城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測，交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)在城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。 本文為交通信號(hào)燈論文，希望對大家有幫助！

　　交通信號(hào)燈論文：交通信號(hào)燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　摘要：通過對十字路口的二、三相位設(shè)計(jì)，使用proteus仿真調(diào)試環(huán)境模擬相位來完成十字路口信號(hào)燈的設(shè)計(jì)，使用KeilC51 開發(fā)環(huán)境實(shí)現(xiàn)對各相位信號(hào)燈的控制，以達(dá)到交通疏導(dǎo)的目的。

　　關(guān)鍵詞：信號(hào)相位；proteus；KeilC51；信號(hào)燈

　　當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人們的交通問題也越來越引起關(guān)注。人，車，路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門急需解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測，交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)在城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。

　　本文將使用proteus和KeilC51兩個(gè)軟件來實(shí)現(xiàn)十字路口二、三相位的設(shè)計(jì)和控制，模擬十字路口信號(hào)燈的實(shí)際情況。

　　1 相位設(shè)計(jì)

　　信號(hào)相位[1]是指某一交叉路口，其每一種控制狀態(tài)（一種通行權(quán)），即對各進(jìn)口道不同方向所顯示的不同燈色的組合，稱為一個(gè)相位。相位方案用相位圖來表示，如圖1是最基本的方案。該文在基本二相位基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)三相位，實(shí)現(xiàn)二、三相位的仿真。設(shè)計(jì)結(jié)果如圖2所示。

　　2 硬件設(shè)計(jì)

　　Proteus電路仿真軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件，它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具，具有很多的特點(diǎn)[2]。因此，可以實(shí)現(xiàn)對十字交叉路口實(shí)際交通情況的模擬。

　　2.1 信號(hào)燈設(shè)計(jì)

　　東西、南北兩個(gè)干道相交于一點(diǎn)，構(gòu)成一個(gè)十字路口。每個(gè)路口都有一組信號(hào)燈，包括直行燈、左轉(zhuǎn)向燈、黃燈、紅燈，以此來指示車輛和行人的通行。并且每組信號(hào)燈交叉顯示，左轉(zhuǎn)綠燈亮為可左轉(zhuǎn)，直行綠燈亮為可直行，黃燈閃爍3s，紅燈為禁止通行，來控制十字路口的交通疏導(dǎo)。

　　2.2 電路設(shè)計(jì)

　　利用單片機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)考慮在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，硬件電路要盡可能地簡單，最大限度的用程序設(shè)計(jì)完成系統(tǒng)的各項(xiàng)功能[3]。該文以AT89C52為控制中心，來設(shè)計(jì)整個(gè)控制電路。AT89C52其內(nèi)部組成于引腳[4]如圖3所示。

　　在本系統(tǒng)中應(yīng)用到了芯片時(shí)鐘電路、復(fù)位電路，以及外部中斷系統(tǒng)，使用外部中斷INT0來進(jìn)行相位的轉(zhuǎn)換，P0口設(shè)置為各方向的信號(hào)燈，P1口設(shè)置為東西方向數(shù)碼管時(shí)間顯示，P2口設(shè)置為南北方向數(shù)碼管時(shí)間顯示。對于交通硬件使用發(fā)光二極管模擬信號(hào)燈，時(shí)間計(jì)時(shí)使用七段數(shù)碼管進(jìn)行顯示。總設(shè)計(jì)如圖4所示。

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。其界面有KeiluVision2、KeiluVision3、KeiluVision4，該文使用經(jīng)典的KeiluVision2環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，更接近于傳統(tǒng)C語言的語法，同時(shí)也大大地提高了工作效率和項(xiàng)目開發(fā)周期。

