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交通信號燈論文

實用文 時間:2021-08-31 手機版

  城市交通控制系統是用于城市交通數據監測,交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統,它是現在城市交通監控指揮系統中最重要的組成部分。 本文為交通信號燈論文,希望對大家有幫助!

  交通信號燈論文:交通信號燈的設計與實現

  摘要:通過對十字路口的二、三相位設計,使用proteus仿真調試環境模擬相位來完成十字路口信號燈的設計,使用KeilC51 開發環境實現對各相位信號燈的控制,以達到交通疏導的目的。

  關鍵詞:信號相位;proteus;KeilC51;信號燈

  當今社會經濟高速發展,人們的交通問題也越來越引起關注。人,車,路三者關系的協調,已成為交通管理部門急需解決的重要問題之一。城市交通控制系統是用于城市交通數據監測,交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統,它是現在城市交通監控指揮系統中最重要的組成部分。

  本文將使用proteus和KeilC51兩個軟件來實現十字路口二、三相位的設計和控制,模擬十字路口信號燈的實際情況。

  1 相位設計

  信號相位[1]是指某一交叉路口,其每一種控制狀態(一種通行權),即對各進口道不同方向所顯示的不同燈色的組合,稱為一個相位。相位方案用相位圖來表示,如圖1是最基本的方案。該文在基本二相位基礎上設計三相位,實現二、三相位的仿真。設計結果如圖2所示。

  2 硬件設計

  Proteus電路仿真軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件,它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能,還能仿真單片機及外圍器件。它是目前比較好的仿真單片機及外圍器件的工具,具有很多的特點[2]。因此,可以實現對十字交叉路口實際交通情況的模擬。

  2.1 信號燈設計

  東西、南北兩個干道相交于一點,構成一個十字路口。每個路口都有一組信號燈,包括直行燈、左轉向燈、黃燈、紅燈,以此來指示車輛和行人的通行。并且每組信號燈交叉顯示,左轉綠燈亮為可左轉,直行綠燈亮為可直行,黃燈閃爍3s,紅燈為禁止通行,來控制十字路口的交通疏導。

  2.2 電路設計

  利用單片機設計應用系統應考慮在滿足設計要求的前提下,硬件電路要盡可能地簡單,最大限度的用程序設計完成系統的各項功能[3]。該文以AT89C52為控制中心,來設計整個控制電路。AT89C52其內部組成于引腳[4]如圖3所示。

  在本系統中應用到了芯片時鐘電路、復位電路,以及外部中斷系統,使用外部中斷INT0來進行相位的轉換,P0口設置為各方向的信號燈,P1口設置為東西方向數碼管時間顯示,P2口設置為南北方向數碼管時間顯示。對于交通硬件使用發光二極管模擬信號燈,時間計時使用七段數碼管進行顯示。總設計如圖4所示。

  3 軟件設計

  Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統。其界面有KeiluVision2、KeiluVision3、KeiluVision4,該文使用經典的KeiluVision2環境進行設計,更接近于傳統C語言的語法,同時也大大地提高了工作效率和項目開發周期。

  軟件設計包括了三個板塊,LED燈顯示、數碼管顯示、外部中斷。

  3.1 LED顯示

  LED顯示方法為直接定義P0口,并根據需求點亮設為1,滅設為0。定義如下:

  sbit WE_RED=P0^0;

  sbit WE_YELLOW=P0^1;

  sbit WE_GREEN=P0^2;

  sbit WE_LEFTGREEN=P0^6;

  sbit SN_RED=P0^3;

  sbit SN_YELLOW=P0^4;

  sbit SN_GREEN=P0^5;

  sbit SN_LEFTGREEN=P0^7;

  3.2 數碼管顯示

  定義數碼管顯示函數,來賦給到P1和P2口。定義如下:

  void num_display1(uint num){

  uint a,b,c;

  a=num/10;

  b=num%10;

  c=b;

  a=a<<4;

  c=c|a;

  dataport1=c;}

  3.3 外部中斷

  使用INT0外部中斷來進行相位轉換,當點擊按鈕觸發中斷,調用中斷函數來執行相應操作。定義如下:

  void exint0(void) interrupt 0{

  EA=0;

  flag0++;

  flag0=flag0%2;

  EA=1;}

  4 控制模式

  將每個相位的周期和此相位與另一個相位的`轉換周期定義為一個周期。因此,每個相位均有兩個條件,即:相位安排和相位轉換。

  4.1 二相位控制模式

  二相位的一種為南北方向禁行,東西方向直行、左轉、右轉均放行。第一個條件是相位安排:南北方向紅燈亮,東西方向所有綠燈亮,所有數碼管從8s開始倒計時。條件二是相位轉換:當時間為3s時,東西方向綠燈滅,黃燈開始閃爍,3s結束后,轉換相位,進入二相位第二種。第二種為南北方向直行、左轉、右轉均放行,東西方向禁行。其第一條件是相位安排:南北方向所有綠燈亮,東西方向紅燈亮,所有數碼管從8s開始倒計時。條件二是相位轉換:當時間為3s市,南北方向綠燈滅,黃燈開始閃爍,3s結束后,轉換相位,進入二相位第一種。以此進行循環。

  4.2 三相位控制模式

  三相位在二相位基礎上增添了一種情況,為南北方向進行,東西方向只有左轉放行。第一個條件是相位安排:南北方向紅燈亮,東西方向左轉綠燈亮,所有數碼管從8s開始倒計時。條件二是相位轉換:當時間為3s是,東西方向左轉綠燈滅,黃燈開始閃爍,3s結束后,轉換相位,進入三相位第三種。以此進行循環。

  5 結論

  本文介紹了信號相位的基本知識和設計方法,詳細說明了proteus和KeilC51軟件的作用和特點。通過proteus進行電路圖繪制,利用KeilC51進行編程,完成了十字路口二、三相位的設計,實現了對現實路口交通情況的仿真。

  本系統以二、三相位進行研究,從根本上了闡述了交通信號燈的工作過程,并引入了時間顯示,更好地對交通信號燈上的問題進行研究,具有較強的移植性和擴展性,為今后更合理化地設計打下基礎。

  參考文獻:

  [1] 吳兵,李曄.交通管理與控制[M].4版.北京:人民交通出版社,2009.

  [2] 汪寧.Proteus軟件的單片機仿真方法[J].山東輕工業學院學報:自然科學版,2007(1):24-27.

  [3] 郭海麗.基于Proteus與單片機的交通燈控制系統的設計[J].衡水學院學報,2012(4):126-128.

  [4] 張齊,朱寧西,畢盛.單片機原理與嵌入式系統設計:原理、應用、Protues仿真、實驗設計[M].北京:電子工業出版社,2011.

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