人行道自助红绿灯在很多城市的街头都是比较常见的，常态下主路一直绿灯，人行道红灯。如果有行人要通过，动手按下红绿灯杆上的按键后，稍微等待一会，主路交通灯变黄再变红，人行道交通灯变绿闪烁，同时会有“嘟嘟”的声音提示行人通过。

今年9月份机器人三级考试的实操搭建题目“智能红绿灯”，其实就是人行道自助红绿灯，不过考题中还有一些细节，比如可以通过电位器调整行人通过时长，最后4秒人行道绿灯闪烁变快等。

大纲

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一、准备所需的电子模块

二、准备交通灯杆

三、导线连接

四、电子模块安装

五、编程与调试

六、运行效果

正文

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一、准备所需的电子模块

1、电位器（下图上排左一），用来调节人行道通过时长。

2、蜂鸣器（下图上排左二），发出嘟嘟的声音提示行人通过。

3、按键（下图上排左三），行人按键后人行道亮绿灯。

4、红黄绿交通灯（下图上排左四），机动车道交通灯。

5、独立小绿灯、红灯（下图上排右一、二），人行道交通灯。

6、导线，连接电子模块和控制器。

7、Arduino UNO控制器，由单片机（微控制器）、扩展引脚、电源接口三部分组成。

（1）下图Arduino UNO控制器中央黑色正方形模块是单片机，正面印有型号“MEGA328P”的字样，MEGA328P单片机主频为16MHz（16兆赫兹），闪存32K、主存2K、可擦写可编程的存储芯片（EEPROM）1K。

（2）控制器上侧一排黄色的引脚是数字引脚，编号为0~13，可以输出、输入数字信号。下侧一排蓝色的引脚为模拟引脚，编号为A0~A5，可以输入模拟信号。

搭建自助红绿灯所需的电子模块以及Arduino控制器

二、准备交通灯杆

做了两根交通灯杆，一根准备装主路交通灯，一根准备装人行道红绿灯、蜂鸣器、行人按键。

交通灯杆

三、导线连接

为了使用方便，Arduino UNO控制器为每个数字和模拟引脚独立配置了红色的5V（电源）引脚，黑色的GND（接地）引脚，这样电源（V）、接地（G）、信号（S）三个引脚一组，和导线接口完美对应。

导线引脚与GVS引脚组相对应

1、黄色的数字引脚0~13，用来连接按键、红绿灯、蜂鸣器等电子模块。下图按键连接在了数字引脚3上。

按键连接在数字引脚3

2、交通灯有三个数字信号接口：G、Y、R，这三个都是数字信号接口，各自独立连接到三个数字引脚即可，GND随机连其中一个接地引脚。

交通灯的接口

3、蓝色的模拟引脚A0~A5，可以用来连接电位器模块，我们把电位器连接在了A4引脚上。

电位器连接在A4模拟引脚上

四、电子模块安装

导线连接好后，把所有的电子模块安装到交通灯杆上。一侧是人行道灯杆，上面集成了蜂鸣器、按键、红灯、绿灯；另一侧是主路交通灯杆，集成了交通灯（红黄绿）。

安装好的人行道交通灯与主路交通灯

把主路交通灯、人行道交通灯、按键、蜂鸣器、电位器连接的引脚都记下来，编程的时候使用。

各个电子模块对应的引脚

五、Mixly编程与调试

之前我写过一篇非常合适小白入手硬件编程的文章，从安装驱动和Mixly开发工具开始，到Mixly编程、编译、上传，直至调试完成，非常简洁的讲解了完整流程。所以这里就不再讲解了，需要阅读的话点击这个链接：机器人三级Ardunino硬件编程小白入门：灯光控制程序的开发与调试

1、声明引脚

（1）声明driverWayR、G、Y为主路红、绿、黄灯，对应数字引脚8、7、9。

（2）声明footWayR、G为人行道红、绿灯，对应数字引脚13、12。

（3）声明key、buzzer、peten为按键、蜂鸣器、电位器，分别对应数字引脚3、11和模拟引脚A4。

声明引脚

2、声明变量keyVal

keyVal用来接收按键模块输入的数字信号值（0、1），如果用户按下键，则接收到1，否则一直是0。

keyVal用来接收按键模块输入的数字信号值

编译、上传验证一下是否可以接收到按键的信号。不按键，串口监视器打印0，把按键按下，串口监视器打印1（下图），说明控制器正确接收了按键模块的数字信号。

按键后串口监视器打印了1

3、添加对keyVal的判断逻辑

如果行人按下键，keyVal接收到1，执行切换人行道绿灯通行指令，否则是主路正常通行指令。为了程序简洁，我添加了两个函数diverPass（主路通行）、footPass（人行道通行）。

