基于a89c51單片機的交通燈光控制系統(tǒng)設(shè)計

基于a89c51單片機的交通燈光控制系統(tǒng)設(shè)計

目前，每個交叉口都安裝了紅色信號，這是最有效的運輸車輛連接手段。這一技術(shù)但是,隨著社會的不斷進步,傳統(tǒng)的交通燈的缺陷也日益出現(xiàn),其設(shè)計過于死板,紅綠燈交替變換時間過于程式化,達不到道路的最大通行效率是最明顯的問題。文中研究的是以AT89C52單片機為控制器的交通燈控制系統(tǒng),該系統(tǒng)通過紅外接收器接收信號實現(xiàn)特種車輛(119、120等)自動放行;通過車輛檢測電路采集路況信號,經(jīng)單片機處理后,分配各車道的綠燈時間,實現(xiàn)車流動態(tài)調(diào)節(jié),LED數(shù)碼管顯示通行倒計時;系統(tǒng)除基本交通燈功能外,還具有通行時間手動設(shè)置、可倒計時顯示、急車強行通過、車流量檢測及調(diào)整、交通異常狀況判別及處理等相關(guān)功能。該交通燈控制系統(tǒng)用單片機直接控制信號燈的狀態(tài)變化,接入的LED數(shù)碼管就可顯示倒計時以提醒行使者。本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上加入了違規(guī)檢測電路和車流量檢測電路為單片機采集數(shù)據(jù),同時接上蜂鳴器。本設(shè)計以單片機為控制核心,連接成最小系統(tǒng),由車流量檢測模塊、違規(guī)檢測模塊和按鍵設(shè)置模塊等產(chǎn)生輸入,信號燈狀態(tài)模塊、LED倒計時模塊和蜂鳴器狀態(tài)模塊接受輸出。系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。本設(shè)計選用AT89C52單片機及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng),12個發(fā)光二極管分成4組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號燈指示模塊,8個LED東西南北各兩個構(gòu)成倒計時顯示模塊,車流量檢測傳感器采集流量數(shù)據(jù),光敏傳感器捕獲違規(guī)信號,若干按鍵組成時間設(shè)置和模式選擇按鈕和緊急按鈕等,以及用1個蜂鳴器進行報警。系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成:單片機為核心,組成一個集車流量采集、處理、自動控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由車流量檢測電路、單片機、違規(guī)檢測電路,狀態(tài)燈,LED顯示,按鍵,語音提示器組成。其具體的硬件電路總圖如圖2所示。其中P0,P2用于送顯兩片LED數(shù)碼管,P1用于控制紅綠黃發(fā)光二極管,XTAL1和XTAL2接入晶振時鐘電路,RESET引腳接上復(fù)位電路,P3.3即INT1接違規(guī)檢測電路和P3.2即INT0接緊停/東西時間設(shè)置鍵J,P0.6,P0.7接車流量檢測電路,P3.6接南北時間設(shè)置鍵S,P3.7接自動模式選擇/返回鍵F,P3.4接語音提示器。系統(tǒng)上電或手動復(fù)位后,系統(tǒng)等待模式選擇設(shè)置鍵按下,模式分兩種:紅綠燈時間自動和紅綠燈時間設(shè)置。若此時F鍵按下,則為自動模式,若此時按下的是S鍵,則為時間設(shè)置模式,依次按S若干次,J鍵若干次可設(shè)置好兩個方向的紅綠燈時間,再按F鍵確認。其實這個過程就是將存儲時間值的寄存器進行設(shè)置,以及標志是否要進行車流量檢測及調(diào)整。接下來,系統(tǒng)必須先顯示狀態(tài)燈及LED數(shù)碼管,將狀態(tài)碼值送顯P1口,將要顯示的時間值送顯P0口和用P2口來選通LED數(shù)碼管的顯示導(dǎo)通,在此同時以50ms為周期,用軟件方法計時1s,到達1s就要將時間值減1,刷新LED數(shù)碼管。時間到達一個狀態(tài)所要全部時間,則要進行下一狀態(tài)判斷及銜接,并裝入次狀態(tài)的相應(yīng)狀態(tài)碼值以及時間值,開啟兩個外部中斷,其一為違規(guī)信號或禁停信號輸入,一旦信號有效,中斷開始,進入中斷服務(wù)子程序,開啟蜂鳴器禁止全部通行,當按下F鍵,中斷結(jié)束返回。其二為車流量檢測信號輸入,若檢測到車輛經(jīng)過,進入相應(yīng)的中斷子程序,將存儲車流量的計數(shù)器加1,然后中斷結(jié)束返回。3不同的控制模塊3.1重點區(qū)域檢測本設(shè)計采用視頻圖像的車流量檢測,基本思想是視頻圖片中每條車道上設(shè)置一個固定區(qū)域作為虛擬的檢測線,對該區(qū)域內(nèi)圖像進行處理,完成對車輛信息的獲取,車流量檢測工作原理圖和車流量檢測圖分別如圖3和圖4所示。3.2不同路口信號轉(zhuǎn)換順序信號燈用來顯示車輛通行狀況,對于一個十字路口,每個路口的信號的的轉(zhuǎn)換順序為:綠——>黃——>紅,綠燈的最短時間為20秒,最長時間為40秒,紅燈最短時間為25秒,最長時間為45秒,黃燈時間為5秒。3.3管顯示電路在交通信號燈的正上方安裝一個顯示綠燈通行時間,紅燈等待時間的顯示電路,采用數(shù)碼管顯示電路。由于東往西、西往東方向顯示的時間相同,南往北、北往南方向顯示的時間也相同,所以只需要考慮四位數(shù)碼管顯示電路,其中東西方向兩位,南北方向兩位,兩位數(shù)碼管可以時間的時間為0-99秒完全可以滿足系統(tǒng)的要求,數(shù)碼管連接方法如圖6所示。3.4紅外閱讀器當有特殊車輛(如119、120)急需通行時,文中設(shè)計了緊急通行開關(guān),當特種車輛到來時能自動關(guān)閉所有綠燈,讓特種車輛通過。設(shè)計中特種車輛可采用紅外線發(fā)生器為發(fā)信器,用實時中斷來響應(yīng)特種車的通行要求。紅外接收器采用的是一體化紅外接收器,具有靈敏度高和抗干擾能力強的性質(zhì)。紅外遙控接收電路原理框圖如圖7。3.5超聲波車輛傳感器在紅燈和黃燈期間,車輛是禁行的,為了對那些違反規(guī)則的車輛進行檢測,可使用超聲波車輛傳感器。但是,用于受到條件的限制,本系統(tǒng)設(shè)計中只是使用了普通光敏二極管。4交通燈性能測試系統(tǒng)的應(yīng)用基于單片機的多功能交通燈控制系統(tǒng)充分利用AT89S52單片機芯片的功能,提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性.系統(tǒng)設(shè)計簡便、實用性強、操作簡單、程序可靠,實現(xiàn)了各種情況下交通燈的正常指示和倒計時功能,應(yīng)用此系統(tǒng)可簡便靈