【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 巨大變化，交通自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制方面的研究有了明顯的進(jìn)展，并且必將以其優(yōu)異的性能價(jià)格比，逐 步取代傳統(tǒng)的交通控制措施。 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)選題的現(xiàn)實(shí)意義 城市道路交通自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展是以城市交通信號(hào)控制技術(shù)為前導(dǎo)，與汽車工業(yè)并行發(fā)展的。在其各個(gè)發(fā)展階段，由于交通的各種矛盾不斷出現(xiàn)，人們總是盡可能地把各個(gè)歷史階段當(dāng)時(shí)的最新科技成果應(yīng)用到交通自動(dòng)控制中來(lái)，從而促進(jìn)了交通自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展。 交通控制研究的發(fā)展，旨在解決人類交通因需求的增多而日益繁重帶來(lái)的問(wèn)題，局限于道路建設(shè)的暫時(shí)不足和交通工具的快速增長(zhǎng)，就要使更多的車輛安全高效的利用有限的道路資源，避免因無(wú)序和搶行等無(wú)控制原因造成的不必要 阻塞甚至癱瘓，另外，針對(duì)整個(gè)交通線路車輛的多少實(shí)時(shí)調(diào)整和轉(zhuǎn)移多條線路的分流也十分必要。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展 國(guó)內(nèi)外交通控制技術(shù) 當(dāng)前世界各國(guó)廣泛使用的最具代表性卻有實(shí)施的城市道路交通信號(hào)控制系統(tǒng)有英國(guó)的 TRANSYT 與 SCOOTS 交通控制系統(tǒng)和澳大利亞的 SCATS 系統(tǒng)。 我國(guó)交通領(lǐng)域的發(fā)展起步較晚，基本是從新中國(guó)建國(guó)之后，隨著各方面的條件的成熟以及社會(huì)發(fā)展的要求，才建立及健全交通控制系統(tǒng)的。 城市交通是一個(gè)高度綜合而又復(fù)雜的問(wèn)題，必須從政策，機(jī)構(gòu)，體制，管理，收費(fèi)價(jià)格，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和投資 各個(gè)方面同時(shí)入手解決。我國(guó)在廣泛借鑒和吸取國(guó) 3 外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立并完善適合我國(guó)國(guó)情的城市交通系統(tǒng)。 4 交通控制存在的問(wèn)題 我國(guó)城市交通運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，借鑒國(guó)外城市交通管理的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)建立城市交通管理體制的重要性，提出加強(qiáng)城市交通研究的交通規(guī)劃，建立穩(wěn)定的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的資金出道，實(shí)行公交優(yōu)先政策，建立先進(jìn)的交通信息系統(tǒng)等對(duì)策。 交通管理方面水平還欠發(fā)展，隨著交通需求越來(lái)越旺盛，而我國(guó)城市中小交通管理和交通安全的現(xiàn)代化設(shè)施卻做得不足。在車輛，道路和交通管理系統(tǒng)，城市交通信號(hào)控制系統(tǒng) ，城市交通管制中應(yīng)用人工智能技術(shù)，信息 采集和信息提供技術(shù)等方面都與發(fā)達(dá)國(guó)家有很大差距。 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)主要研究的內(nèi)容 基于整個(gè)交通控制系統(tǒng)的發(fā)展情況，本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行如下方面的研究：用智能，集成，且功能強(qiáng)大的單片機(jī)芯片為控制中心，設(shè)計(jì)出一套十字路口的交通控制系統(tǒng)，以指揮該路口的實(shí)時(shí)通行狀態(tài)。 本設(shè)計(jì)主要做了如下幾方面的工作： 一是確定系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)計(jì)。 二是進(jìn)行智能傳感器的硬件電路。 三是進(jìn)行軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)通行方案設(shè)計(jì) 設(shè)在十字路口， 分為東西向和南北向，在任一時(shí)刻只有一個(gè)方向通行，另一方向禁行，持續(xù)一定時(shí)間，經(jīng)過(guò)短暫的過(guò)渡時(shí)間，將通行禁行方向?qū)Q。其具體狀態(tài)如下圖所示。 5 圖 交通狀態(tài) 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的功能要求 本設(shè)計(jì)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(hào)發(fā)生，還能進(jìn)行倒計(jì)時(shí)顯示，車流量檢測(cè)及調(diào)整，交通違規(guī)處理和緊急處理等功能。 倒計(jì)時(shí)顯示 倒計(jì)時(shí)顯示可以提醒駕駛員在信號(hào)燈燈色發(fā)生改變的時(shí)間、在“停止”和“通過(guò)”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(jì)時(shí)顯示的信號(hào) 控制方式，并且認(rèn)為有倒計(jì)時(shí)顯示的路口更安全。 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(guò)等，我們都必須盡量允許其暢通無(wú)阻，畢竟在這種情況下是分秒必爭(zhēng)的，時(shí)時(shí)刻刻關(guān)系著公共財(cái)產(chǎn)安全，個(gè)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。 