【正文】 時間不合理，交通違章或肇事記錄不確切 并引發(fā)諸多問題，不能充分擔(dān)負(fù)起交通監(jiān)控指揮的功能 。所以，改善 現(xiàn)有交通系統(tǒng) 的工作模式，適當(dāng)增加一些附加功能，對于提高現(xiàn)有交通系統(tǒng)的工作效率，加強交通 路口的信號燈控制和安全狀況的監(jiān)控具有 非常重要的 意義 。 近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，電子器件也隨之廣泛應(yīng)用，其中單片機也不斷深入人民的生活當(dāng)中。 利用單片機 AT89C51 作為核心元件 ，實現(xiàn) 通過信號燈對路面狀況的智能檢測與控制。 從一定程度上解決了交通路口堵塞、車輛停車等待時間不合理、急車強通等問題。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低、實時性好、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點，有廣泛的應(yīng)用前景。 泰山學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計 2 單片機交通控制系統(tǒng)設(shè)計 交通燈的控制方式很多，本系統(tǒng)主要是以 89C52 為核心來設(shè)計交通控制系統(tǒng)，單片機外接六個發(fā)光二極管交 替發(fā)光來表示交通燈的紅綠燈的交換，另外用四個數(shù)碼管來倒計時各個發(fā)光二極管亮的時間，除此之外，本設(shè)計還采用個開關(guān)按鈕來實現(xiàn)一系列擴展功能，如紅綠燈亮的時間的長短的切換，復(fù)位，緊急情況下的檢測，顯示車流量和闖紅燈的人數(shù)，為了合理的管理和調(diào)度，本設(shè)計增加了一個光電傳感器來檢測車流量，按照南北與東西方向車流量的大概比值確定車流量的相對大小，并對紅綠燈時間作出適當(dāng)?shù)男薷模_(dá)到自動調(diào)節(jié)交通流量的目的。 圖 1 交通燈循環(huán)圖 黃燈 紅燈 綠燈 泰山學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計 3 圖 2 交通狀態(tài) 通過具體的路口交通燈狀態(tài)的演示分析我們可以把這四個狀態(tài)歸納如下： ◆東西方向紅燈滅，同時綠燈亮，南北方向黃燈滅，同時紅燈亮，倒計時 20秒。此狀態(tài)下，東西向允許通行，南北向禁止通行。 ◆東西方向綠燈滅，同時黃燈亮，南北方向紅燈亮，倒計時 5 秒。此狀態(tài)下，除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 ◆南北方向紅燈滅，同時綠燈亮，東西方向黃燈滅，同時紅燈亮，倒計時 20秒。此狀態(tài)下，東西向禁止通行，南北向允許通行。 ◆南北方向綠燈滅，同時黃燈亮， 東西方向紅燈亮，倒計時 5 秒。此狀態(tài)下，除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 下面我們可以用圖表表示燈狀態(tài)和行止?fàn)顟B(tài)的關(guān)系如下： 表 1 交通狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài) 狀態(tài) 1 狀態(tài) 3 狀態(tài) 4 狀態(tài) 6 東西向 禁行 等待變換 通行 等待變換 南北向 通行 等待變換 禁行 等待變換 東西紅燈 1 1 0 0 東西黃燈 0 0 0 1 東西綠燈 0 0 1 0 南北紅燈 0 0 1 1 南北綠燈 1 0 0 0 南北黃燈 0 1 0 0 東西南北四個路口均有紅綠黃 3 燈和數(shù)碼顯示管 2 個，在 任一個路口，遇紅 泰山學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計 4 燈禁止通行，轉(zhuǎn)綠燈允許通行，之后黃燈亮警告行止?fàn)顟B(tài)將變換。狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài)如表 1 所示。 說明： 0 表示滅， 1 表示亮。 