基于單片機的多種路口交通燈控制器的設計與實現-個人分享(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 控制系統的原理，經過仿真與分析 ,對 電路的原理及功能更加熟悉 ,同時提高了設計能力與及對電路的分析能力。 8 2 交通燈控制系統設計 實際調查 本設計涉及到多種路口，因此進行了實際調查 ,調查了多種路口交通燈 ,如： 十字路口交通燈 、 丁字路口交通燈 、 BRT 交通燈。 十字路口交通燈的實用情況 十字路口交通燈用在兩道交叉的“十”上，下圖所示為十字路口紅綠燈規則的狀態圖： 表 21 S1 狀態通行情況 圖 21 S1 狀態 BD 道直行通行 首先，直行時間顯示數碼管顯示 60。此時 BD 段綠燈亮、 AC 段紅燈亮 40s，BD段人行道綠燈亮， AC 段人行道紅燈亮，同時 BD段和 AC段方向的數碼管分別從 40s 和 60s 開始倒計時。 35 秒后， BD 方向的黃燈閃爍 5秒鐘，此時 AC 方向仍維持紅燈亮，人行道燈不變。 方向 通行情況 BD 段直行 通過 AC 段直行 禁止 BD 段人行 通過 AC 段人行 禁止 BD 段左拐 禁止 AC 段左拐 禁止 9 表 22 S2 狀態通行情況 圖 22 S2 狀態 BD 道左拐通行 40 秒后， BD 方向左拐燈亮 (用無色燈表示 )， AC 方向紅燈亮， AC和 BD 人行道全部紅燈亮，同時 BD 段和 AC 段方向的數碼管分別從 19秒開始倒計時。 55秒鐘后， BD 方向的黃燈閃爍 5秒，此時 AC 方向仍維持紅燈亮，人行道燈不變。 表 23 S3 狀態通行情況 圖 23 S3 態狀 AC道直行通行 方向 通行情況 BD 段直行 禁止 AC 段直行 禁止 BD 段人行 禁止 AC 段人行 禁止 BD 段左拐 通過 AC 段左拐 禁止 方向 通行情況 BD 段直行 禁止 AC 段直行 通過 BD 段人行 禁止 AC 段人行 通過 BD 段左拐 禁止 AC 段左拐 禁止 10 1分鐘后， AC 段綠燈亮、 BD段紅燈亮 40s， AC段人行道綠燈亮， BD 段人行道紅燈亮，同時 BD 段和 AC 段方向的數碼管分別從 60s 和 40s 開始倒計時。 1分35秒后， AC 方向的黃燈閃爍 5 秒鐘，此時 BD 方向仍維持紅燈亮，人行道燈不變。 表 24 S4 狀態通行情 況 圖 24 S4 狀態 AC 道左拐通行 1分 40 秒后， AC方向 4號左拐燈亮（用無色燈表示）， BD方向紅燈亮， AC和 BD 人行道全部紅燈亮，同時 BD 段和 AC 段方向的數碼管分別從 19 秒開始倒計時。 1分 55 秒鐘后， AC 方向的黃燈閃爍 5 秒，此時 BD方向仍維持 紅燈亮，人行道燈不變。 共四種狀態，分別設定為 S S S S4，交通燈以這四種狀態為一個周期。循環執行如 25圖所示： 圖 25 十字路口交通燈狀態循環圖 程序就是在上述四種狀態下循環轉化的。一個周期四個狀態 ,在正常模式下共花費 2分鐘。 方向 通行情況 BD 段直行 禁止 AC 段直行 禁止 BD 段人行 禁止 AC 段人行 禁止 BD 段左拐 禁止 AC 段左拐 通過 S1 t=40 秒 S4 t=20 秒 S2 t=20 秒 S3 t=40 秒 11 丁字路口交通燈的實用情況 下圖所示為丁字路口紅綠燈規則的狀態圖： 表 25 S1 狀態通行情況 圖 26 S1 狀態 AC 道直行通行 首先， AC段綠燈亮、 B段紅燈亮 40s， AC 段人行道綠燈亮， B段人行道紅燈亮，同時 B 段和 AC 段方向的數碼管分別從 60s 和 40s 開始倒計時。 35秒后， AC方向的黃燈閃爍 5 秒鐘，此時 B方向仍維持紅燈亮，人行道燈不變。 表 26 S2 狀態通行情況 圖 27 S2 狀態 AC 道左 拐通行 方向 通行情況 AC 段直行 通過 B段人 行 禁止 AC 段人行 通過 AB 段左拐 禁止 BC 段左拐 禁止 方向 通行情況 AC 段直行 禁止 B段人行 禁止 AC 段人行 禁止 AB 段左拐 通過 BC 段左拐 禁止 12 40 秒后， AC 方向左拐燈亮（用無色燈表示）， B 方向紅燈亮，各人行道全部紅燈亮，同時 B 段和 AC 段方向的數碼管分別從 19 秒開始倒計時。 