　　軟件設(shè)計(jì)包括了三個(gè)板塊，LED燈顯示、數(shù)碼管顯示、外部中斷。

　　3.1 LED顯示

　　LED顯示方法為直接定義P0口，并根據(jù)需求點(diǎn)亮設(shè)為1，滅設(shè)為0。定義如下：

　　sbit WE_RED=P0^0；

　　sbit WE_YELLOW=P0^1；

　　sbit WE_GREEN=P0^2；

　　sbit WE_LEFTGREEN=P0^6；

　　sbit SN_RED=P0^3；

　　sbit SN_YELLOW=P0^4；

　　sbit SN_GREEN=P0^5；

　　sbit SN_LEFTGREEN=P0^7；

　　3.2 數(shù)碼管顯示

　　定義數(shù)碼管顯示函數(shù)，來賦給到P1和P2口。定義如下：

　　void num_display1（uint num）{

　　uint a，b，c；

　　a=num/10；

　　b=num%10；

　　c=b；

　　a=a<<4；

　　c=c|a；

　　dataport1=c；}

　　3.3 外部中斷

　　使用INT0外部中斷來進(jìn)行相位轉(zhuǎn)換，當(dāng)點(diǎn)擊按鈕觸發(fā)中斷，調(diào)用中斷函數(shù)來執(zhí)行相應(yīng)操作。定義如下：

　　void exint0（void） interrupt 0{

　　EA=0；

　　flag0++；

　　flag0=flag0%2；

　　EA=1；}

　　4 控制模式

　　將每個(gè)相位的周期和此相位與另一個(gè)相位的轉(zhuǎn)換周期定義為一個(gè)周期。因此，每個(gè)相位均有兩個(gè)條件，即：相位安排和相位轉(zhuǎn)換。

　　4.1 二相位控制模式

　　二相位的一種為南北方向禁行，東西方向直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)均放行。第一個(gè)條件是相位安排：南北方向紅燈亮，東西方向所有綠燈亮，所有數(shù)碼管從8s開始倒計(jì)時(shí)。條件二是相位轉(zhuǎn)換：當(dāng)時(shí)間為3s時(shí)，東西方向綠燈滅，黃燈開始閃爍，3s結(jié)束后，轉(zhuǎn)換相位，進(jìn)入二相位第二種。第二種為南北方向直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)均放行，東西方向禁行。其第一條件是相位安排：南北方向所有綠燈亮，東西方向紅燈亮，所有數(shù)碼管從8s開始倒計(jì)時(shí)。條件二是相位轉(zhuǎn)換：當(dāng)時(shí)間為3s市，南北方向綠燈滅，黃燈開始閃爍，3s結(jié)束后，轉(zhuǎn)換相位，進(jìn)入二相位第一種。以此進(jìn)行循環(huán)。

　　4.2 三相位控制模式

　　三相位在二相位基礎(chǔ)上增添了一種情況，為南北方向進(jìn)行，東西方向只有左轉(zhuǎn)放行。第一個(gè)條件是相位安排：南北方向紅燈亮，東西方向左轉(zhuǎn)綠燈亮，所有數(shù)碼管從8s開始倒計(jì)時(shí)。條件二是相位轉(zhuǎn)換：當(dāng)時(shí)間為3s是，東西方向左轉(zhuǎn)綠燈滅，黃燈開始閃爍，3s結(jié)束后，轉(zhuǎn)換相位，進(jìn)入三相位第三種。以此進(jìn)行循環(huán)。

　　5 結(jié)論

　　本文介紹了信號(hào)相位的基本知識(shí)和設(shè)計(jì)方法，詳細(xì)說明了proteus和KeilC51軟件的作用和特點(diǎn)。通過proteus進(jìn)行電路圖繪制，利用KeilC51進(jìn)行編程，完成了十字路口二、三相位的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)實(shí)路口交通情況的仿真。

　　本系統(tǒng)以二、三相位進(jìn)行研究，從根本上了闡述了交通信號(hào)燈的工作過程，并引入了時(shí)間顯示，更好地對交通信號(hào)燈上的問題進(jìn)行研究，具有較強(qiáng)的移植性和擴(kuò)展性，為今后更合理化地設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 吳兵，李曄.交通管理與控制[M].4版.北京：人民交通出版社，2009.

　　[2] 汪寧.Proteus軟件的單片機(jī)仿真方法[J].山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007（1）：24-27.

　　[3] 郭海麗.基于Proteus與單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].衡水學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（4）：126-128.

　　[4] 張齊，朱寧西，畢盛.單片機(jī)原理與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)：原理、應(yīng)用、Protues仿真、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

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