邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系 重慶幼兒師范高等?？茖W(xué)校 莫有印

邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系 王少杰 陽(yáng) 泳

1 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與論證

以AT89S51單片機(jī)為主控芯片，信號(hào)燈的顯示包括四部分：紅綠黃交通信號(hào)燈、LED數(shù)碼管的時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示、車輛待轉(zhuǎn)燈以及人行道紅綠燈的狀態(tài)。對(duì)車輛進(jìn)行檢測(cè)時(shí)可以將某方向車道下放入磁環(huán)用以檢測(cè)車流量數(shù)據(jù)，檢測(cè)器定時(shí)對(duì)車流量進(jìn)行檢測(cè)，規(guī)定正常距離為50m，當(dāng)在通行過程中道路車輛超過50m，系統(tǒng)則視為該方向交通擁堵。在某一周期內(nèi)定時(shí)對(duì)車輛進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)到的模擬數(shù)據(jù)通過AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入單片機(jī)判斷，如果檢測(cè)到交通屬于擁堵狀態(tài)，則相應(yīng)方向的倒計(jì)時(shí)時(shí)間會(huì)發(fā)生改變。此外，設(shè)有緊急控制模式，當(dāng)交通路口出現(xiàn)事故時(shí)，可通過緊急模式疏導(dǎo)交通。系統(tǒng)具體工作原理是：通過51單片機(jī)調(diào)整信號(hào)燈的狀態(tài)，指揮交通路口車輛的通行，并用LED數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)的時(shí)間提醒車輛行人安全通行。系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行交通信號(hào)燈狀態(tài)顯示控制，同時(shí)將時(shí)間數(shù)據(jù)以倒計(jì)時(shí)方式輸入到LED數(shù)碼管上實(shí)時(shí)顯示。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)以AT89S51單片機(jī)作為核心控制器，其它外圍電路由車流量信息采集模塊、信號(hào)處理模塊、交通信號(hào)燈顯示模塊及按鍵控制電路組成。

交通燈顯示模塊包括主要包括四種信號(hào)燈：紅黃綠信號(hào)燈、LED時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示、

人行道紅綠信號(hào)燈、待轉(zhuǎn)信號(hào)燈。

其中，LED時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示采用兩個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)碼管顯示一組數(shù)字的方式，可實(shí)現(xiàn)00—99秒的時(shí)間顯示，四個(gè)方向需要8個(gè)數(shù)碼管同時(shí)顯示。

紅黃綠信號(hào)燈采用PROTUES中的元件TRAFFIC LIGHTS顯示，四個(gè)TRAFFIC LIGHTS即可滿足四個(gè)方向的紅綠藍(lán)信號(hào)燈顯示。

人行道的信號(hào)燈則采用紅、綠兩種類型的發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)，當(dāng)某方向的紅綠黃信號(hào)燈為綠色通行狀態(tài)時(shí)，該方向的人行道信號(hào)燈綠燈亮。

左轉(zhuǎn)信號(hào)燈位于紅綠黃信號(hào)燈的左側(cè)，東西南北方向各有一個(gè)左轉(zhuǎn)信號(hào)燈，當(dāng)某方向紅燈時(shí)間顯示倒計(jì)時(shí)結(jié)束的一小段時(shí)間，左轉(zhuǎn)信號(hào)燈會(huì)點(diǎn)亮疏導(dǎo)左轉(zhuǎn)車輛有秩序通行。系統(tǒng)總體硬件電路如圖1所示。

3 程序設(shè)計(jì)

主程序中需要了解到實(shí)時(shí)交通情況，如各個(gè)方向的紅綠燈狀態(tài)，通行方向的倒計(jì)時(shí)時(shí)間，采集到的車流量，然后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)擁堵情況分程度作出相應(yīng)調(diào)整，以保證交通通行順暢。系統(tǒng)先對(duì)資源進(jìn)行初始化,打開定時(shí)器中斷，外部中斷使能功能，當(dāng)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)定時(shí)器開始工作倒計(jì)時(shí)并由單片機(jī)記錄具體時(shí)間由LED數(shù)碼管顯示出來(lái)，并對(duì)東西南北方向的紅綠黃信號(hào)燈按照時(shí)間規(guī)律自動(dòng)循環(huán)亮滅。當(dāng)主程序中檢測(cè)到某方向車流量異常時(shí)，便記錄車流量等級(jí)和相應(yīng)方向的倒計(jì)時(shí)時(shí)間以作出相應(yīng)調(diào)整，如果十路口出現(xiàn)交通事故則需要執(zhí)行緊急模式。

4 系統(tǒng)仿真與測(cè)試

圖1

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，測(cè)試智能交通控制系統(tǒng)的基本功能，包括東西南北方向紅綠燈是否顯示準(zhǔn)確、數(shù)碼管時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示是否穩(wěn)定、系統(tǒng)是否能根據(jù)車流量的大小自動(dòng)調(diào)整紅綠燈的時(shí)間等。電路系統(tǒng)包括四大模塊，單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、交通燈模塊、自動(dòng)控制模塊、緊急控制模塊，顯示部分集中于交通燈模塊。

5 總結(jié)

本次交通燈智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的主要難點(diǎn)在于對(duì)時(shí)間的控制，由于沒有用到時(shí)鐘芯片，需要使用到單片機(jī)的定時(shí)器中斷來(lái)計(jì)時(shí)，而十字路口時(shí)間是連續(xù)性的，也就是說中斷程序要一直運(yùn)行，這就讓其他程序執(zhí)行起來(lái)很困難，尤其是設(shè)計(jì)要求中的第二個(gè)要求是根據(jù)車流量自動(dòng)調(diào)整交通路口的時(shí)間來(lái)疏導(dǎo)交通，于是如何在定時(shí)器不斷中斷的情況下檢測(cè)車流量進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換再自動(dòng)調(diào)整時(shí)間是非常困難的。在程序設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)過多次修改最后采用在中斷程序中檢測(cè)流量再自動(dòng)調(diào)整時(shí)間的方案，這種方案容易使程序跑飛，所以中斷程序中使用了許多開關(guān)語(yǔ)句減少其在中斷運(yùn)行的時(shí)間。

[1]余發(fā)山.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).中國(guó)礦業(yè)大學(xué),2002.

[2]普家.數(shù)字電位器及其應(yīng)用電路[J].電器時(shí)代,2001,7.