《单片机交通灯设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机交通灯设计（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 智能交通灯控制系统的设计黄秋花 （吉首大学物理科学与信息工程学院，湖南 吉首 416000）摘 要 本设计介绍了一种智能型交通灯控制系统的设计方法。具体描述了系统控制方案、硬件选择及单片机程序设计。该系统由车辆检测电路，主控制器，紧急通行请求中断，指示灯及数码管显示等组成。依据车多通行时间长及可同时通行两车道不冲突的原则，分四种交通通行状态方案进行设计，采用压电传感器检测车辆数，在软硬件方面对现行交通灯控制进行改进，从而动态调节各方向的通行时间，大大提高了交通灯配时的时效性和车道组合的灵活性。关键词：压电传感器；车流量检测；AT89S51；数码管显示；智能控制Design of Intell
2、igent Traffic Light Control SystemHuang Qiuhua(College of Physics Science and Information Engineering, Jishou University, Jishou,Hunan 416000)AbstractThe design introduces a way of an intelligent light control system design. .Detailed description of the system control program, hardware selection and
3、 microcontroller programming.The system consists of vehicle detection circuit, the main controller, interrupt request for emergency access, light and digital display and other components.Based vehicles pass a long time and can also access two-lane no conflict of principle, the four sub-state program
4、 designed traffic access, the number of vehicles using piezoelectric sensors detected, the hardware and software for the existing traffic light control improvements that can dynamically adjustThe direction of the passage of time, greatly increased the traffic light with the timeliness and the Drive
5、when the combination of flexibility.Key Words: Piezoelectric sensors；Flow Rate of Vehicles detection；AT89S51；Digital display; Intelligent Control目录第一章 绪 论1第二章 系统设计方案2 2.1 系统设计控制要求2 2.2 系统方案分析与实现3第三章 系统总体组成结构4 3.1 系统总体描述及总体组成方框图4 3.2 单片机概述4 3.3 传感器选择8 3.3.1 压电晶片的连接方式8 3.3.2 压电式传感器的测量电路8 3.3.3 电压放大器（阻
6、抗变换器）9 3.4 LED数码管的结构与原理9第四章 系统硬件设计11 4.1 智能交通灯控制系统总电路原理图11 4.2 交通灯的主体部分电路设计原理12 4.3 车辆检测电路原理及实现12 4.3.1 车流量检测工作原理方框图12 4.3.2 传感器铺设13 4.3.3 AD转换器13 4.4 车辆通行及人行通行情况指示及实现16 4.5 紧急情况处理功能及实现16 4.6 倒计时显示功能及实现16第五章 系统软件设计17 5.1 软件设计思路17 5.2 软件设计程序流程图及程序19第六章 系统功能说明与测试22 6.1 系统功能说明22 6.2 状态灯显示测试22第七章 结束语23参
7、考文献24附录25II智能交通灯控制系统的设计 绪论第一章 绪 论随着社会经济的发展, 人口、车辆数量不断增长，但是有限的可用土地以及经济要素的制约却使得城市道路扩建有限，因此不可避免的带来一系列的交通问题。当今世界各地的大中小城市无不存在着交通问题。交通拥堵使得人们每天将大量的宝贵时间消耗在路上、车中，同时也导致商业车辆在交通运输中的延误，增加了运输成本。交通事故率也在不断地上升，每年都会带来巨大的人员伤亡和经济损失。据美国有关部门预测，到2020年，美国因交通事故。造成的经济损失将会超过1500亿美元，而日本东京目前因交通拥堵每年造成的经济损失为1230亿美元。为解决日益严重的交通问题，各
8、国政府采取各种措施，如对汽车加以重税以限制汽车的数量，实施交通管制来加强管理。但是在做过各种尝试，花费了巨大的管理成本之后，交通状况依然难有根本改观。人们逐渐认识到，交通系统是一个复杂的综合性系统，单独从道路或者车辆的角度来考虑，都将很难解决交通问题，必须把车辆和道路综合起来，考虑如何在有限的道路资源条件下，提高道路资源的利用率，这才是解决问题的关键。同时自20世纪后期以来信息技术的迅猛发展和广泛应用也给以上解决思路提供了有效的技术手段支持。在这样的背景下，智能交通的概念应用而生，并成为研究应用的热点。智能交通系统是指将先进的信息技术、自动控制技术、计算机技术以及传感器技术等有机地运用于整个交
