智能交通燈控制

1、1智能交通燈控制摘 要：本系統(tǒng)主要介紹了以 89c51 單片機為核心的新交通控制控制系統(tǒng)的設計。這個系統(tǒng)采用手動控制，定時控制，無線遙控和實時控制。實時控制是交通控制中的一種較新穎且有效的方法，該方法應用最優(yōu)控制理論中的控制思想，動態(tài)、實時地控制當前綠燈時間，在保證交通安全的前提下最大限度地提高了交通效率。關鍵詞:：89c51，定時控制，實時控制，遙控 intelligent traffic light controlabstract: the system has introduced that new traffic centering on 89c51 monolithic machin

2、e controls systematic design mainly. this system uses the hand control, timed control, wireless remote control and real-time control. the real-time control is in the transportation control one kind more novel also an effective method, in this method application optimum control theory control thought

3、, the tendency, real-time controls the current green light time, maximum limit enhanced the transportation efficiency in under the guarantee traffic safety premise.key words: 89c51, timed control, real-time control, remote control1. 概述城市是人類從事各類社會、政治、經(jīng)濟和文化的活動中心，在社會發(fā)展中起了重要的作用。由于城市化進程的加速，城市規(guī)模不斷膨脹，城市的經(jīng)濟

4、貿(mào)易和社會的活動日益頻繁，人員流動與社會交往日益增多，使得城市交通擁擠和交通安全事故問題更加透突出。交叉路口是城市交通系統(tǒng)重要的組成部分，特別是十字路口的交通情況，是城市道路網(wǎng)的咽喉，其通行能力制約著城市道路的通達，是影響道路暢通的瓶頸，因此解決好十字路口的交通就非常重要。眾所周知，提高交叉路口通行能力的最有效辦法是修建立交橋。鑒于我國道路基礎設施現(xiàn)狀以及從個城市的經(jīng)濟水平情況，立交橋尚不能推廣普及。人們更多的采用交通控制和管理來提高道路的通行能力。2. 控制方法和方案設計鑒于以上的這些原因，本系統(tǒng)采用了一種基于單片機為主要核心部件的現(xiàn)代交通控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要特點是：1）具有實時車輛檢測，

5、2）具有手動、定時和實時控制方式。3）可以無線遙控。4）采用模塊化設計。本系統(tǒng)是針對十字路口而設計的單片機交通控制系統(tǒng)。十字路口的相位設置：在過去的交叉路口交通信號控制中，由于車流量小，一般只采用兩相制，即東西放行顯綠燈，則南北紅燈，這是一相；第二相是南北放行，顯綠燈，則東西顯紅燈，這是第二相。這種方法在2車流量較大和變化較大時，就有很大的局限性。因次本設計，采用了四個相位，即東西方向左傳，其他方向禁止直行為第一相位；東西直行，人行道放行，往南北方向的車輛放行，其他方向的車輛禁止通行，這是第二相位；接著轉向南北方向的交通燈的控制，重復東西方向的控制模式，這是第三和第四相位。交通燈亮順序如下圖所

6、示：控制方法采用定時控制和感應實時控制。交叉路口信號按事先設置的配時方案運行，稱為固定周期控制，一天只用一個配時方案的稱為單時段控制。一天按不同的時段的交通量采用幾個配時方案的控制稱為多時段控制。實時控制就是在車道上安裝車輛檢測器，放行一段時間后，檢測后面有無車輛，若有車，增加一個時間長度，到達最大的延時后，則執(zhí)行另一個方向的交通燈控制。若無車輛，則繼續(xù)檢測。當?shù)竭_最大的延時時間時，即使后面有車，也不在增加該車道的綠燈時間。3. 硬件電路設計硬件電路是系統(tǒng)的基礎部分，交通燈的軟件是在此基礎上設計出來的。它要滿足設計目的的要求，要求具有高的可靠性，精度要求。我國常用的單片機有 intel 公司和

7、 alter 公司的 mcs51 系列和 at51 系列單片機。本系統(tǒng)設計采用 89c51 單片機。硬件的主要組成框圖：交通信號控制機的硬件電路主要有：cpu 主控部分電路，交通燈信號的輸出和驅(qū)動電路，車輛檢測出入（包括違規(guī)車輛檢測） ，鍵盤及顯示電路，時鐘電路，通信電路，電子警察系統(tǒng)。cpu是整個交通燈信號控制機的核心部件，通過它來控制個電路以實現(xiàn)信號機的各種功能。交通信號輸出電路是把主機的交通燈控制信號送驅(qū)動器，控制交通燈的狀態(tài)。車輛檢測輸入是將有無車輛89c51cpu 系統(tǒng)鍵盤、顯示、時鐘部分燈信號控制部分車輛檢測電子警察系統(tǒng)3和違規(guī)車輛的信號送入主機，產(chǎn)生相應的中斷處理。時鐘電路是為了

