基于8051单片机交通灯控制系统的设计

基于8051单片机交通灯控制系统的设计

作者：王兵

来源：《科技资讯》2011年第32期

摘 要:自从交通灯诞生以来,设计方法很多,从而使交通灯显得更加智能化。本系统以单片机系统为核心,采用键盘、LED显示器的系统等组成。系统除基本交通灯功能外,还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间、违规车辆检测等功能,其中的模拟输入设备和通信设备更是符合交通灯控制系统的要求与特点,能够方便地联网通信。 关键词:AT89S51 交通规则 LED 8051

中图分类号:TP27 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)11(b)-0048-01 1 研究目的和意义

在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通,并为交通参与者的安全提供了强有力的保障。但是随着社会、经济的快速发展,原先的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统,使其适应现在的交通状况,成为研究的课题。

传统的十字路口交通控制灯,通常的做法是:事先经过车辆流量的调查,运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而,实际上车辆流量的变化往往是不确定的,有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、较适用的方案,仍然会发生这样的现象:绿灯方向几乎没有什么车辆,而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的,统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状,更为现实的需要是能有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。

目前,大部分城市中十字路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间间隔的控制方法。由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的,采用固定时间的控制方法,经常造成道路有效利用时间的浪费,出现空等现象,影响了道路的畅通,还行成了拥堵现象。为此,采用不依赖数学模型的模糊控制方法设计交通灯控制器,能较好地解决这个问题。为保证交通控制的可靠、稳定,选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的单片机是必要的。

8051单片机交通灯控制系统集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品;充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制;充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点,采用标准化、模块化、系统化设计,配置灵活、组态方便。

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2 交通灯简介

当今,红绿灯安装在各个道口上,已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。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。

3 芯片简介 MSC-51芯片简介。

8051是MCS-51系列单片机的典型产品,我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线,包括以下几部分。

中央处理器、数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM)、定时/计数器(ROM)、中断系统、时钟电路、并行输入输出(I/O)口:8051共有4组8位I/O口(P0、P1、P2或P3),用于对外部数据的传输。全双工串行口:8051内置一个全双工串行通信口,用于与其它设备间的串行数据传送,该串行口既可以用作异步通信收发器,也可以当同步移位器使用。

4 对多个方案进行比较、设计与论证

包括电源提供方案、显示界面方案、输入方案,而且还对交通灯显示时序和交通灯显示时间进行理论分析与计算。东西和南北方向的放行时间的长短是依据路口的各个方向平时的车流量来设定,并且S1、S2、S3、S4各个状态保持的时间之有严格的对应关系,其公式如下所示: T-S1+T-S2=T-S3 T-S2=T-S4 T-S1=T-S3

(1)结合交通灯控制系统的要求,进行灯控制电路设计、倒计时显示电路设计,违规车辆检测电路设计,从主要部件的选择、流程的分析、程序思路和按键子程序流程图的产生来完成本次设计任务。

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部分程序如下: Void main () { t=5;

TIME_Init (); //定时器初始化 sec=COUNT_DOWN; //定时初值 while(1) {

key_scan(); //按键扫描 switch (key_flag) {

case 0:t++;if(t>=30)t=5;break;//设置时间 case 1:TR2 = 1;break; //恢复

case 2:EW_ON;P1=LED[4];TR2 = 0;break; //南北禁行,定时器停止 case 3:SN_ON;P1=LED[4];TR2 = 0;break; //东西禁行,定时器停止 }

//==========状态S1========

(2)通过对系统的调试和检测,再进行系统性梳理,进行测试、数据及结果分析,包括状态灯显示测试、数码管的测试、整体电路测试,将隐藏的不足之处加以修正和完善,确保系统能顺利运行。 参考文献

[1] 秦宇峰.基于PLC的交通灯控制系统[J].考试周刊,2011(23).

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[2] 杨辉.PLC应用设计实例—— 交通灯控制[J].硅谷,2011(7). [3] 马巍.单片机控制交通灯[J].职业,2011(5).

[4] 高阳.一种基于凌阳单片机的交通灯控制系统[J].内蒙古科技与经济,2011(3). [5] 马华玲,左谨平,张涛.基于AT89S51的交通灯控制系统设计与实现[J].交通科技与经济,2010(2).