交通信號燈論文

2021-04-11 論文

　　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.