車輛闖紅燈監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

1、車輛闖紅燈監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計目的當(dāng)今世界，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人民生活水平不斷提高，城市現(xiàn)代化程度不斷提高，交通需求和交通量迅速增長，城市交通網(wǎng)絡(luò)中交通擁擠日益嚴(yán)重，道路運(yùn)輸所帶來的交通擁堵、交通事故和環(huán)境污染等負(fù)面效應(yīng)也日益突出，逐步成為經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中的全球性共同問題。交通問題已經(jīng)日益成為世界性的難題，城市交通事故、交通阻塞和交通污染問題愈加突出。為了解決車和路的矛盾，常用的有兩種方法：一是控制需求，最直接的辦法就是限制車輛的增加；二是增加供給，也就是修路。但是這兩個辦法都有其局限性。交通是社會發(fā)展和人民生活水平提高的基本條件，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必然帶來出行的增加，而且在我國汽車工業(yè)正處在起步階段的時期

2、，因此限制車輛的增加不是解決問題的好方法。而采取增加供給，即大量修筑道路基礎(chǔ)設(shè)施的方法，在資源、環(huán)境矛盾越來越突出的今天，面對越來越擁擠的交通，有限的源和財力以及環(huán)境的壓力，也將受到限制。這就需要依靠除限制需求和提供道路設(shè)施之外的其他方法來滿足日益增長的交通需求。交通系統(tǒng)正是解決這一矛盾的途徑之一。這樣，就出現(xiàn)了哲寧化的車輛闖紅燈監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)計要求智能化車輛闖紅燈監(jiān)控系統(tǒng)是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)及計算機(jī)處理技術(shù)等有效的集成運(yùn)用于整個地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的實時、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。對城市交通流進(jìn)行智能控制，可

3、以使道路暢通，提高交通效率。合理進(jìn)行交通控制可以對交通流進(jìn)行有效的引導(dǎo)和調(diào)度，使交通保持在一個平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)，從而避免或緩和交通擁擠狀況，大大提高交通運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行效率，還可以減少交通事故，增加交通安全，降低污染程度，節(jié)省能源消耗，本文就是通過對交叉路口交通信號的智能控制，達(dá)到優(yōu)化路口交通流的目的。設(shè)計方法本課程設(shè)計是關(guān)于十字路口交通燈的控制電路根據(jù)設(shè)定好的周期時間能夠指揮車輛在十字路口完成左轉(zhuǎn)和直行交替運(yùn)行。在相同的時間里提高通車的質(zhì)量、效率。并能在高峰期根據(jù)實際狀況結(jié)合方程式控制按鈕來調(diào)整主次干道的通車時間，降低交通擁擠堵塞現(xiàn)象。并使交通控制系統(tǒng)具有緊急控制，使救護(hù)車、救護(hù)車通過時， 使兩個方

4、向均亮紅燈，救護(hù)車和消防車通過后，恢復(fù)原來狀態(tài)，增加對出現(xiàn)特殊情況的處理能力。本次設(shè)計的總體思路是：東西方向通行時間是20s，南北方向通行時間是35s，黃燈亮的時間是5s。剛開始時東西方向同行，經(jīng)過20s后黃燈亮，延時5s，接著南北方向通行，通行時間是35s。如此循環(huán)反復(fù)，使十字路口的交通秩序井然有序的進(jìn)行。本系統(tǒng)采用了一片89c51單片機(jī)，一片8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器74ls245芯片，一片respack8排阻，兩個led數(shù)碼管，紅黃綠發(fā)光二極管各四個，七個按鈕開關(guān)，一個蜂鳴器，以及其他元器件和若干導(dǎo)線。通過按鈕開關(guān)可以控制數(shù)碼管的復(fù)位、清零以及數(shù)字的增大、減小等功能，還可以在緊急情況時使

5、東西南北四個方向同時亮紅燈，以便能夠?qū)o急情況及時的進(jìn)行處理。設(shè)計方案及原理設(shè)計方案設(shè)計交通燈的方案有很多，有應(yīng)用cpld實現(xiàn)交通信號燈控制器的設(shè)計，有應(yīng)用plc實現(xiàn)對交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計，有應(yīng)用單片機(jī)實現(xiàn)對交通信號燈設(shè)計的方法。由于at89c51單片機(jī)自帶有2個計數(shù)器，5個中斷源，能滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求。用單片機(jī)設(shè)計不但設(shè)計簡單，而且成本低。用其設(shè)計的交通燈也滿足了要求，所以本課程設(shè)計采用單片機(jī)設(shè)計車輛闖紅燈監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)計一個十字路口交通燈控制電路，根據(jù)設(shè)定好的周期時間能夠指揮車輛在十字路口完成左轉(zhuǎn)和直行交替運(yùn)行。在相同的時間里提高通車的質(zhì)量、效率。并能在高峰期根據(jù)實際狀況結(jié)合方程式控制按鈕來

