd那低）;digitalWrite（greenLazyTortoiseAve那低）;digitalWrite（amberLazyTortoiseAve那低）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那低）;digitalWrite（Greenlazytortoiseavegnd.那低）;digitalWrite（amberLazyTortoiseAveGnd那低）;digitalWrite（redlazytortoiseavegnd.那低）;}//===============================================================================// 主要的//===============================================================================无效循环（）{//程序需要知道使用哪种类型的交通灯。幸运的是，//在这个程序的顶部，在常量下，我们为此保留了Traffic_light_Style //非常目的。现在，我们可以只使用下面的交换机条件//语句选择用于该//程序的寿命的哪一个。如果您想要的话，您可以随时添加更多信息！开关（TRAFFIC_LIGHT_STYLE）{情况下0.：Usatrafficlight.（）;打破;情况下1：ukTrafficLight（）;打破;默认的：打破;}}//===============================================================================/ /函数//===============================================================================////////////////////// / usaTrafficLight / //////////////////////无效Usatrafficlight.（）{//记得为定时表咨询allaboutcircuits.com！这会//对理解下面的代码存在的原因非常有帮助。这是//只有一种方法使整个循环发生。当我编写代码时，我喜欢这样//使所有内容尽可能具有可读性。如果我不需要额外的//计算速度，我将以记住的签发重新介绍陈述//最后一个条件是什么。所以如果你想"嘿，他转身了//先开红灯，然后关灯，再开灯!”我想//让事情更容易阅读！//首先拥有繁忙的兔子巷，有绿灯。根据//图表，懒乌龟大街是红色的。我将在一秒内使用FOR循环//增量，因为这将有助于保持逻辑连续性从计时// 桌子。每个周期后不要忘记关闭灯光！为了（int秒=0.;秒<格林;秒++）{digitalWrite（greenBusyBunnyLane那高）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那高）;延迟（1000）;}digitalWrite（greenBusyBunnyLane那低）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那低）;//现在Busy Bunny Lane的绿灯时间已经过去了，我们可以//转到我们的琥珀光时间。为了（int秒=0.;秒<AMBER_LIGHT;秒++）{digitalWrite（amberbusybunnylane.那高）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那高）;延迟（1000）;}digitalWrite（amberbusybunnylane.那低）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那低）;//前方有盲区，防止交通事故发生。为了（int秒=0.;秒<DEAD_LIGHT.;秒++）{digitalWrite（Redbusybunnylane.那高）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那高）;延迟（1000）;}digitalWrite（Redbusybunnylane.那低）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那低）;//终于轮到懒乌龟大街了!为了（int秒=0.;秒<（格林/3.）;秒++）{digitalWrite（Redbusybunnylane.那高）;digitalWrite（greenLazyTortoiseAve那高）;延迟（1000）;}digitalWrite（Redbusybunnylane.那低）;digitalWrite（greenLazyTortoiseAve那低）;//懒乌龟大道现在变成了琥珀色的灯光。为了（int秒=0.;秒<AMBER_LIGHT;秒++）{digitalWrite（Redbusybunnylane.那高）;digitalWrite（amberLazyTortoiseAve那高）;延迟（1000）;}digitalWrite（Redbusybunnylane.那低）;digitalWrite（amberLazyTortoiseAve那低）;//再一次，一个死区为了（int秒=0.;秒<DEAD_LIGHT.;秒++）{digitalWrite（Redbusybunnylane.那高）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那高）;延迟（1000）;}digitalWrite（Redbusybunnylane.那低）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那低）;//循环结束了!}/////////////////////// / ukTrafficLight / ///////////////////////无效ukTrafficLight（）{//这将非常类似于usatrafficlight//首先拥有繁忙的兔子巷，有绿灯。根据//图表，懒乌龟大街是红色的。我将在一秒内使用FOR循环//增量，因为这将有助于保持逻辑连续性从计时// 桌子。每个周期后不要忘记关闭灯光！为了（int秒=0.;秒<格林;秒++）{digitalWrite（greenBusyBunnyLane那高）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那高）;延迟（1000）;}digitalWrite（greenBusyBunnyLane那低）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那低）;//现在Busy Bunny Lane的绿灯时间已经过去了，我们可以//转到我们的琥珀光时间。为了（int秒=0.;秒<AMBER_LIGHT;秒++）{digitalWrite（amberbusybunnylane.那高）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那高）;延迟（1000）;}digitalWrite（amberbusybunnylane.那低）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那低）;//前方有盲区，防止交通事故发生。为了（int秒=0.;秒<DEAD_LIGHT.;秒++）{digitalWrite（Redbusybunnylane.那高）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那高）;延迟（1000）;}digitalWrite（Redbusybunnylane.那低）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那低）;//这就是英国灯光的不同之处!为了（int秒=0.;秒<RED_AMBER_LIGHT;秒++）{digitalWrite（Redbusybunnylane.那高）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那高）;digitalWrite（amberLazyTortoiseAve那高）;延迟（1000）;}digitalWrite（Redbusybunnylane.那低）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那低）;digitalWrite（amberLazyTortoiseAve那低）;//终于轮到懒乌龟大街了!为了（int秒=0.;秒<（格林/3.）;秒++）{digitalWrite（Redbusybunnylane.那高）;digitalWrite（greenLazyTortoiseAve那高）;延迟（1000）;}digitalWrite（Redbusybunnylane.那低）;digitalWrite（greenLazyTortoiseAve那低）;//懒乌龟大道现在变成了琥珀色的灯光。为了（int秒=0.;秒<AMBER_LIGHT;秒++）{digitalWrite（Redbusybunnylane.那高）;digitalWrite（amberLazyTortoiseAve那高）;延迟（1000）;}digitalWrite（Redbusybunnylane.那低）;digitalWrite（amberLazyTortoiseAve那低）;//再一次，一个死区为了（int秒=0.;秒<DEAD_LIGHT.;秒++）{digitalWrite（Redbusybunnylane.那高）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那高）;延迟（1000）;}digitalWrite（Redbusybunnylane.那低）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那低）;//这又是英国灯光的不同之处!为了（int秒=0.;秒<RED_AMBER_LIGHT;秒++）{digitalWrite（Redbusybunnylane.那高）;digitalWrite（amberbusybunnylane.那高）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那高）;延迟（1000）;}digitalWrite（Redbusybunnylane.那低）;digitalWrite（amberbusybunnylane.那低）;digitalWrite（redLazyTortoiseAve那低）;//循环结束了!}

