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智能交通灯控制系统的研究

2019-06-01南江萍刘珺蕙王娟娟王亚亚

智富时代 2019年4期

南江萍 刘珺蕙 王娟娟 王亚亚

【摘 要】本文主要研究的是基于STC89C52单片机的智能交通控制系统,设计了系统的主要电路模块,并应用Proteus仿真软件和Keil软件编程软件,使用单片机C语言对单片机进行编程,实现了以单片机为核心控制器,用红、黄、绿三种发光二极管作为交通信号灯来指挥车辆的通行与禁止的作用。并且使用7段数码管作为倒计时显示器,来控制交通灯状态切换的时间,在保证安全的情况下最大限度的提高车辆通过路口的效率,从而实现了智能交通控制的要求。本系统不仅实现了通过传感器来检测十字路口各个方向通过车辆的多少,来控制十字路口上的倒计时显示器;并且能够同时控制信号灯的变化以达到缓解交通拥堵情况,而且大大减少交通事故的发生。

【关键词】STC89C52单片机;智能交通灯;Protues;Keil

智能交通系统(ITS)便是将先进的信息、数据传输、电子感应、自动控制及计算机数据处理等技术有效地融入地面交通管理体系,创建的一种综合交通运输管理体系,它可以在很大的区域内全面发挥作用,具备高时效、高精度等特点。ITS可以有效地使用现在的基础设施、削减交通压力和对环境破坏、确保车辆通行安全、大大提高了交通运输的速度。随着ITS技术的发展更加的成熟,在交通运输方面获得了越来越多的应用,其能够发挥的重要作用也获得了越来越多的关注,进一步加速了ITS技术的发展。

一、系统总体设计

本文采用了STC89C52单片机,通过交通信号灯的状态来控制车辆的通行与禁止,并用倒计时系统来显示车辆的通行时间。此外还设定了一个应对突发状况的紧急的控制按钮。如果有突发状况或紧急车辆急需通过时,就可以按下紧急控制按钮,十字路口各方向上的交通信号灯均为红灯,禁止普通车辆通行,优先让特殊车辆通行;等到处理完突发状况或紧急车辆通过之后,释放紧急控制按钮,使得十字路口的交通秩序恢复正常。

交通信号灯分别红灯来表示禁止通行、绿灯来表示可以通行、黄灯来表示等待通行。根据现实生活中交通运输的需求,我们将东西方向绿灯时间设置为80s,南北方向绿灯时间为设置60s,黄灯时间都设置为3s。

交通信号灯亮、灭时间表,如表1.1所示。

二、硬件系统搭建

本次系统是基于单片机芯片来设计的,主要分为两大模块:单片机最小系统和外围系统。在这里我们采用了STC89C52型单片机作为单片机最小系统的核心,并选择了一些电子元器件来构成我们的单片机外围系统。外围系统有LED倒计时模块、按键设置模块和信号灯状态模块。图2.1为系统结构框图。

在本系统外围电路中,最重要的就是交通信号灯系统和倒计时显示系统。交通信号灯系统是由12个LED灯组成,它们分为红、黄、绿三种颜色,每种颜色的LED灯共四种。用这12个LED灯模拟交通信号灯,分别代表红灯、绿灯以及黄灯,放置在十字路口的四个方向上,用来指示车辆的通行与禁止。倒计时显示系统由四个2位共阳极的七段数码管组成,代表实际中的倒计时显示系统,放置在十字路口各个方向上的交通信号灯上方,用来指示车辆通行与禁止的时间。以下介绍各个模块。

(一)STC89C52单片机芯片

STC89C52单片机芯片是一种高性能,低电压COMOS8的微型处理器,它自带有8K字节闪存的可反复编辑/清除的只读存储器。具备有512字节的RAM,32个I/O 端口,8k字节的闪存,看门狗定时器,3个十六位定时器或计数器,四个外部中断和一个七矢量的四级中断结构内置4KB EEPROM,MAX810复位电路,全双工串接口。其主要特性如表1.1所示。此外 STC89C52单片机芯片可以将静态逻辑运行降至0Hz ,支持两种软件,可以选择省电模式。空閑模式CPU 不允许工作,其他模块工作(例如RAM、定时/计数器、中断指示灯)可以继续工作。掉电保护模式保存RAM状态,单片机芯片终止所有操作,到下个中断或手动复位后才开始工作。

(二)倒计时显示模块电路

因为十字路口的东西方向的车辆通行时间是相同的,南北方向车辆的通行时间也是相同的,因此东西方向可以通行的时间为80s,南北方向可以通行的时间为60s,黄灯可以通行的时间均为3s。因为东西方向、南北方向的通行时间都小于100s,所以可以使用两位数的七段数码管。倒计时显示模块电路的接线图如图2.2所示。

(三)交通信号灯模块电路

基于信号灯的稳定性本设计中在硬件上东西方向上的同色灯没有连接到一起,南北方向上的同色灯也没有连接到一起。十字路口的交通信号灯变换规则为绿灯→黄灯→红灯依次变换。绿灯代表可以通行,黄灯代表等待通行,红灯代表禁止通行。交通信号灯的具体燃亮时间在表1.1中已经介绍过了,交通信号灯模块的接线图如图2.3所示。

图2.3中发光二极管的颜色根据图中的Red(R)、Yellow(Y)以及Green(G)的顺序依次排列。

三、软件系统搭建

系统总流程图如图3.1所示。在图3.1中,开始为东西绿灯、南北红灯,当倒计时80s完成时变为东西黄灯、南北红,此时时间显示器开始倒计时3s,之后变为东西红灯、南北绿灯,时间显示器再次倒计时60s后变为东西红灯、南北黄灯,最后时间显示器经过倒计时3s后变为东西绿灯、南北红灯,按照这样的顺序依次循环。当有紧急车辆通过时,按下紧急开关K=1,东西南北均为红灯个,紧急车辆通过后K=0,按照原定程序继续运行。

四、结论

本系统仿真是在Proteus软件上进行,在进行仿真之前,首先使用Keil软件对系统的软件进行调试,以保证软件程序能够流畅、准确的运行,各个子程序的运行顺序正确,以及各子程序之间的衔接顺畅。系统程序调试结果能够实现智能交通灯控制系统的设计要求。不仅实现了通过传感器来检测十字路口各个方向通过车辆的多少,来控制十字路口上的倒计时显示器;能够同时控制信号灯的变化以达到缓解交通拥堵情况,而且大大减少交通事故的发生。

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