十字路交通灯控制系统设计-交通灯控制电路 第2页
引言
信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。
随着微控技术的日益完善和发展，单片机的应用在不断走向深入。它的应用比定导致传统的控制技术从根本上发生变革。也就是说单片机应用的出现是对传统控制技术的革命。它在工业控制、数据采集、智能化仪表、机电一体化、家用电器等领路得到了广泛应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化控制。因此单片机的开发应用已成为高技术工程领域的一项重大课题。因此了解单片机知识，掌握单片机的应用技术具有重大的意义。本文主要从计算机的应用上来实现十字路口交通灯智能化的管理,用以控制过往车辆的正常运作。1.单片机概述
单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。
通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。
单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。
1.1 设计任务和要求
在一个十字路口，四个流向的主车道，各主车道有左行车道、直行车道、右行车道以及人行道，各有表示左转、直行、右转和人行道的交通信号灯。红灯停30秒后，由红灯转为黄灯，黄灯停5秒。同时显示时间,且紧急情况全路口为红灯。
1.2 系统总设计
图1.1 系统框图
1.3 交通灯过程分析
分别用1、2、3、4表明四个流向的主车道，用A、B、C、P分别表示各主车道的左行车道、直行车道、右行车道以及人行道。用a、b、c、p分别表示左转、直行、右转和人行道的交通信号灯。
图1.2 一个十字路口交通示意图
图1.3 十字路口通行顺序示意图
交通灯闪亮的过程：
路口1的车直行时的所有指示灯情况为：3a3b2p绿3c红+4a4b4c 3p全红+1c 绿1a1b4p红+2c绿2a2b1p红
路口2的车直行时的所有指示灯情况为：4a4b3p绿4c红+ 1a1b1c 4p全红+ 2c绿2a2b1p红+3c绿3a3b2p红
路口3的车直行时的所有指示灯情况为：1a1b4p绿1c红+ 2a2b2c 1p全红+3c绿 3a3b2p红+4c 绿4a4b3p红
路口4的车直行时的所有指示灯情况为：2a2b1p绿2c红+3c3a3b2p全红+4c绿4a4b3p红+1c绿1a1b4p红。
分析以上示意图得表1.1，S为直通，L左转，R右转，P人行。1表红灯亮，0表绿灯亮。
表1.1 状态分析
路口 1 2 3 4
状态 S L R P S L R P S L R P S L R P
1路口直通 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0
2路口直通 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0
3路口直通 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1
4路口直通 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0
从上表可知，1路口的直通和左转和2路口的人行道信号一致，2路口的直通和左转和3路口人行道信号一致，3路口的直通和左转和4路口人行道信号一致，4路口的直通和左转和1路口的人行道信号一致。综上，只要控制直通和右转状态，就控制直通，左转，右转，人行状态。可以化简为下：
表1.2 分析简化表
路口 1路口 2路口 3路口 4路口
状态 红 绿 红 绿 红 绿 红 绿
1路口直通 直通S 0 1 1 0 1 0 1 0
右转R 1 0 1 0 0 1 0 1
2路口直通 直通S 1 0 0 1 1 0 1 0
右转R 0 1 1 0 1 0 0 1
3路口直通 直通S 1 0 1 0 0 1 1 0
右转R 0 1 0 1 1 0 1 0
4路口直通 直通S 1 0 1 0 1 0 0 1
右转R 1 0 0 1 0 1 1 0
综合上表，进一步可知，以上归于四种状态：可只研究红灯情况。
表1.3 最终分析表
1路口直通的红灯状态 01111010B
2路口直通的红灯状态 10011110B
3路口直通的红灯状态 10100111B
3路口直通的红灯状态 11101001B
2详细设计
2.1 硬件设计
核心器件:单片机系统采用atmel公司的AT89C51芯片，晶振选用12MHz，电源电压采用5V。
信号输出设计:由串行输入并行输出的8位移位寄存器74HC164与单片机的P3.0口相连,由74HC164将信号输送到红绿灯上。为此需要3个移位寄存器，分别控制红、绿、黄三色灯信号。
仿真图里信号灯采用发光二极管，选用红黄绿三种颜色。红灯停，绿灯行，黄灯等待。高电平时，灯亮；低电平时，灯熄灭。
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