單片機交通控制系統(tǒng)的功能要求 本設(shè)計能模擬基本的交通控制系統(tǒng)，用紅綠黃燈表示禁行，通行和等待的信號發(fā)生，還能進(jìn)行倒計時顯示，通行時間調(diào)整和緊急處理等功能。 倒計時顯示 倒計時顯示可以提醒駕駛員在信號燈燈色發(fā)生改變的時間、在“停止”和“通過”兩者間作出合適的選擇。駕駛員和行人普遍都愿意選擇有倒計時顯示的信號控制方式，并且認(rèn)為有倒計時顯示的路口更安全。倒計時顯示是 用來減少駕駛員在信號燈色改變的關(guān)鍵時刻做出復(fù)雜判斷的 1 種方法，它可以提醒駕駛員燈色發(fā)生改變的時間，幫助駕駛員在“停止”和“通過”兩者間作出合適的選擇 。 時間的設(shè)置 本設(shè)計中可通過鍵盤對時間進(jìn)行手動設(shè)置，增加了人為的可控性，避免自動故障和意外發(fā)生，并再緊急狀態(tài)下，可設(shè)置所有燈變?yōu)榧t燈。鍵盤是單片機系統(tǒng)中最常用的人機接口，一般情況下有獨立式和行列式兩種。前者軟件編寫簡單，但在按鍵數(shù)量較多時特別浪費 I／ 0 口資源，一般用于按鍵數(shù)量少的系統(tǒng)。后者適用于按鍵數(shù)量較多的場合，但是在單片機 I／ 0 口資源相對較 少而需要較多按鍵時，此方法仍不能滿足設(shè)計要求。本系統(tǒng)要求的按鍵控制不多，且 I／ 0 口足夠，可直接采用獨立式。 緊急處理 交通路口出現(xiàn)緊急狀況在所難免，如特大事件發(fā)生，救護(hù)車等急行車通過等， 泰山學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計 5 我們都必須盡量允許其暢通無阻，畢竟在這種情況下是分秒必爭的，時時刻刻關(guān)系著公共財產(chǎn)安全，個人生死攸關(guān)等。由此在交通控制中增設(shè)禁停按鍵，就可達(dá)到想此目的。 普通模式和主從模式的切換功能 普通模式就是按紅、黃、綠燈分別按照顯示 3 36 秒的時間進(jìn)行固定循環(huán)顯示，但光電傳感器隨時將車流量信息傳送給單片機 進(jìn)行判斷，并在比值達(dá)到設(shè)定數(shù)值時調(diào)整南北向和東西向的紅綠燈時間，實現(xiàn)主從車道車流量的調(diào)節(jié)，這種模式即為主從模式。兩種模式的切換有兩種方式：第一種方式是手動切換，按下復(fù)位鍵，在這種情況下，按下切換鍵，可以進(jìn)行主從 /普通模式的切換；第二種方式是自動切換，即系統(tǒng)根據(jù)光電傳感器檢測結(jié)果自動做出模式切換。 蜂鳴器報警 報警方式有兩種，智能報警和手工報警方式。當(dāng)某個干道上是紅燈的時候，傳感器檢測到有車闖過去時，蜂鳴器智能報警、同時藍(lán)色警示燈示警。其二，在緊急情況下當(dāng)有車闖紅燈時可手工按鍵報警。 單片機 交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理 單片機設(shè)計交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機直接控制信號燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，當(dāng)然，接入 LED 數(shù)碼管就可以顯示倒計時以提醒行使者，更具人性化。本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，加入了違規(guī)檢測電路和車流量檢測電路為單片機采集數(shù)據(jù)，單片機對此進(jìn)行具體處理，及時調(diào)整控制指揮，為了超越視覺指揮的局限性，同時接上蜂鳴器，在聽覺上加強了指揮提醒作用。如圖所示： 據(jù)此，本設(shè)計系統(tǒng)以單片機為控制核心，連接成最小系統(tǒng)，由車流量檢測模塊，違規(guī)檢測模塊，和按鍵設(shè)置模塊等產(chǎn)生輸入，信號燈狀態(tài)模塊， LED 倒計時模塊和蜂鳴器狀態(tài)模塊接受輸出。系統(tǒng)的總體框圖如上所示。 泰山學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計 6 圖 3 系統(tǒng)的總體框圖 鍵盤設(shè)置模塊對系統(tǒng)輸入模式選擇及具體通行時間設(shè)置的信號，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，同時將時間數(shù)據(jù)倒計時輸入到 LED 數(shù)碼管上實時顯示。