城市智能交通灯系统_毕业设计论文(编辑修改稿)

城市智能交通灯系统_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

绿灯。 通过声音提示盲人停止或者通行。 盲人听到 “滴滴 ”声就可以放心地穿越路口。 通过加装盲人提示音器件，构建系统盲人指示功能模块。 盲人过街交通安全问题及部分行人故意不遵守信号灯的情况，在每个红绿灯路口设有行人过街信号灯的基础上，在 人行 路口安装了语音盲人提示器。 该提示器当绿灯亮时会发出清脆的提示声，提醒行 10 人可以通过；当绿灯快转换成红灯时，提示器会发出紧促且稍大声音，提醒行人不能通过。 语音盲人提示器的 安装使用，不仅加强了对路口行人违章的管理，而且为盲人过街提供了方便。 交通灯系统双模式 针对实现交通灯的双模式控制的目的，采用以 C 语言编写程序，设计电路的软件部分和以 89C52 单片机为核心，连同交通灯显示模块和其他元器件，设计电路的硬件部分的软硬件相结合的方法。 即软件部分：在 KEIL 环境中编写并验证 C 程序。 硬件部分：通过单片机控制交通灯和数码管的显示，同时可利用按键切换运行模式，即普通模式和上下班高峰模式。 此系统可保证在平时，车辆与行人有较长时间穿过马路。 通过切换运行模式，此系统可有效防止上下班时 交通堵塞和车辆、人员滞留。 比起普通交通灯控制系统，此系统提高了交通灯控制的效率，保证交通有序进行。 系统控制方案 定时控制虽不太适于交通流量有很大变化的交叉口的控制 , 但能用数字显示器显示当前灯色剩余时间 , 以便于驾驶员随时掌握自己的驾驶动作 , 及时停车或启动。 感应控制虽能适合各种交叉口的控制 , 但不易联合控制 , 又不便于数字显示器显示当前灯色剩余时间。 为使控制机既适合各种交叉口 , 又能在需要时联机控制 , 因此在系统中同时采用两种控制方法。 在相位方面 , 四相位控制具有很高的安全性 , 但只能在各 种车道分离的交叉口使用 , 且在轻交通流的情况下交通效率较低。 二相位控制其安全性稍低 , 但能在各种交叉口运行 , 且交通效率高。 因此 , 为适应不同的实际情况 , 在系统中选用二相位和四相位控制两种方式。 智能 交通灯 控制系统 11 第一相位 第二相位 第三相位 第四相位 图 2 十字路口四相位信号控制示意图 交叉路口交通信号控制中，由于交叉路口车道窄，车流量较小，一般只采用两个相位， 即两相制，如东西向放行，显绿灯，则南北向禁止，显红灯，这是第一相。 第二相时，南北放行，显绿灯，东西向禁止通行，显红灯。 几何特性一定的条件下，交叉路口的信号配时是提高交叉路口通行能力、减少车辆 12 在交叉路口的排队延误和停车次数最为重要的决定因素。 交叉路口的信号配时包括三个方面的内容：信号周期、绿信比和信号周期的起始时间。 交通路口 的交叉路口控制中，由于车道加宽，车流量也比以前大大增加了，这时为了保障交通安全，及车流的顺利畅通，就需要再增加相位的设置，例如可增加适当的左转、右转相位，使每一方向的车流都可在通过交叉 路口时不受其它方向车辆的干扰，提高了交叉路口的交通安全和通行率。 但是相位又不能设置太多，如果太多，就会使单方向的车辆等待通过 时间加长，造成交通堵塞。 因此，根据交叉路口的车流量信息，相 理设置也是至关重要的环节。 本系统十字路口的相位及步伐设置为四相位：第一相位为东西向直行，禁止左转及南北直行；第二相位为东西左转，禁止直行及南北左转；第三相位是南北直行，禁止左转及东西直行；第四相位是南北左转，禁止直行及东西左转。 而在这四个相位运行中，右转是不被禁止的，可以随时通过的。 其相位方案见图 2 图 3 十字路口交通控制 信号灯布置示意图 智能 交通灯 控制系统 13 设有一个南北（ SN）向和东西 (WE)向的十字路口，两方向各有两组相同交通控制信号灯，每组各有四盏信号灯，分别为直行信号灯（ G）、左拐信号灯（ L）、红灯（ R）和黄灯（ Y），交通控制信号灯布置如图 3 所示。 原理分析 交通灯显示时序的理论分析 图 4 状态周期示意图 共四种状态，分别设定为 S S S S4，交通灯以这四种状态为一个周期，循环执行如下图所示： 依据上述车辆行驶的状态图，可以列出各个路口灯的逻辑表如下表所示 (其中逻辑值“ 1”代表直行通行， 逻辑值“ 0”代表禁止通行，逻辑值“ L”代表左拐通行 )： 14 表 1 状态 1 图 S1的状态 E S W N 逻辑值 0 1 0 1 显示时间 正常模式下为 40S 表 2 状态 2 图 S2的状态 E S W N 逻辑值 0 L 0 L 显示时间 正常模式下为 20S 表 3 状态 3 图 S3的状态 E S W N 逻辑值 1 0 1 0 显示时间 正常模式下为 40S 表 1 状态 4 图 智能 交通灯 控制系统 15 S4的状态 E S W N 逻辑值 L 0 L 0 显示时间 正常模式下为 20S 程序就是在上述四种状态下循环转化的。 一个 周期四个状态，在正常模式下共花费2 分钟。 