8、顯示車輛通行的的剩余時間。通訊是主機和中央監(jiān)控系統(tǒng)、路口基站和信號驅(qū)動部分的通訊。鍵盤主要設置控制方式和各個參數(shù)。由于十字路口兩個方向各需要八盞燈，同一個方向的信號是相同的，一個方向只需要八個功率開關，從而來控制交通燈的目的。選用光電隔離和雙向大功率可控硅作為功率開關。驅(qū)動器選74ls244，該驅(qū)動器為八同相三態(tài)單相驅(qū)動器。p1 口的八個輸出，通過 74ls244 驅(qū)動器后，使發(fā)光二極管發(fā)光，通過光電藕合器件moc3041 驅(qū)動。它可以將交流高壓和單片機低壓系統(tǒng)進行電氣隔離，提高裝置的抗干擾能力；moc3041 器件是雙向可控硅的配套控制產(chǎn)品，輸入端驅(qū)動電流為 15ma，所以單片機的輸出需經(jīng)7

9、4ls244 驅(qū)動。moc3041 的輸出端是帶有過零觸發(fā)控制器的硅光敏雙向可控硅，它直接接入交流220v 的工作電流，能觸發(fā)大功率的雙向可控硅 triac 器件的通斷；光電藕合器中的過零檢測器可以保證在工作電壓為零時觸發(fā)雙向可控硅 triac。圖中 r、c 為吸收電路，可用于防止感性負載時，與電流不同步的過電壓；my 是雙向穩(wěn)壓管，可防止交流電路中出現(xiàn)的雷電和操作過電壓。另外再用 p1 口擴展一個輸出口，用以控制攝象機。使用 89c51 的 p0 和 p2 口利用 8155 驅(qū)動 6 個 led 數(shù)碼顯示器和十個鍵的鍵盤，led 用于顯示交通燈的狀態(tài)及時間，鍵盤用于設置交通路口各燈的延長時間

10、，路口的時間顯示采用89c2051 單片機及 max232 和 max491 串行通信方式驅(qū)動 led 顯示時間。顯示器用動態(tài)掃描的方式，8155 的 a 口輸出數(shù)字量，經(jīng)驅(qū)動器后，作為燈的段選；8155 的 c 口輸出經(jīng)反向器后作為位選。用 pb2、pb3 口作為遙控輸入口。時鐘電路采用時鐘芯片 mc146818，該芯片是 24 腳封裝的 cmos 型集成電路，它具備完備的時鐘、年、月、日、時、分、秒和潤年自動補償及百年歷等功能，可向系統(tǒng)提供年、月、時、分、秒。d0d7 是雙向數(shù)據(jù)/地址總線，和單片機的 p0 連接，讀寫分別和單片機的讀寫信號連接。遙控采用編碼器 vd5026 及發(fā)射模塊 t

11、630 和接收模塊 t631、vd5027 組成。t631、vd5027將接收到的信號經(jīng)解碼后輸入單片機，實現(xiàn)相應的控制。車輛檢測器是控制系統(tǒng)智能化賴以實現(xiàn)的關鍵部分, 其用于檢測車輛的通過情況。本系統(tǒng)采用地感線圈智能車輛檢測器，檢測到信號經(jīng)處理電路整形后成為脈沖信號輸入單片機控制系統(tǒng)。違規(guī)車輛檢測采用雙檢測器檢測，即只有產(chǎn)生兩個脈沖信號后才認為是有車為規(guī)了。串行口通訊是路口基站和信號燈控制機及中央控制機之間的通信，采用 rs-422 總線形式。rs-422 采用雙端線進行信號傳輸，它通過驅(qū)動器把邏輯電平變換成電位差，通過傳輸線將電位差信號送到接收器，再將電位差變換成邏輯電平。rs-422 允

12、許同時接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，電路圖如下，該電路采用了 max232 和 max491 兩片芯片。4 遠距離通訊由于各個路口基站與中央控制監(jiān)控中心的距離較遠，所以采用將路口設備采集的信息傳輸?shù)街醒氡O(jiān)控中心，就必須進行遠程通訊。綜合考慮各通訊方式后，本系統(tǒng)采用光纖傳輸。采用光纖傳輸時，利用 max232 和 max491 電路將單片機輸出的 ttl 電平信號轉換成 eia 信號利用max491 進行串行通信，再將串行通信的信號經(jīng)光電耦合變換后形成光信號，通過光纖傳輸?shù)街醒氡O(jiān)控中心，經(jīng)光電轉換送入單片機，從而實現(xiàn)全雙工通信。4rs422 rs4225. 軟件設計軟件設計交通信號控制系統(tǒng)的程序設計采用的是單

13、片機匯編語言設計。在軟件的設計中采用模塊化設計，即將系統(tǒng)分成不同的功能。每個模塊都是一個相對獨立特定子功能。這種設計是軟件結構清晰，測試和調(diào)試都相對容易。系統(tǒng)程序由系統(tǒng)主程序，初始化模塊，鍵盤模塊，顯示程序，中斷處理，時鐘模塊，手動控制模塊，定時控制模塊，實時控制模塊，串行通信控制模塊。主程序調(diào)用各功能模塊，并將它們聯(lián)系起來，從而形成一個整體，以實現(xiàn)對系統(tǒng)的管理。參考文獻1 趙佩華. 單片機接口技術及應用m. 北京：機械工業(yè)出版社 ,2003.2 繞慶和. mcs - 51 單片機實用技術m. 北京：電子工業(yè)出版社 ,2003.3 沈紅衛(wèi). 單片機應用系統(tǒng)設計實例與分析m. 北京：航空航天大學出