基于单片机的多种路口交通灯控制器的设计与实现-个人分享

基于单片机的多种路口交通灯控制器的设计与实现-个人分享内容摘要：

控制系统的原理，经过仿真与分析 ,对 电路的原理及功能更加熟悉 ,同时提高了设计能力与及对电路的分析能力。 8 2 交通灯控制系统设计 实际调查 本设计涉及到多种路口，因此进行了实际调查 ,调查了多种路口交通灯 ,如： 十字路口交通灯 、 丁字路口交通灯 、 BRT 交通灯。 十字路口交通灯的实用情况 十字路口交通灯用在两道交叉的“十”上，下图所示为十字路口红绿灯规则的状态图： 表 21 S1 状态通行情况 图 21 S1 状态 BD 道直行通行 首先，直行时间显示数码管显示 60。 此时 BD 段绿灯亮、 AC 段红灯亮 40s，BD段人行道绿灯亮， AC 段人行道红灯亮，同时 BD段和 AC段方向的数码管分别从 40s 和 60s 开始倒计时。 35 秒后， BD 方向的黄灯闪烁 5秒钟，此时 AC 方向仍维持红灯亮，人行道灯不变。 方向 通行情况 BD 段直行 通过 AC 段直行 禁止 BD 段人行 通过 AC 段人行 禁止 BD 段左拐 禁止 AC 段左拐 禁止 9 表 22 S2 状态通行情况 图 22 S2 状态 BD 道左拐通行 40 秒后， BD 方向左拐灯亮 (用无色灯表示 )， AC 方向红灯亮， AC和 BD 人行道全部红灯亮，同时 BD 段和 AC 段方向的数码管分别从 19秒开始倒计时。 55秒钟后， BD 方向的黄灯闪烁 5秒，此时 AC 方向仍维持红灯亮，人行道灯不变。 表 23 S3 状态通行情况 图 23 S3 态状 AC道直行通行 方向 通行情况 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 通过 AC 段左拐 禁止 方向 通行情况 BD 段直行 禁止 AC 段直行 通过 BD 段人行 禁止 AC 段人行 通过 BD 段左拐 禁止 AC 段左拐 禁止 10 1分钟后， AC 段绿灯亮、 BD段红灯亮 40s， AC段人行道绿灯亮， BD 段人行道红灯亮，同时 BD 段和 AC 段方向的数码管分别从 60s 和 40s 开始倒计时。 1分35秒后， AC 方向的黄灯闪烁 5 秒钟，此时 BD 方向仍维持红灯亮，人行道灯不变。 表 24 S4 状态通行情 况 图 24 S4 状态 AC 道左拐通行 1分 40 秒后， AC方向 4号左拐灯亮（用无色灯表示）， BD方向红灯亮， AC和 BD 人行道全部红灯亮，同时 BD 段和 AC 段方向的数码管分别从 19 秒开始倒计时。 1分 55 秒钟后， AC 方向的黄灯闪烁 5 秒，此时 BD方向仍维持 红灯亮，人行道灯不变。 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 25图所示： 图 25 十字路口交通灯状态循环图 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。 方向 通行情况 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 通过 S1 t=40 秒 S4 t=20 秒 S2 t=20 秒 S3 t=40 秒 11 丁字路口交通灯的实用情况 下图所示为丁字路口红绿灯规则的状态图： 表 25 S1 状态通行情况 图 26 S1 状态 AC 道直行通行 首先， AC段绿灯亮、 B段红灯亮 40s， AC 段人行道绿灯亮， B段人行道红灯亮，同时 B 段和 AC 段方向的数码管分别从 60s 和 40s 开始倒计时。 35秒后， AC方向的黄灯闪烁 5 秒钟，此时 B方向仍维持红灯亮，人行道灯不变。 表 26 S2 状态通行情况 图 27 S2 状态 AC 道左 拐通行 方向 通行情况 AC 段直行 通过 B段人 行 禁止 AC 段人行 通过 AB 段左拐 禁止 BC 段左拐 禁止 方向 通行情况 AC 段直行 禁止 B段人行 禁止 AC 段人行 禁止 AB 段左拐 通过 BC 段左拐 禁止 12 40 秒后， AC 方向左拐灯亮（用无色灯表示）， B 方向红灯亮，各人行道全部红灯亮，同时 B 段和 AC 段方向的数码管分别从 19 秒开始倒计时。 