可能的下一个步骤

如果你想扩大这个项目，你可以考虑买一个真正的交通灯，并把它连接起来!当然，你需要适应工作电压(例如，在美国~120伏)。如果你不是，不要想它!你需要一个叫继电器的东西。为了了解接力赛的建设，我建议从这里开始在这里。

在哪里可以找到一个真正的红绿灯来玩呢?我看到的最好的来源是易趣、车库/庭院拍卖、跳蚤市场和古董店。所以，如果你碰巧找到一款价格合理的产品(取决于市场需求，但一般塑料产品的价格在25美元到100美元之间)，抓住一款，在本文的指导下使用它，很快，你的客人就会有一个很好的话题!

当然，所有这些学习灯光顺序和时间的努力并不一定要因为交通灯而停止。你可以很容易地使用这个设置来计时圣诞灯或简单的舞台灯光效果。你仍然可以使用一个时间表来帮助整个过程。你也可以用它作为一个简单的计时器，用来打开和关闭延迟较长的东西，比如露台灯或泳池水泵。基本上，有些事情需要围绕一个特定的时间表，但不是确切的。希望这能打开你的想象力，让你看到交通信号灯之外的其他东西。

玩得开心!

你自己试试这个项目吧!BOM。

Traffic_Light_Controller_Test_Code.zip