6、調(diào)整主次干道的通車時間，降低交通擁擠堵塞現(xiàn)象。并使交通控制系統(tǒng)具有緊急控制，使救護(hù)車、救護(hù)車通過時， 使兩個方向均亮紅燈，救護(hù)車和消防車通過后，恢復(fù)原來狀態(tài)，增加對出現(xiàn)特殊情況的處理能力。設(shè)計原理采用單片機(jī)的p2.1、p2.2、p2.3、p2.4、p2.5、p2.6口直接和交通燈連接，p0口以及p1.o、p1.1口通過respack排阻與led數(shù)碼管相連。控制程序放在89c51單片機(jī)中，在十字路口的四組紅、黃、綠交通燈中，由單片機(jī)的p2.1、p2.2、p2.3、p2.4、p2.5、p2.6口控制，由于交通燈為發(fā)光二極管且陽極通過限流電阻和電源正極連接，因此i/o口輸出低電平時，與之相連的相應(yīng)指

7、示燈會亮，并通過led數(shù)碼管顯示時間倒計時。i/o輸出高電平時，相應(yīng)指示燈會滅。緊急車請求通過的信號由人工控制，以中斷方式輸入單片機(jī)。無緊急車通過時，p3.1口通過電阻和電源正極連接為高電平，不產(chǎn)生中斷，單片機(jī)執(zhí)行主程序，有緊急車通過時，p3.1口采用人工方法接地為低電平，產(chǎn)生中斷請求，單片機(jī)執(zhí)行中斷服務(wù)程序，讓緊急車通過，緊急車通過后，p3.1口變?yōu)楦唠娖?，返回主程序。系統(tǒng)組成框圖如下：圖1.車輛闖紅燈控制系統(tǒng)總體組成框圖硬件設(shè)計系統(tǒng)的硬件電路圖如下圖2所示：該電路原理圖是在設(shè)計思路和方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計要求，在能夠滿足所要實現(xiàn)的功能的基礎(chǔ)上，在proteus環(huán)境下進(jìn)行模擬和仿真出來的。該

8、圖用單片機(jī)的p2口和十二個發(fā)光二極管鏈接，通過對p2口高低電平的控制來完成對數(shù)碼管發(fā)光與否的控制。p0口與led數(shù)碼管相連，并通過respack排阻驅(qū)動使數(shù)碼管可以按照要求來顯示計時時間。p2口與數(shù)碼管相連時還使用了上拉電阻，其作用是給數(shù)碼管提供一個高電平而使其能夠發(fā)光。七個按鍵開關(guān)均接地，其目的是給相應(yīng)的各個接口提供低電平。圖2.系統(tǒng)的硬件電路圖軟件設(shè)計系統(tǒng)的程序流程圖如下圖3所示：圖3.系統(tǒng)的程序流程圖程序清單如下：#include <reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar data b

9、uf4;/緩沖區(qū)uchar data sec_dx=20;/東西數(shù)默認(rèn)uchar data sec_nb=30;/南北默認(rèn)值uchar data set_timedx=20;uchar data set_timenb=30;int n;uchar data b;/定時器中斷次數(shù)sbit k1=p16;/定義5組開關(guān)sbit k2=p17;sbit k3=p27;sbit k4=p30;sbit k5=p31;sbit yellow_nb=p25;/南北黃燈標(biāo)志sbit yellow_dx=p22;/東西黃燈標(biāo)志sbit green_nb=p24;sbit green_dx=p21;sbit b

10、uzz=p37;/蜂鳴器bit buzzer_indicate;bit time=0;/燈狀態(tài)循環(huán)標(biāo)志bit set=1;/調(diào)時方向切換鍵標(biāo)志uchar code table11= /共陰極字型碼0x3f, /-00x06, /-10x5b, /-20x4f, /-30x66, /-40x6d, /-50x7d, /-60x07, /-70x7f, /-80x6f, /-90x00 /-null;/函數(shù)的聲明部分void delay(int ms);/延時子程序void key();/按鍵掃描子程序void key_to1();/鍵處理子程序void key_to2();void key_to

