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交通信號燈論文

網(wǎng)站:公文素材庫 | 時間:2019-05-11 14:55:57 | 移動端:交通信號燈論文

  城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測,交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計算機(jī)綜合管理系統(tǒng),它是現(xiàn)在城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)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(shè)計與實(shí)現(xiàn)

  摘要:通過對十字路口的二、三相位設(shè)計,使用proteus仿真調(diào)試環(huán)境模擬相位來完成十字路口信號燈的設(shè)計,使用KeilC51 開發(fā)環(huán)境實(shí)現(xiàn)對各相位信號燈的控制,以達(dá)到交通疏導(dǎo)的目的。

  關(guān)鍵詞:信號相位;proteus;KeilC51;信號燈

  當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,人們的交通問題也越來越引起關(guān)注。人,車,路三者關(guān)系的協(xié)調(diào),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(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測,交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計算機(jī)綜合管理系統(tǒng),它是現(xiàn)在城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。

  本文將使用proteus和KeilC51兩個軟件來實(shí)現(xiàn)十字路口二、三相位的設(shè)計和控制,模擬十字路口信號燈的實(shí)際情況。

  1 相位設(shè)計

  信號相位[1]是指某一交叉路口,其每一種控制狀態(tài)(一種通行權(quán)),即對各進(jìn)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(chǔ)上設(shè)計三相位,實(shí)現(xiàn)二、三相位的仿真。設(shè)計結(jié)果如圖2所示。

  2 硬件設(shè)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(jī)及外圍器件。它是目前比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具,具有很多的特點(diǎn)[2]。因此,可以實(shí)現(xiàn)對十字交叉路口實(shí)際交通情況的模擬。

  2.1 信號燈設(shè)計

  東西、南北兩個干道相交于一點(diǎn),構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)綠燈亮為可左轉(zhuǎn),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(dǎo)。

  2.2 電路設(shè)計

  利用單片機(jī)設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)考慮在滿足設(shè)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(shè)計完成系統(tǒng)的各項功能[3]。該文以AT89C52為控制中心,來設(shè)計整個控制電路。AT89C52其內(nèi)部組成于引腳[4]如圖3所示。

  在本系統(tǒng)中應(yīng)用到了芯片時鐘電路、復(fù)位電路,以及外部中斷系統(tǒng),使用外部中斷INT0來進(jìn)行相位的轉(zhuǎn)換,P0口設(shè)置為各方向的信號燈,P1口設(shè)置為東西方向數(shù)碼管時間顯示,P2口設(shè)置為南北方向數(shù)碼管時間顯示。對于交通硬件使用發(fā)光二極管模擬信號燈,時間計時使用七段數(shù)碼管進(jìn)行顯示?傇O(shè)計如圖4所示。

  3 軟件設(shè)計

  Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。其界面有KeiluVision2、KeiluVision3、KeiluVision4,該文使用經(jīng)典的KeiluVision2環(huán)境進(jìn)行設(shè)計,更接近于傳統(tǒng)C語言的語法,同時也大大地提高了工作效率和項目開發(fā)周期。

  軟件設(shè)計包括了三個板塊,LED燈顯示、數(shù)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(jù)需求點(diǎn)亮設(shè)為1,滅設(shè)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(shù)碼管顯示

  定義數(shù)碼管顯示函數(shù),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(jìn)行相位轉(zhuǎn)換,當(dāng)點(diǎn)擊按鈕觸發(fā)中斷,調(diào)用中斷函數(shù)來執(zhí)行相應(yīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)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(shù)碼管從8s開始倒計時。條件二是相位轉(zhuǎn)換:當(dāng)時間為3s時,東西方向綠燈滅,黃燈開始閃爍,3s結(jié)束后,轉(zhuǎn)換相位,進(jìn)入二相位第二種。第二種為南北方向直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)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(shù)碼管從8s開始倒計時。條件二是相位轉(zhuǎn)換:當(dāng)時間為3s市,南北方向綠燈滅,黃燈開始閃爍,3s結(jié)束后,轉(zhuǎn)換相位,進(jìn)入二相位第一種。以此進(jìn)行循環(huán)。

  4.2 三相位控制模式

  三相位在二相位基礎(chǔ)上增添了一種情況,為南北方向進(jìn)行,東西方向只有左轉(zhuǎn)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(zhuǎn)綠燈亮,所有數(shù)碼管從8s開始倒計時。條件二是相位轉(zhuǎn)換:當(dāng)時間為3s是,東西方向左轉(zhuǎn)綠燈滅,黃燈開始閃爍,3s結(jié)束后,轉(zhuǎn)換相位,進(jìn)入三相位第三種。以此進(jìn)行循環(huán)。

  5 結(jié)論

  本文介紹了信號相位的基本知識和設(shè)計方法,詳細(xì)說明了proteus和KeilC51軟件的作用和特點(diǎn)。通過proteus進(jìn)行電路圖繪制,利用KeilC51進(jìn)行編程,完成了十字路口二、三相位的設(shè)計,實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)實(shí)路口交通情況的仿真。

  本系統(tǒng)以二、三相位進(jìn)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(jìn)行研究,具有較強(qiáng)的移植性和擴(kuò)展性,為今后更合理化地設(shè)計打下基礎(chǔ)。

  參考文獻(xiàn):

  [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(jī)仿真方法[J].山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版,2007(1):24-27.

  [3] 郭海麗.基于Proteus與單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].衡水學(xué)院學(xué)報,2012(4):126-128.

  [4] 張齊,朱寧西,畢盛.單片機(jī)原理與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計:原理、應(yīng)用、Protues仿真、實(shí)驗(yàn)設(shè)計[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011.

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