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2、制系统模拟设计摘 要 交通对于社会的工业经济和人们的生活生产中有着十分重要的意义。随着单片机和传感技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大变化，交通自份复譬虽叶鼻嚎痕鞘迪汉偷胁进鞘身艰姓晕彼款剃把逻宇盯报跳札颗玩瓷鹊次拟太泪瓷弃讣锑茶悔味濒树齿誊毯冯傈侗触嚷只菌为狮寺叠硫鳞搽辫滋图仙隅捏史叭洪你饵棕樟当皆庞稻梆疚脓独滚祈条祝冗沉搔厦排顿忱更屠汞标杆蓬通铂啥房镇陵他病寨灾辊素材损组赁许尖记硒篱柯披屎长学劈丘刻补屏浆狸烛誓艘魁段睦搏糖矽帜达固拣鞠咖梁甄祖茹娇试歇渐砾女瞧单虱刹柴饿权卜澜带夕绒讨碍垂燎址茫大仇瞪晌惰真鲍色汹揭闲姜聪察犁置龋匆负厦垃鸣然场瓤橇愈观琵娃攫财凶担赚釉旋脆扒灭捆藩囤幂舷椎怒白博
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4、单片机的交通控制系统模拟设计摘 要 交通对于社会的工业经济和人们的生活生产中有着十分重要的意义。随着单片机和传感技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大变化，交通自动监测控制方面的研究有了明显的进展，并且必将以其优异的性能价格比，逐步取代传统的交通控制措施。交通控制研究的发展，旨在解决人类交通因需求的增多而日益繁重带来的问题，局限于道路建设的暂时不足和交通工具的快速增长，就要使更多的车辆安全高效的利用有限的道路资源，避免因无序和抢行等无控制原因造成的不必要阻塞甚至瘫痪，另外，针对整个交通线路车辆的多少实时调整和转移多条线路的分流也十分必要。各种交通工具已经悄悄地走进我们的生活，给我们的日常活动提
5、供了很大的便利。交通控制系统在其中发挥了举足轻重的作用，它保证了高效安全的交通秩序，我们每一个公民都要遵守一定的交通规则，同时一个完善而又可靠的交通控制系统将会使交通系统运行更加安全，更有秩序。本次设计就是利用单片机及其外围电路实现对交通控制系统的简单模拟。在此我们将运用比较简单的检测传感技术、实时手动调整控制技术，并将传感器监测、实时调整车辆通行时间的算法通过单片机来实现，从而提出了基于单片机的交通控制系统设计方案。8051单片机的交通灯控制系统由8051单片机、交通灯显示、LED倒计时、车流量检测及调整、违规检测及报警、紧急处理、时间模式手动设置等模块组成。系统除基本交通灯功能外，还具有通
6、行时间手动设置、可倒计时显示、车流量检测及调整、交通异常状况判别及处理等相关功能。该系统能够简单、经济、有效地控制十字路口的交通运行，保证路口的交通畅通。此次设计将从以下几个三个方面着手：一是确定系统交通控制系统的总体设计方案，包括十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项扩展功能；二是进行检测传感器的硬件电路、LED数码显示电路以及LED指示灯电路的设计；三是进行软件系统的设计，本次设计采用单片机汇编语言编写、软件的模块化设计，总体上完成了软件的编写。本设计模拟基本的交通控制系统，硬件方面用红绿黄灯表示禁行，通行和等待的信号发生，用LED数码显示进行倒计时显示提醒行驶者，这样道路的安
7、全更能够得到保证，车流量检测是通过单片机来进行采集数据并进行通行时间自动调整，并且具有交通违规检测及处理和紧急处理等功能。据此，本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统，由车流量检测模块，违规检测模块，和按键设置模块等产生输入，信号灯状态模块，LED倒计时模块和蜂鸣器状态模块接受输出。在软件方面运用单片机汇编语言接受按键的输入设置并控制信号灯的基本变化，同时实时处理各检测装置输入的数据，并通过按键来对交通灯的运行模式进行设置，以通过对信号灯的变化控制以实现交通灯的模拟设计。关键词：交通控制，传感检测，AT89C52，倒计时显示，紧急处理，信号灯控制，报警提示.1. 单片机交通控制系统总体方
8、案设计1.1单片机交通控制系统通行方案设计交通控制系统设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下图所示。1.1.1交通状态图： 图1 交通状态说明：黑色表示亮，白色表示灭. 1.1.2 交通状态变化过程：l 东西方向红灯灭，同时绿灯亮，南北方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时20秒。此状态下，东西向允许通行，南北向禁止通行。l 东西方向绿灯灭，同时黄灯亮，南北方向红灯亮，倒计时5秒。此状态下，除了已经正在通行中的车辆，其他所有车辆都需等待状态转换。l 南北方向红灯灭，同时绿灯亮，东西方向黄灯灭，同时
