【文章內(nèi)容簡介】 控制系統(tǒng)的原理，經(jīng)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(shè)計能力與及對電路的分析能力。 8 2 交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計 實際調(diào)查 本設(shè)計涉及到多種路口，因此進行了實際調(diào)查 ,調(diào)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(guī)則的狀態(tài)圖： 表 21 S1 狀態(tài)通行情況 圖 21 S1 狀態(tài) BD 道直行通行 首先，直行時間顯示數(shù)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(shù)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(tài)通行情況 圖 22 S2 狀態(tài) 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(shù)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(tài)通行情況 圖 23 S3 態(tài)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(shù)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(tài)通行情 況 圖 24 S4 狀態(tài) 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(shù)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(tài)，分別設(shè)定為 S S S S4，交通燈以這四種狀態(tài)為一個周期。循環(huán)執(zhí)行如 25圖所示： 圖 25 十字路口交通燈狀態(tài)循環(huán)圖 程序就是在上述四種狀態(tài)下循環(huán)轉(zhuǎn)化的。一個周期四個狀態(tài) ,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(guī)則的狀態(tài)圖： 表 25 S1 狀態(tài)通行情況 圖 26 S1 狀態(tài) 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(shù)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(tài)通行情況 圖 27 S2 狀態(tài) 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(shù)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(tài)通行情況 圖 28 S3 狀態(tài) 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(shù)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(tài)，分別設(shè)定為 S S S3 交通燈以這三種狀態(tài)為一個周期。循環(huán)執(zhí)行如 29圖所示： 圖 29 丁字路口交通燈狀態(tài)循環(huán)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(tǒng) 。 BRT 是以改良的公共汽車、運用軌道 運輸?shù)慕?jīng)營方式提供大眾捷運服務。因此，對于急速發(fā)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(guī)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(tài)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(tài)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(tài)即將切換。 系統(tǒng)功能設(shè)計 根據(jù)以上的分析，交通燈控制系統(tǒng)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(shè)置時間來控制燈亮和滅；可以處理緊急情況等。因此本系統(tǒng)要保證一下功能，如圖 210所示： 圖 210 系統(tǒng)功能圖 1）設(shè)置功能：本設(shè)計中，可以設(shè)置時間長度，由此可以調(diào)整燈亮和滅的時間長度。 2） 單方通過功能：本系統(tǒng)要保證在同一時間內(nèi)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(tǒng)可以處理特殊情況，比如：領(lǐng)導，災情 ... 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 本 設(shè)計主要由 設(shè)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(tǒng)可用單片機直接控制信號燈的狀態(tài)變化，又接入數(shù)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(guī)律轉(zhuǎn)換，數(shù)碼管倒計時的顯示和中斷延時控制。系統(tǒng)整體框圖如圖 211 所示： 圖 211 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 本設(shè)計中，可以設(shè)置時間，由時間來控制交通燈亮和滅的狀態(tài)。設(shè)置時間要進行 進一步分析，在該程序段的基礎(chǔ)上，合理的設(shè)置時間。 本設(shè)計要 用數(shù)碼管和二極管燈顯示 ， 其中數(shù)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(tǒng)要求完成倒計時的功能。因只需顯示數(shù)字，所以完全采用數(shù)碼管顯示，路口分別采用一個二位陰極數(shù)碼管即可。動態(tài)顯示的特點是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。這樣一來，就沒有必要每一位數(shù)碼管配一個鎖存器，從而大大地簡化了硬件電路。選亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相 應的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應略小于靜態(tài)顯示電路中的。數(shù)碼管引腳如圖 212 所示， 顯示 8時，向數(shù)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(shù)碼管引腳圖 213 數(shù)碼管顯示 8 表 28 數(shù)碼管共陰字形碼 2）狀態(tài)燈顯示 該系統(tǒng)要求完成狀態(tài)燈顯示的功能。求于簡單，把各個路口的紅燈和黃燈設(shè)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(tài)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(fā)光二極管