9、通控制中而建立的一种控制系统除了通过修路改善交通外,对交通信号灯的控制已成为现代城市交通监控指挥系统中重要的组成部分和技术手段。现在交通灯一般设在十字路口，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯，加上一个倒计时的显示计时器来控制行车，对于一般情况下的安全行车、车辆分流发挥着作用。传统的交通信号灯控制方法往往是以路口的状态,按丁字、十字与多路口分时段进行红绿黄灯控制各路口依次通行,往往存在车多的路口绿灯通行时间短、无车或少车的路口却亮着绿灯,而且哪个路口在何时间段车多又比较随机,对交通信号灯的控制不好人为预设定,没有考虑通过时, 两车道应采取的措施, 譬如, 有消防车通过执行紧急任务时, 两车道
10、的车都应停止, 让紧急车。为克服这种少车路口绿灯时无车通行或多车路口绿灯通行时间短而堵车等资源浪费的现象,出现了智能交通灯控制系统，同时也解决了紧急车通行。目前的智能交通灯控制系统有以红外感应车流量的、有按预定时间段改变通行时间的、有以电视监控信息来干预的等多种方法与手段,各有特点。本设计是一个以车流量为核心且考虑紧急车通行情况的十字路口智能交通灯控制系统,通过使用压电传感器检测车流量,中断控制紧急车辆通行，从而实现了十字路口交通灯的智能控制。智能交通灯控制系统的设计 系统设计方案第二章 系统设计方案 目前设计交通灯的方案有很多, 有应用C P L D 实现交通信号灯控制器的设计,有应用P L
11、 C 实现对交通灯控制系统的设计，有应用单片机实现对交通信号灯设计的方法。由于A T 8 9 S 5 1 单片机自单带有2计数器, 6 个中断源, 能满足系统的设计要求。用单片机设计不但设计简单, 而且成本低, 用其设计的交通灯也满足了要求, 所以本文采用单片机设计交通灯。采用A T 8 9 S 5 1 单片机作为控制器, 通行倒记时显示采用L E D 数码管, 通行指示灯采用发光二极管, L E D 显示采用动态扫描, 以节省端口数。特殊紧急车辆通行采用实时中断完成, 车流量大小采用压电传感器检测电路完成。按以上系统构架设计, 单片机端口刚好满足要求。该系统具有电路简单, 设计方便, 耗电较
12、少,可靠性高等特点。2.1 系统设计控制要求 交通灯控制系统的要求是能实现“正常循环运行”、“急车强行控制”和“交通异常状况处理”三种控制方式。（1）正常循环运行控制系统受一个启动开关控制。当开关启动时, 系统开始工作; 当启动开关断开时, 所有信号灯熄灭。系统工作时,先东西绿灯亮27s，且南北方向人行通道放行，同时南北红灯维持60s，黄灯亮3 s后亮红灯；30S后东向北左转和西向南左转绿灯亮27s，黄灯亮3 s后亮红灯；然后南北绿灯亮27s,且东西方向人行通道放行，同时东西红灯维持60s，黄灯亮3 s后亮红灯；30S后北向西左转和南向东左转绿灯亮27s，黄灯亮3 s后亮红灯。如此循环。（2）
13、紧急车强行控制急车强通信号受紧急开关控制。无急车时,信号灯按正常时序控制。有急车来时, 将紧急开关接通, 不管原来信号灯的状态如何, 一律强制让急车来车方向的绿灯亮, 使急车放行, 直至急车通过为止。急车一过, 将紧急开关断开, 信号灯的状态立即转为急车来车方向的绿灯闪亮3 秒, 随后按正常时序控制。急车强通信号同一时间只能响应一路方向的急车, 若两个方向先后来急车, 则按先、后次序依次响应; 若两个方向同时来急车, 则按东西, 南北向依次响应。（3）交通异常状况处理当任何一方向路段传感器检测到东西(或南北) 方向有车辆在20 s 没有移动, 而南北(或东西) 方向交通状况正常, 这时单片机将
14、自动启动交通状况异常处理方式, 强制东西方向(或南北方向) 绿灯的点亮时间延长到50 s, 直至在这一方向上的传感器不再返回对应信号(表明此路段的车辆排列长度小于200m )。2.2系统方案分析与实现考虑交通规则和车辆安全性，在同一时段内，仅允许其中不冲突的两车道通行。由于本系统车道通行时间是根据待通行车辆数实时分配的，因此控制车道组合会随之而改变。依照上述方案进行通道转换，能保证十字路口总有两车道通行，最大限度地利用了道路资源。当然所用待通行时间都必须大于一个最小值，即行人、非机动车通行时间。且每次转换需3秒黄灯过渡时间，以保障交通的安全性车辆。车辆通过十字路口时有三种情况即左转、直行、右转
15、。综合考虑车辆通行等各种情况同时兼顾行人的通行，将实际通行状况控制为如下四种连续的情况，如图5所示（1）对应于东西向直行车流通行；（2）对应于东西向左右转车流通行，同时为了充分利用道路资源，允许南北向右转车流通行；（3）对应于南北向直行车流通行；（4）对应于南北向左右转车流通行，同时允许东西向右转车流通行14。图2.1 交通路口通行状态图智能交通灯控制系统的设计 系统总体组成结构第三章 系统总体组成结构 3.1 系统总体描述及总体组成方框图智能交通灯控制系统总体设计组成如图3.1，整套系统由五部分组成：单片机最小系统模块，交通流量检测模块，交通信号灯模块，倒计时显示模块，紧急控制。 单片机最小系统接口电路紧急控制交通流量检测LED倒计时显示模块交通灯控制显示模块图3.1 控制系统硬件电路总体方框图3.2单片机概述(1) 主要特性 与MCS-51单