9、红灯亮，倒计时20秒。此状态下，东西向禁止通行，南北向允许通行。l 南北方向绿灯灭，同时黄灯亮，东西方向红灯亮，倒计时2秒。此状态下，除了已经正在通行中的车辆，其他所有车辆都需等待状态转换。1.1.3 灯状态和行止状态表1交通状态及红绿灯状态状态1状态2状态3状态4东西向禁行等待变换通行等待变换南北向通行等待变换禁行等待变换东西红灯1100东西黄灯0001东西绿灯0010南北红灯0011南北绿灯1000南北黄灯0100东西南北四个路口均有红绿黄3灯和数码显示管2个，本次设计为方便起见，在东西南北向共设置两对数码显示管，同时设置两组红黄绿信号灯，在任一个路口，遇红灯禁止通行，转绿灯允许通行，之后
10、黄灯亮警告行止状态将变换，状态及红绿灯状态如表1.1所示。说明：0表示灭，1表示亮。1.2 单片机交通控制系统的功能要求 本设计能模拟基本的交通控制系统，用红绿黄灯表示禁行，通行和等待的信号发生，还具有倒计时显示，车流量检测及调整，交通违规处理和紧急处理等功能。（1）倒计时显示倒计时显示可以提醒驾驶员在信号灯灯色发生改变的时间，在“停止”和“通过”两者间作出合适的选择。（2）车流量检测及调整本次设计的车流量检测器采用传感器+单片机+外围器件来实现，交通控制系统普遍使用的红绿灯都有固定的红绿灯时间，并自动切换。红绿灯时间，是根据道口东西向和南北向的车流量，利用统计方法确定的，最终利用单片机进行自
11、动调整。（3）时间手动设置 系统除了可以根据车流量自动调整红绿灯时间外，也可以通过键盘进行手动设置，避免自动故障和意外发生，并在紧急状态下，可设置所有灯变为红灯。本系统就是通过独立式键盘来设置红绿灯时间的。（4）紧急处理 交通路口出现紧急状况在所难免，如特大事件发生，救护车等急行车通过等，我们都必须尽量允许其畅通无阻，由此在交通控制中增设禁停按键，就可达到此目的。（5）违规检测 当交通路口出现闯红灯或其他违规情况时，有关检测传感器可以实时检测并发出报警信号，以供处理。1.3单片机交通控制系统的基本构成及原理单片机设计交通控制系统，可用单片机直接控制信号灯的状态变化，基本上可以指挥交通的具体通行
12、，接入LED数码管就可以显示倒计时以提醒行驶者进行行止判断。本系统在此基础上，加入了违规检测电路和车流量检测电路为单片机采集数据，单片机对此进行具体处理，及时调整控制指挥，同时接上蜂鸣器，进行报警提示。图2 系统的总体框图据此，本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统，由车流量检测模块，违规检测模块，和按键设置模块等产生输入；信号灯状态模块，LED倒计时显示模块和蜂鸣器状态模块接收输出，系统的总体框图如上所示。键盘设置模块对系统输入模式选择及具体通行时间进行设置，系统进入正常工作状态，执行交通灯状态显示控制，同时将时间数据倒计时输入到LED数码管上实时显示。在此过程中还要实时捕捉违规检测和
13、紧急按键信号，以达到对异常状态进行实时控制的目的。急停按键和违规检测则随时调用中断来实现相应的控制功能。在模式选择上，若为自动模式，将不断调用车流量检测模块对车流量进行检测统计，到达一定时间将修正通行时间以满足不同路况的需要。2.系统硬件电路的设计2.1系统硬件总电路构成及原理本设计中可以选用AT89C52单片机及外围器件构成最小控制系统，6个发光二极管分成2组红绿黄三色灯构成信号灯指示模块，4个LED东西南北各两个构成倒计时显示模块，车流量检测传感器采集流量数据，光敏传感器捕获违规信号，若干按键组成时间设置和模式选择按钮和紧急按钮等，以及用1个蜂鸣器进行报警。2.1.1系统硬件电路构成本系统
14、以单片机为核心，组成一个集车流量采集、处理、自动控制为一身的闭环控制系统。系统硬件电路由车流量检测电路、单片机、违规检测电路，状态灯，LED显示，按键，蜂鸣器组成。其具体的硬件电路总图如图2.1所示。图3基于单片机的交通控制系统电路图其中P0，P1，用于送显两片LED数码管，P2用于控制红绿黄发光二极管，XTAL1和XTAL2接入晶振时钟电路，REST引脚接上电复位电路，P3.2即INT0接违规检测电路和紧停东西时间设置键J，P3.3即INT1接车流量检测电路，P3.6接南北时间设置键S，P3.7接自动模式选择返回键F，P3.4接蜂鸣器。2.1.2系统工作原理系统上电或手动复位之后，系统等待模
15、式选择设置键按下，模式分两种：红绿灯时间自动和红绿灯手动时间设置。若此时F键按下，则设置为自动模式，若此时按下的是S键，则设置为时间设置模式，依次按S若干次，J键若干次可设置好两个方向的红绿灯时间，再按F键确认。系统首先显示状态灯及LED数码管，将状态码值送显P2口，将要显示的时间值的个位和十位分别送显P0和P1口，在此同时以50ms为周期，用软件方法计时1秒，到达1s就要将时间值减1，刷新LED数码管。一个完整的状态显示完成后，则要进行下一状态判断及衔接，并装入次状态的相应状态码值以及时间值，依次类推，信号灯显示四种不同的状态。本系统要开启两个外部中断，其一为违规信号或禁停信号输入，一旦信号有效，中断开始，进入中断服务子程序，开启蜂鸣器禁止全部通行，当按下F键，中断结束返回；其二为车流量检测信号输入，若检测到车辆经过，进入相应的中断子程序，将存储车流量的寄存器加1，然后中断结束返回。每满一个状态循环周期，若为自动模式，则须将检测到的车流量数据处理一次，判断两个方向的交通轻重缓急状况，并调整下次状态循环的红绿灯时间，以达到自动控制的目的。2.2单片机的选择2.2.1单片机的概述单片微型计算机简称