55 秒钟后，AC方向的黄灯闪烁 5秒，此时 B方向仍维持红灯亮，人行道灯不变。 表 27 S3 状态通行情况 图 28 S3 状态 BC 道左拐通行 1分钟后， B方向左拐灯 亮（用无色灯表示）， AC 方向红灯亮，各人行道全部红灯亮，同时 B 段和 AC 段方向的数码管分别从 19 秒开始倒计时。 1 分 15 秒钟后， B 方向的黄灯闪烁 5 秒，此时 AC 方向仍维持红灯亮，人行道灯不变。 共三种状态，分别设定为 S S S3 交通灯以这三种状态为一个周期。 循环执行如 29图所示： 图 29 丁字路口交通灯状态循环图 BRT 交通灯的实用情况 BRT 是 Bus Rapid Transit 的缩写，中文翻译为 公交 车捷运系统。 BRT 是以改良的公共汽车、运用轨道 运输的经营方式提供大众捷运服务。 因此，对于急速发展，需提供大众运输服务的城市， BRT 是轻轨或地铁之外的另 一选择。 方向 通行情况 AC 段直行 禁止 B段人行 禁止 AC 段人行 禁止 AB 段左拐 通过 BC 段左拐 禁止 S1 t=40 秒 S3 t=20 秒 S2 t=20 秒 13 BRT 交通灯到目前为止还没有普遍应用， BRT 交通灯的原理与十字路口和丁字路口一样，下面简要地介绍一下 BRT 交通灯的规则，如果 BRT 进站时或者在路中有人行道的话，那么就会由交通灯来控制，当状态灯的绿灯亮时， 时间为 80秒 ，车辆通行， 行人 禁止 通行。 然后 黄灯闪烁 5 秒 ，状态灯的红灯亮， 时间为60 秒 ，车辆禁止通行， 行人 可以 通行 ， 黄灯闪烁 5 秒，警示车辆和行人 红、绿灯的状态即将切换。 系统功能设计 根据以上的分析，交通灯控制系统必须要保证几个功能，如：两组交通灯的红灯或绿灯不能同时亮；可以设置时间来控制灯亮和灭；可以处理紧急情况等。 因此本系统要保证一下功能，如图 210所示： 图 210 系统功能图 1）设置功能：本设计中，可以设置时间长度，由此可以调整灯亮和灭的时间长度。 2） 单方通过功能：本系统要保证在同一时间内只允许一方通过，否则会导致交通事故。 3）紧急情况处理功能：本系统可以处理特殊情况，比如：领导，灾情 ... 系统结构 本 设计主要由 设置 模块、 显示 模块、复位模块 、紧急处理 模块等模块组成。 交通灯控制系统可用单片机直接控制信号灯的状态变化，又接入数码管就可以显示倒计时以提醒驾驶者，更具人性化。 增加按键中断，可以对紧急事件进行控制。 14 单片机电路主要完成的任务是控制红绿灯的规律转换，数码管倒计时的显示和中断延时控制。 系统整体框图如图 211 所示： 图 211 系统结构图 本设计中，可以设置时间，由时间来控制交通灯亮和灭的状态。 设置时间要进行 进一步分析，在该程序段的基础上，合理的设置时间。 本设计要 用数码管和二极管灯显示 ， 其中数码管显示倒计时情况，二极管显示红绿灯的闪烁情况。 1） 倒计时显示 该系统要求完成倒计时的功能。 因只需显示数字，所以完全采用数码管显示，路口分别采用一个二位阴极数码管即可。 动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。 这样一来，就没有必要每一位数码管配一个锁存器，从而大大地简化了硬件电路。 选亮数码管采用动态扫描显示。 所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相 应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。 动态显示的亮度比静态显示要差一些，所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的。 数码管引脚如图 212 所示， 显示 8时，向数码管引脚接的单片机接口送入 7FH，如图 213 所示： 单片机控制电路 输入接口 繁忙处理电路路路 复位电路 软件控制电路lululu 路 显示电路 电源电路 15 图 212 数码管引脚图 213 数码管显示 8 表 28 数码管共阴字形码 2）状态灯显示 该系统要求完成状态灯显示的功能。 求于简单，把各个路口的红灯和黄灯设成直行和左拐两个通行方式所共有，也就是说，一个路口只需四个状态灯，一个直行通行的绿灯，一个左拐通行的绿灯，一个共有的红灯，一个共有的黄灯。 发光二极管。