交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文
摘要：針對(duì)我國(guó)城市交通控制的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，介紹了一種利用單片機(jī)AT89S51作為核心元件，進(jìn)行智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案，并詳細(xì)闡述了該系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、工作原理、硬件電路和軟件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)燈對(duì)路面狀況的智能控制，能夠有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力，具有一定的實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 交通燈控制系統(tǒng) 發(fā)光二極管
隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)動(dòng)車數(shù)量急劇增加，城市交通面臨巨大壓力，城市道路建設(shè)相對(duì)滯后，特別是街道的十字路口，更是成為交通網(wǎng)中通行能力的瓶頸和交通事故的多發(fā)地。為了有效緩解交通阻塞，確保交通安全，交通信號(hào)燈在所有城市都得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)具有很大的局限性[1]，結(jié)合計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)，設(shè)計(jì)智能化的'交通信號(hào)燈指揮系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1 智能交通燈控制系統(tǒng)的系統(tǒng)分析
1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)
在由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口處，每個(gè)入口設(shè)置紅、綠、黃三色信號(hào)燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮表示該條道路上未過(guò)停車線的車輛停止通行，已過(guò)停車線的車輛繼續(xù)通行，且黃燈是禁行方向轉(zhuǎn)換信號(hào)。用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號(hào)燈，設(shè)東西向?yàn)橹鞲傻溃媳睘橹Ц傻�，如圖1所示。在任一時(shí)刻只允許一條干道通行，另一條干道禁行，持續(xù)一定時(shí)間后，經(jīng)過(guò)短暫的過(guò)渡，將允許另一條干道通行，循環(huán)往復(fù)。每條干道的信號(hào)轉(zhuǎn)換順序?yàn)椋壕G—>黃—>紅，綠燈的最短時(shí)間為20秒，最長(zhǎng)時(shí)間為40秒，紅燈最短時(shí)間為25秒，最長(zhǎng)時(shí)間為45秒，黃燈時(shí)間為5秒。
1.2 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及其功能
該系統(tǒng)由單片機(jī)、車流量檢測(cè)模塊、違規(guī)檢測(cè)模塊、按鍵設(shè)置模塊、信號(hào)燈狀態(tài)模塊、LED倒計(jì)時(shí)模塊組成最小控制系統(tǒng)，如圖2所示[2]。采用單片機(jī)作為控制核心，直接控制信號(hào)燈的狀態(tài)變化，可以實(shí)現(xiàn)基本的交通指揮功能。LED數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)間，以提醒行使者，更具人性化。違規(guī)檢測(cè)傳感器和車流量檢測(cè)傳感器為單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上單片機(jī)及時(shí)調(diào)整控制指揮。
該系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)基本的交通指揮功能，還能進(jìn)行倒計(jì)時(shí)顯示、車流量檢測(cè)及調(diào)整、按鍵設(shè)置、交通違規(guī)處理和緊急處理等功能。
2 智能交通燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)選用AT89S51單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12個(gè)發(fā)光二極管分成4組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊，8個(gè)LED東西南北各兩個(gè)構(gòu)成倒計(jì)時(shí)顯示模塊，車流量檢測(cè)傳感器采集流量數(shù)據(jù)，光敏傳感器捕獲違規(guī)信號(hào)，若干按鍵組成時(shí)間設(shè)置和緊急按鈕，該系統(tǒng)硬件電路如圖3所示[3]。
3 智能交通燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)的軟件部分采用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，包括鍵盤設(shè)置處理、狀態(tài)燈控制、LED顯示、消抖動(dòng)延時(shí)、次狀態(tài)判斷及處理、緊�；蜻`規(guī)判斷、中斷服務(wù)、車流量計(jì)數(shù)、紅綠燈時(shí)間調(diào)整等模塊組成。整個(gè)軟件程序可分為兩大部分：主程序部分和中斷處理程序，如圖4所示。
該智能交通燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用順序執(zhí)行并反復(fù)循環(huán)的方法，該系統(tǒng)在正常工作的情況下，每55s循環(huán)變化一次。在每個(gè)循環(huán)周期還剩5s時(shí)，通行路口的黃燈點(diǎn)亮并開(kāi)始閃爍，以提醒路上行人和車輛交通燈即將發(fā)生變化，在此期間若中斷按鍵按下則轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序進(jìn)行相關(guān)處理[4]。
4 結(jié)語(yǔ)
本文介紹了基于AT89S51單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程。模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)完全符合設(shè)計(jì)要求，并且該系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易于安裝和維護(hù)、成本低、能靈活掛接外圍硬件設(shè)備可擴(kuò)展性好，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
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