具有车流量检测功能智能交通灯设计Word格式文档下载.docx

1、关键词：单片机 ；交通灯；红绿灯切换；倒计时；键盘设置The Design of Intelligent Traffic Lights Based on Traffic Flow CHEN Xiao-Ping Instructor：WANG Yu （Engineer）（Vocational and Technical Education, Zhejiang Normal University）Abstract: Today, vehicles are very busy in crossroads, pedestrians bustling , motors drive and one ped

2、estrian are orderly. So how to achieve the passage of vehicles and pedestrians are orderly, It is the traffic lights by the chain of command.This system uses the MCS-51 series microcontroller AT89S51 chip as the core, It can achieve the traffic lights switch, Countdown time display of traffic lights

3、, Primarily through the keyboard to adjust the time manually set the traffic lights and things, and northern and southern lights mandatory switch, also through infrared emission and reception of traffic detection, Mcs will be detected by flow processing, Under the control of traffic lights brighten

4、the results of time to adjust, Finally, the data from the digital display countdown. The design of intelligent traffic lights has many advantages, such as human, intelligent and innovation. So the design of intelligent traffic lights has practical.Key Words: Mcs; Traffic Lights; Traffic Light Switch

5、; Countdown; Keyboard setting1 引言 当今，红绿灯安装在各个十字路口上，已经成为疏导交通车辆以及行人通行的最常见也是最有效的手段。交通灯系统的出现，使得交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。智能的交通信号灯指挥着行人和各种车辆的安全运行,实现红、黄、绿灯的自动指挥是城乡交通管理现代化，人性化、有效化的重要课题.在城乡街道的十字交叉路口,为了保证交通秩序和行人安全,一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯,其中红灯亮,表示该条道路禁止通行; 黄灯亮,表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行; 绿灯亮

6、,表示该条道路允许通行.交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换,指挥各种车辆和行人的安全通行,实现十字路口城乡交通管理自动化、人性化以及有效化.本文为了实现交通道路的管理,力求交通管理先进性、科学化. 分析应用了单片机实现智能交通灯管制的控制系统,以及该系统软、硬件设计方法,实验证明该系统实现简单、经济,能够有效地疏导交通,提高交通路口的通行能力，且能检测东西和南北两个方向的实时车流量数据。1.1 设计背景随着我国经济的高速发展, 人们对各种交通车辆的需求越来越大, 城市的交通拥挤问题日趋严重, 许多大城市出现了道路交通超负荷运行的状况，城市交通堵塞滞后与现代快节奏生活的

7、矛盾日益凸现，因此提高城市路网的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫。目前, 大部分城市的十字路口交通控制灯, 通常的做法是: 事先经过车辆流量的调查, 用模拟信号定时控制，运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好，但这样的控制已逐渐不能适应日益繁忙的交通。然而, 实际上车辆流量的变化往往是不确定的, 有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、较适用的方案, 仍然会发生这样的现象: 绿灯方向几乎没有什么车辆, 而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的, 统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状, 更为现实的需要是能有一种能够根据实际

8、车流流量变化情况自适应控制的智能交通灯交通灯控制系统。与模拟信号定时控制的普通交通灯相比，智能交通灯具有人性化、智能化，创新化等众多优点，因此智能交通灯的研究已成为世界各国的研究热点之一。智能交通信号灯指挥着人和各种车辆的安全运行，实现对红、黄、绿灯的正常自动指挥和在紧急情况下能够手动强制控制切换信号灯让特殊车辆优先通行和手动强制延长车流量繁忙方向的绿灯倒计时时间，以及根据车流量的大小自动控制是城乡交通管理现代化的重要课题。1.2 研究现状目前设计交通灯的方案有很多，有应用CPLD设计实现交通信号灯控制器方法;有应用PLC实现对交通灯控制系统的设计；利用可编程控制器实现交通灯的设计;有应用单片

9、机实现对交通信号灯设计的方法；有利用模糊控制系统实现交通灯系统的设计。在我们生活当中，交通灯的运用很广泛，主要的功能是点亮东西南北方向的红绿灯和显示东西南北方向的红绿灯倒计时，此类交通灯工作简单，但是功能过于单调，调节电路都无法实现。通过目前交通灯的特点，本次设计对交通灯功能进行进一步地改进，现所需设计的交通灯电路主要分为单片机电路、键盘手动设置电路、车流量自动检测电路、信号灯显示电路、数码管显示倒计时电路四个模块。键盘手动设置电路主要用来切换东西南北的红绿灯，增加红绿灯时间。信号灯显示电路用于显示东西南北方向红绿灯的燃亮情况。码管显示电路用于显示红绿灯倒计时即红灯或绿灯剩余时间。车流量自动检