在此過程中還要實時捕捉違規(guī)檢測和緊急按鍵信號，以達(dá)到對異常狀態(tài)進(jìn)行實時控制的目的。急停按鍵和違規(guī)檢測隨時調(diào)用中斷。 在模式選擇上，若為自動模式，將不斷調(diào)用車流量檢測模塊對車流量進(jìn)行檢測統(tǒng)計，到達(dá)一定時間將修正通行時間一滿足不同路況的需要。 設(shè)計思路 ? 分析目前交通路口的基本控制技術(shù)以及各種通行方案，并以此為基礎(chǔ)提出自己的交通控制的初步方案。 ? 分析單片 機使用方法，綜合接口連接知識，大體明確單片機各個接口在交通燈控制系統(tǒng)中的連接點及實現(xiàn)的功能 。 ? 確定系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)計，包括，十字路口具體的通行禁行方案設(shè)計以及系統(tǒng)應(yīng)擁有的各項功能 與相對應(yīng)硬件的連接搭配。 單片機 紅黃綠信號燈 8 級 LED 數(shù)碼管顯示 車流量傳感器 最小系統(tǒng)外圍接口 按鍵控制 蜂鳴器 泰山學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計 7 ? 進(jìn)行 LED 顯示電路，燈狀態(tài)電路，按鍵電路的設(shè)計和 各器件的選擇及連接，大體分配各個器件及模塊的基本功能要求。 ? 進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計，對于本系統(tǒng)，本設(shè)計 采用單片機匯編語言編寫，對單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工 作 情況做了充足的研究，了解定時器，中斷以及延時原理，總體上完成 軟件的編寫。 泰山學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計 8 2 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成 。 圖 4 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)電源模塊 數(shù)碼管驅(qū)動電路（ NPN 三極管） 上電復(fù)位電路 8051 控制器系統(tǒng) 處理 光電傳感器 流量檢測模塊 A、 B 兩組 交通燈模塊 12M 時鐘 振蕩電路 蜂鳴器及高亮LED 報警模塊 4 位共陽數(shù)碼管顯示模塊 路口交通燈 模式切換檢測 違規(guī)現(xiàn)象 顯示控制 按鍵復(fù)位 檢測 緊急情況 檢測 按鍵檢測模塊 泰山學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計 9 工作原理 實現(xiàn)本設(shè)計要求的具體功能，可以選用 AT89C52 單片機及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)， 12 個發(fā)光二極管分成 4 組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號燈指示模塊， 8 個 LED東西南北各兩個構(gòu)成倒計時顯示模塊，車流量檢測傳感器采集流量數(shù)據(jù)，光敏傳感器捕獲違規(guī)信號，若干按鍵組成時間設(shè)置和模式選 擇按鈕和緊急按鈕等，以及用 1 個蜂鳴器進(jìn)行報警。 系統(tǒng)上電或手動復(fù)位之后，系統(tǒng)等待模式選擇設(shè)置鍵按下，模式分兩種：紅綠燈時間自動和紅綠燈時間設(shè)置。若此時 F 鍵按下，則設(shè)置為自動模式，若此時按下的是 S 鍵，則設(shè)置為時間設(shè)置模式，依次按 S 若干次， J 鍵若干次可設(shè)置好兩個方向的紅綠燈時間，再按 F 鍵確認(rèn)。其實這個過程就是將存儲時間值的寄存器進(jìn)行設(shè)置，以及標(biāo)志是否要進(jìn)行車流量檢測及調(diào)整。 接下來，系統(tǒng)必須先顯示狀態(tài)燈及 LED 數(shù)碼管，將狀態(tài)碼值送顯 P2 口，將要顯示的時間