55 秒鐘后，AC方向的黃燈閃爍 5秒，此時 B方向仍維持紅燈亮，人行道燈不變。 表 27 S3 狀態通行情況 圖 28 S3 狀態 BC 道左拐通行 1分鐘后， B方向左拐燈 亮（用無色燈表示）， AC 方向紅燈亮，各人行道全部紅燈亮，同時 B 段和 AC 段方向的數碼管分別從 19 秒開始倒計時。 1 分 15 秒鐘后， B 方向的黃燈閃爍 5 秒，此時 AC 方向仍維持紅燈亮，人行道燈不變。 共三種狀態，分別設定為 S S S3 交通燈以這三種狀態為一個周期。循環執行如 29圖所示： 圖 29 丁字路口交通燈狀態循環圖 BRT 交通燈的實用情況 BRT 是 Bus Rapid Transit 的縮寫，中文翻譯為 公交 車捷運系統 。 BRT 是以改良的公共汽車、運用軌道 運輸的經營方式提供大眾捷運服務。因此，對于急速發展，需提供大眾運輸服務的城市， BRT 是輕軌或地鐵之外的另 一選擇。 方向 通行情況 AC 段直行 禁止 B段人行 禁止 AC 段人行 禁止 AB 段左拐 通過 BC 段左拐 禁止 S1 t=40 秒 S3 t=20 秒 S2 t=20 秒 13 BRT 交通燈到目前為止還沒有普遍應用， BRT 交通燈的原理與十字路口和丁字路口一樣，下面簡要地介紹一下 BRT 交通燈的規則，如果 BRT 進站時或者在路中有人行道的話，那么就會由交通燈來控制，當狀態燈的綠燈亮時， 時間為 80秒 ，車輛通行， 行人 禁止 通行 。然后 黃燈閃爍 5 秒 ，狀態燈的紅燈亮， 時間為60 秒 ，車輛禁止通行， 行人 可以 通行 ， 黃燈閃爍 5 秒，警示車輛和行人 紅、綠燈的狀態即將切換。 系統功能設計 根據以上的分析，交通燈控制系統必須要保證幾個功能，如：兩組交通燈的紅燈或綠燈不能同時亮；可以設置時間來控制燈亮和滅；可以處理緊急情況等。因此本系統要保證一下功能，如圖 210所示： 圖 210 系統功能圖 1）設置功能：本設計中，可以設置時間長度，由此可以調整燈亮和滅的時間長度。 2） 單方通過功能：本系統要保證在同一時間內只允許一方通過，否則會導致交通事故。 3）緊急情況處理功能：本系統可以處理特殊情況，比如：領導，災情 ... 系統結構 本 設計主要由 設置 模塊、 顯示 模塊、復位模塊 、緊急處理 模塊等模塊組成。交通燈控制系統可用單片機直接控制信號燈的狀態變化，又接入數碼管就可以顯示倒計時以提醒駕駛者，更具人性化。增加按鍵中斷，可以對緊急事件進行控制。 14 單片機電路主要完成的任務是控制紅綠燈的規律轉換，數碼管倒計時的顯示和中斷延時控制。系統整體框圖如圖 211 所示： 圖 211 系統結構圖 本設計中，可以設置時間，由時間來控制交通燈亮和滅的狀態。設置時間要進行 進一步分析，在該程序段的基礎上，合理的設置時間。 本設計要 用數碼管和二極管燈顯示 ， 其中數碼管顯示倒計時情況，二極管顯示紅綠燈的閃爍情況。 1） 倒計時顯示 該系統要求完成倒計時的功能。因只需顯示數字，所以完全采用數碼管顯示，路口分別采用一個二位陰極數碼管即可。動態顯示的特點是將所有位數碼管的段選線并聯在一起，由位選線控制是哪一位數碼管有效。這樣一來，就沒有必要每一位數碼管配一個鎖存器，從而大大地簡化了硬件電路。選亮數碼管采用動態掃描顯示。所謂動態掃描顯示即輪流向各位數碼管送出字形碼和相 應的位選，利用發光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數碼管同時都在顯示。動態顯示的亮度比靜態顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應略小于靜態顯示電路中的。數碼管引腳如圖 212 所示， 顯示 8時，向數碼管引腳接的單片機接口送入 7FH，如圖 213 所示： 單片機控制電路 輸入接口 繁忙處理電路路路 復位電路 軟件控制電路lululu 路 顯示電路 電源電路 15 圖 212 數碼管引腳圖 213 數碼管顯示 8 表 28 數碼管共陰字形碼 2）狀態燈顯示 該系統要求完成狀態燈顯示的功能。求于簡單，把各個路口的紅燈和黃燈設成直行和左拐兩個通行方式所共有，也就是說，一個路口只需四個狀態燈，一個直行通行的綠燈，一個左拐通行的綠燈，一個共有的紅燈，一個共有的黃燈。發光二極管