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理 據(jù)此，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，連接成最小系統(tǒng)，由車流量檢測(cè)模塊，違規(guī)檢測(cè)模塊，和按鍵設(shè)置模塊等產(chǎn)生輸入，信號(hào)燈狀態(tài)模塊， LED 倒計(jì)時(shí)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。 單 片 機(jī)車 流 量 傳 感 器最 小 系 統(tǒng)外 圍 接 口 電 路8 段 L E D 數(shù) 碼 管 顯 示紅 黃 綠 信 號(hào) 燈蜂 鳴 器按 鍵 控 制 圖 系統(tǒng)的總體框圖 6 系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理 實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)要求的具體功能，可以選用 AT89C52 單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12個(gè)發(fā)光二極管分成 4 組紅 綠黃三色燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊。 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成 本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，組成一個(gè)集車流量采集、處理、自動(dòng)控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。其具體的硬件電路總圖如圖 所示。 系統(tǒng)工作原理 系統(tǒng)上電或手動(dòng)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(shí)間自動(dòng)和紅綠燈時(shí)間設(shè)置。其實(shí)這個(gè)過(guò)程就是將存儲(chǔ)時(shí)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(cè)及調(diào)整。 圖 基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)電路圖 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)的概述 單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，又稱微控制器，嵌入式微控制器等，屬于第四代電子計(jì)算機(jī)。單片機(jī)的主要特點(diǎn)有： 7 1)具有優(yōu)異的性能價(jià)格比。 2)集成度高、體積小、可靠性高。 3)控制功能強(qiáng)。 AT89C52 芯片的主要性能 芯片 AT89C52 是 ATMEL 公司生產(chǎn)的帶 2K 字節(jié)快閃存儲(chǔ)器的 8 位單片 機(jī)。它具有如下的一些特性： ★指令和 89C51 產(chǎn)品兼容 ★內(nèi)含 2K字節(jié)可重復(fù)編程快閃存儲(chǔ)器 ★耐久性 1,000 寫(xiě) /擦除周期 ★ ~6V 的工作電壓范圍 AT89C52 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 AT89C52 是一帶有 2K 字節(jié)快閃可編程可擦除存儲(chǔ)體 (EEPROM)的低電壓、高性能 8位 CMOS 微型計(jì)算機(jī)。它采用 ATMEL 的高密非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MCS— 51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。圖 為 AT89C52 的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)框圖。 圖 AT89C2051 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 8 其它硬件介紹及連接 車流量檢測(cè)電路及模擬 為了達(dá)到對(duì)紅綠燈的時(shí)間控制，需要對(duì)道路上的車流量進(jìn)行檢測(cè)。其基本思路為：當(dāng)車流量大時(shí)，有撥斷開(kāi)關(guān)送出一個(gè)高電平。另外，再單片機(jī)和坡度按開(kāi)關(guān)之間加了光電隔離。 圖 車流量檢測(cè)電路 基于光電隔離的作用，再加上撥斷開(kāi)關(guān)和 LED，為了避免干擾信號(hào)，可以加入光電耦合器。如圖所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)如圖所示時(shí)， LED 點(diǎn)亮，同時(shí)低電平被單片機(jī)捕獲。當(dāng)開(kāi)關(guān)撥下時(shí) LED 熄滅，同時(shí)高點(diǎn)平被單片機(jī)捕獲，這樣單 片機(jī)通過(guò)捕獲的電平狀態(tài)做出相應(yīng)的控制，與 LED 的狀態(tài)即車流量的狀態(tài)互相配合協(xié)調(diào)。 違規(guī)檢測(cè)電路及模擬 在紅燈和黃燈期間，車輛是禁行的，為了對(duì)那些違反規(guī)則的車輛進(jìn)行檢測(cè)，可使用超聲波車輛傳感器。但是，用于受到條件的限制，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中只是使用了普通光敏二極管。 圖 違規(guī)檢測(cè)電路 其基本設(shè)計(jì)思想是：將光敏二極管放在停車線上，當(dāng)車輛行駛過(guò)將光敏二極管遮住，這樣，光敏二極管就不導(dǎo)通，單片機(jī)檢測(cè)到這一信號(hào)執(zhí)行警報(bào)操作。違規(guī)檢測(cè)電路如下圖 所示。 9 程序主體設(shè) 計(jì)流程 全部控制程序?qū)嶋H上分為