在主程序里写一个判断逻辑，如果keyVal=1，则执行footPass（人行道通行）函数，否则执行diverPass（主路通行）函数。这样程序的主框架就完成了，剩下就是把两个函数填充完成。

主程序框架

4、diverPass（主路通行）函数

这个函数很简单，主路通行时，主路绿灯亮、人行道红灯亮，其它灯均灭。

数字引脚给灯模块输出高点平（1）灯亮；数字引脚给灯模块输出低电平（0）灯灭。

diverPass（主路通行）函数

5、footPass（人行道通行）函数

这个函数比较复杂，我们逐步去实现。

（1）主路信号灯变红

行人按键后延时2秒，主路绿灯灭，黄灯亮；黄灯亮2秒后，黄灯灭，红灯亮。

主路信号灯变红

（2）人行道红灯灭，绿灯亮

根据考试（2021年9月份3级实操）要求，人行道的绿灯不是长亮的，而是500ms的间隔闪烁；并且最后4秒以250ms的间隔快速闪烁。

我们用两个循环来实现考试要求。

第一个循环，从1~8，步长1，即循环8次，每次循环内绿灯一亮一灭各延时500ms，即每个循环的时长为1秒，循环8次，总时长8秒。

第二个循环，从1~8，步长1，即循环8次，每次循环内绿灯一亮一灭各延时250ms，即每个循环的时长为0.5秒，循环8次，总时长4秒。

绿灯总计闪烁12秒，即通行时长为12秒。

绿灯总计闪烁12秒

（3）让蜂鸣器响起来提醒行人

根据考试（2021年9月份3级实操）要求，蜂鸣器在最后4秒以250ms的间隔提醒路人。所以直接在最后4秒的循环里添加蜂鸣器（buzzer）数字输出。

这样蜂鸣器在最后4秒会以250ms的间隔鸣响。

添加蜂鸣器（buzzer）数字输出

6、好像还差点什么？

对了，考试（2021年9月份3级实操）还有一个特别的要求，用电位器控制行人通行时长在8~12秒之间。这个怎么实现呢？

（1）对电位器输入数值passTime的处理

电位器是一个模拟输入模块，之前已经声明为peten（应该是poten，英文错了，抱歉），接入的是A4引脚。现在需要再声明一个变量passTime接收电位器输入的数值。

电位器和按键都是输入模块，但按键是数字输入，输入的值为0或1；而电位器是模拟输入，输入的值为1~1023。也就是说电位器旋转到开始位置，那么passTime接收的值为1，旋转到底部，passTime接收的值为1023。

那么如何转换为8~12呢？

我们可以做一个映射，把1~1023映射为8~12。

最终的结果是：

电位器旋转到开始位置，那么passTime接收的值为1，映射后的值为8；

电位器旋转到底部位置，那么passTime接收的值为1023，映射后的值为12；

电位器旋转到其他位置，映射后的值可能为9、10、11。

映射

（2）使用电位器输入数值passTime控制人行道通过时长

第一个绿灯闪烁循环里，把原来的1到8，改为1到passTime-4，为什么要减去4？

因为最后还有一个4秒的快速闪烁循环，而通过总时长是两个循环的累加，所以第一个循环时长要减去第二个循环的4秒。

比如电位器旋转到一个位置后，映射的时长为10秒，那么第一个循环的次数为10-4=6次，每个循环1秒，共计6秒，再加上第二个循环的总时长4秒，刚好是10秒，完成考试要求。

添加passTime控制时长

7、总览一下全部程序

（1）左侧是主程序，实现了声明变量、输入信号接收、按键判断。

（2）右侧是两个函数diverPass（主路通行）、footPass（人行道通行），实现交通灯的切换控制。

我在工作中有个习惯，就是先把主程序的框架做好，然后再一步步去补充细节，这个积木式编程虽然看起来简单，但是开发思路却是通用的。

自助红绿灯程序

六、运行效果

怎么和Ardunino控制器连接上传程序，以及串口如何配置，之前文章详细讲过了，这里不再重复了，复习点击这里机器人三级Ardunino硬件编程小白入门：灯光控制程序的开发与调试

下面是运行效果视频：

视频加载中...

后记

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北京刚结束这场2021年的首场大雪。早上开车去医院，小区门口的路因为施工有些坑洼，上面是不停飘落的厚厚的积雪，下面是冰冻的路面，一个陡坡没上去陷进了冰窝里，方向不受控制，只好缓缓倒下来，眼看着一辆4驱SUV咆哮着在坡上画了一个S型艰难的上去，然后消失在漫天的雪花中。我默默叹口气，返回小区，进到地库停好车，发现车窗外面还有一层硬硬的雪帘。

于是回家歇着吧，然后就有了今天这篇文章。

太美丽

昨晚的扫雪车

努力工作的快递小哥，点个赞