交通灯显示的理论分析 （ 1） 倒计时显示的理论分析 利用定时器中断，设置 TH0=TH1＝ (6553650000)/256，即每 秒中断一次。 每到第 20 次中断即过了 20* 秒＝ 1 秒时，使时间的计数值减 1，便实现了倒计时的功能。 [9] （ 2） 状态灯显示的理论分析 黄灯闪烁同样可以利用定时器中断。 每到第 10 次中断即过了 10* 秒＝ 秒时，使黄灯标志位反置，即可让黄灯 1 秒闪烁一次。 [10] 16 三、 系统硬件电路 单片机 AT89C52 AT89C52 简介 AT89C52 是 51 系列 单片机 的一个型号，它是 ATMEL 公司生产的。 AT89C52 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，功能强大的 AT89C52 单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 [1] AT89C52 有 40 个引脚， 32 个外部双向输入 /输出（ I/O）端口，同时内含 2 个外中断口， 3 个 16 位可编程定时计数器 ,2 个全双工串行通信口， 2 个读写口线， AT89C52 可以按照常规方法进行编程 ,但不可以在线编程 (S 系列的才支持在线编程 )。 其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。 兼容 MCS51 指令系统 8k 可反复擦写 (1000 次） Flash ROM 32 个双向 I/O 口 256x8bit 内部 RAM 3 个 16 位可编程定时 /计数 器中断 时钟频率 024MHz 2 个串行中断 可编程 UART 串行通道 2 个外部中断源 共 6 个中断源 2 个读写中断口线 3 级加密位 智能 交通灯 控制系统 17 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能 AT89C52 的 P 为 40 脚双列直插封装的 8 位通用微处理器，采用工业标准的 C51 内核，在内部功能及管脚排布上与通用的 8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。 功能包括对会聚主 IC 内部寄存器、数据 RAM 及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号 IR 的接收解码及与主板 CPU 通信等。 主要管脚有： XTAL1（ 19 脚）和 XTAL2（ 18 脚）为振荡器输入输出端口，外接 12MHz 晶振。 RST/Vpd（ 9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。 VCC（ 40 脚）和VSS（ 20 脚） 为供电端口，分别接 +5V 电源的正负端。 P0~P3 为可编程通用 I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中， P0 端口（ 32~39 脚）被定义为 N1 功能控制端口，分别与 N1 的相应功能管脚相连接， 13 脚定义为 IR 输入端， 10 脚和 11 脚定义为 I2C 总线控制端口，分别连接 N1 的 SDAS（ 18 脚）和 SCLS（ 19 脚）端口， 12 脚、 27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板 CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。 AT89C52 单片机的特点 （ 1）性价比高，开 发周期短，易于产品化， （ 2）集成度高，可靠性好，抗干扰性强， （ 3）功能完善，接口多样， （ 4）低功耗、低电压 一般电源供电电压在 5～ 3V 范围内单片机都能正常工作，供电的下限可达 1～ 2V。 （ 5）总线多样，易于扩展 单片机外部的典型三总线结构 ,方便系统构扩展 ,构成各种规模的应用系统。 外部总 18 线增加了 I2C 及 SPI 等串行总线方式 , 可根据需要进行并行或者串行扩展。 译码器 74LS138 简介 74LS138 为 3 线－ 8 线 译码器 共有 74LS138 和 74LS138 两种线路结构型式。 [8] 工作原理 ① 当一个选通端（ E1）为高电平，另两个选通端（ (/E2))和 /(E3)）为低电平时，可将地址端（ A0、 A A2）的 二进制编码 在 Y0 至 Y7 对应的输出端以低电平译出。 比如 ：A2A1A0=110 时，则 Y6 输出端输出低 电平信号。 ② 利用 E E2和 E3可级联扩展成 24 线 译码器 ；若外接一个 反相器 还可级联扩展成 32 线 译码器。 ③ 若将选通端中的一个作为数据输入端时， 74LS138 还可作 数据分配器。 ④ 可用在 8086 的 译码 电路中， 扩展内存。 [8] 引脚功能 A0~A2：地址输入端 STA（ E1）：选通端 /STB（ /E2）、 /STC（ /E3）：选通端（ 低电。