11、3();void display();/顯示子程序void logo(); /開機(jī)logovoid buzzer();/蜂鳴器子程序/主程序void main()tmod=0x01;/定時器0，工作方式1th0=0xd8;tl0=0xf0;ea=1;/開中斷et0=1;/內(nèi)部定時器t0開中斷tr0=1;ex0=1;/外部中斷0開中斷ex1=1;/外部中斷1開中斷 logo();/開機(jī)p2=0xc3;/ 開始默認(rèn)狀態(tài)，東西綠燈，南北黃燈 sec_nb=sec_dx+5; while(1) key(); /調(diào)用按鍵掃描程序display(); /調(diào)用顯示程序buzzer();/函數(shù)的定義部分voi

12、d key()/按鍵掃描子程序 if(k1!=1)delay(10);if(k1!=1)while(k1!=1) key_to1(); for(n=0;n<40;n+) display(); if(k2!=1)delay(10);if(k2!=1)while(k2!=1) key_to2(); for(n=0;n<40;n+) display();if(k3!=1)tr0=1; /啟動定時器buzzer_indicate=0;sec_nb=set_timenb;/從中斷回復(fù)，仍顯示設(shè)置過的數(shù)值sec_dx=set_timedx;if(time=0) p2=0x99;sec_nb=s

13、ec_dx+5; else p2=0xc3;sec_dx=sec_nb+5; if(k4!=1) delay(5);if(k4!=1) while(k4!=1);set=!set; if(k5!=1) delay(5); if(k5!=1) while(k5!=1) key_to3(); void display() /顯示子程序buf1=sec_dx/10; /第1位 東西秒十位buf2=sec_dx%10; /第2位 東西秒個位buf3=sec_nb/10; /第3位 南北秒十位buf0=sec_nb%10; /第4位 南北秒個位 p1=0xff; / 初始燈為滅的 p0=0x00; p1

14、=0xfe; /片選lcd1 p0=tablebuf1; delay(1); p1=0xff; p0=0x00; p1=0xfd; /片選lcd2 p0=tablebuf2; delay(1); p1=0xff; p0=0x00; p1=0xfb; /片選lcd3p0=tablebuf3; delay(1);p1=0xff; p0=0x00;p1=0xf7;p0=tablebuf0; /片選lcd4 delay(1);void time0(void) interrupt 1 using 1 /定時中斷子程序b+;if(b=19) / 定時器中斷次數(shù)b=0;sec_dx-;sec_nb-;if(

15、sec_nb<=5&&time=0) /東西黃燈閃 green_dx=0;yellow_dx=!yellow_dx; if(sec_dx<=5&&time=1) /南北黃燈閃 green_nb=0;yellow_nb=!yellow_nb; if(sec_dx=0&&sec_nb=5) sec_dx=5;if(sec_nb=0&&sec_dx=5)sec_nb=5;if(time=0&&sec_nb=0) p2=0x99;time=!time;sec_nb=set_timenb;sec_dx=set_t

16、imenb+5;if(time=1&&sec_dx=0)p2=0xc3;time=!time;sec_dx=set_timedx;sec_nb=set_timedx+5;void key_to1()/鍵盤處理子程序之+tr0=0; /關(guān)定時器if(set=0)set_timenb+; /南北加1selseset_timedx+; /東西加1sif(set_timenb=100)set_timenb=1;if(set_timedx=100)set_timedx=1; /加到100置1sec_nb=set_timenb ; /設(shè)置的數(shù)值賦給東西南北sec_dx=set_timedx

17、;void key_to2() /鍵盤處理子程序之-tr0=0; /關(guān)定時器if(set=0)set_timenb-; /南北減1selseset_timedx-; /東西減1sif(set_timenb=0)set_timenb=99;if(set_timedx=0 )set_timedx=99; /減到1重置99sec_nb=set_timenb ; /設(shè)置的數(shù)值賦給東西南北sec_dx=set_timedx;void key_to3() /鍵盤處理之緊急車通行 tr0=0; p2=0xc9; sec_dx=00; sec_nb=00; buzzer_indicate=1;void int0(void) interrupt 0 using 1 /只允許東西通行tr0=0;p2=0xc3;buzzer_indicate=0;sec_dx=00;sec_nb=00;void int1(void) interrupt 2 using 1 /只允許南北通行 tr0=0;p2=0x99;buzzer_indicate=0;sec_nb=00;sec_dx=00;void logo()/開機(jī)的logo "- - - -" for(n=0;n<50;n+) p0=0