10、测电路主要用于车流量的检测并根据车流量来自动切换红黄绿灯的燃亮情况以及自动改变红绿灯倒计时时间。整个系统主要由红绿灯显示功能、时间倒计时显示功能两个模块组成，给电路上电，通过给单片机说写的程序，分别显示红绿灯燃亮情况以及红绿灯时间倒计时显示。1.3 研究内容及可行性分析1.3.1 研究内容 研究内容：本系统设计的智能交通灯控制器主要以MCS-51系列的AT89S51为核心。该交通灯的设计除了可以通过人工强制实现红、黄、绿灯燃亮时间的功能外，还可以实现根据实际车流量设置红、黄、绿灯燃亮时间以及设置红绿灯倒计时时间显示的功能。本课题的主要设计要求是：1、可以通过人工强制实现红、绿灯燃亮时间的功能；

11、2、通过红外发射和接收模块实现对车流量的检测；3、利用单片机实现对流量的数据接收和处理；4、通过对流量的处理，实现红、绿灯燃亮时间的调整；5、有红、绿灯燃亮时间显示功能。1.3.2 可行性分析 本系统由单片机电路、车流量检测电路、信号灯显示电路、数码管显示倒计时电路、按键手动设置电路（紧急转换电路和手动延长红绿灯倒计时时间电路）四部分组成。该设计能自动控红、黄、绿灯的转化，采用 AT89S51 单片机作为控制器, 通行倒记时显示采用 L E D 共阴数码管, 通行指示灯采用发光二极管, L E D 显示采用动态扫描, 以节省端口数。特殊紧急车辆通行和手动延长红绿灯倒计时时间电路采用按键完成,

12、车流量大小采用红外发射与接收电路完成。按以上系统构架设计, 单片机端口刚好满足要求。该系统具有电路简单, 设计方便, 耗电较少,可靠性高等特点。电路灵活方面：使用单片机作为控制电路，若需改动延时时间等只要单片机改动程序即可，当要改动某项功能时就得把电路重新设计。经济方面：本次作品没有利用到很贵重的材料，元件的损耗也不大。元器件选择方面：本电路中的元器件都是非常普通的在学校中都有提供不用再去市场上购买，比较方便也省去一部分的时间。实用性上本设计能实现人工强制红绿灯切换以及手动延长绿灯时间的功能。2 系统硬件设计本系统是由单片机电路构成主控电路部分，通过编写软件辅助实现，通过按键手动控制各个方向信

13、号灯的状态以及数码管绿灯倒计时的显示时间的手动调整，并设计车流量检测电路使该系统能根据东西和南北方向的车流量数据而进行自动调整红黄绿灯的燃亮秩序以及燃亮时间，该其系统总原理框图如图2-1所示。系统由单片机电路、键盘手动设置模块（紧急转换电路和手动延长红绿灯倒计时时间电路）、信号灯显示模块、数码管显示倒计时模块，车流量检测电路五个模块组成。图2-1 系统总原理框图本设计能实现手动控制和自动控制的功能，手动控制时，通过键盘手动强制控制红绿灯切换以及能手动调整红绿灯燃亮时间。自动控制时，该设计采用红外发射与接收模块对东西和南北方向的车流量进行检测，并将接收到的车流量数据送入单片机计数，再利用单片机编

14、程控制红绿灯燃亮时间的调整，最后将所得数据由数码管显示倒计时。2.1 键盘手动设置电路本模块包括紧急转换电路和手动延长红绿灯倒计时时间电路两部分组成，主要采用键盘手动设置红绿灯的切换以及手动延长绿灯时间的显示。该电路主要利用4个按键完成。本次设计采用独立式查询方式，独立式按键电路配置灵活，软件结构简单。其原理图如图2-3所示。S2和S3按键是紧急转换按钮。当有紧急车通过时，应设计紧急通行开关。即如果南北方向有特殊车辆要求通过, 南北方向转换为绿灯,东西方向为红灯； S4和S5是手动延长红绿灯倒计时按键，当得知东西与南北方向的车流量数据时，根据肉眼判断哪一方向多车就相应的延长该方向的绿灯倒计时时

15、间。紧急车请求通过的信号以及延长相应绿灯时间的信号都有由键盘来控制实现。单片机P2口的4个I/O相应的接出4个按键，利用单片机I/O口的电平高低来判断是否有键按下 ,常开按键的一端接地，另一端接一个接I/O 口。平时无键按下时即无紧急车通过时，I/O口保持高电平，当有键按下时即有紧急车通过时，相应的I/O口与地短路迫使其为低电平。图2-2 键盘设置电路原理图图中独立式键盘的实现方法是利用单片机I/O口的电平高低来判断是否有键按下。程序开始时首先要对键盘初始化，也就是置键盘I/O为高电平，由于MCS-51复位时各口自动为高电平，所以这个步骤也可不要。以后程序就是对有按键的I/O口逐个循环查询，判断I/O口的电平变化状态就可以判断是否有按键动作，而键值就是相应的端口地址。接下来只要跳到对应的键处理子程序的入口地址即可。键盘的功