交通信号灯论文

时间：2021-08-31

　　城市交通控制系统是用于城市交通数据监测，交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现在城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。本文为交通信号灯论文，希望对大家有帮助！

　　交通信号灯论文：交通信号灯的设计与实现

　　摘要：通过对十字路口的二、三相位设计，使用proteus仿真调试环境模拟相位来完成十字路口信号灯的设计，使用KeilC51 开发环境实现对各相位信号灯的控制，以达到交通疏导的目的。

　　关键词：信号相位；proteus；KeilC51；信号灯

　　当今社会经济高速发展，人们的交通问题也越来越引起关注。人，车，路三者关系的协调，已成为交通管理部门急需解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测，交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现在城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。

　　本文将使用proteus和KeilC51两个软件来实现十字路口二、三相位的设计和控制，模拟十字路口信号灯的实际情况。

　　1 相位设计

　　信号相位[1]是指某一交叉路口，其每一种控制状态（一种通行权），即对各进口道不同方向所显示的不同灯色的组合，称为一个相位。相位方案用相位图来表示，如图1是最基本的方案。该文在基本二相位基础上设计三相位，实现二、三相位的仿真。设计结果如图2所示。

　　2 硬件设计

　　Proteus电路仿真软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件，它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具，具有很多的特点[2]。因此，可以实现对十字交叉路口实际交通情况的模拟。

　　2.1 信号灯设计

　　东西、南北两个干道相交于一点，构成一个十字路口。每个路口都有一组信号灯，包括直行灯、左转向灯、黄灯、红灯，以此来指示车辆和行人的通行。并且每组信号灯交叉显示，左转绿灯亮为可左转，直行绿灯亮为可直行，黄灯闪烁3s，红灯为禁止通行，来控制十字路口的交通疏导。

　　2.2 电路设计

　　利用单片机设计应用系统应考虑在满足设计要求的前提下，硬件电路要尽可能地简单，最大限度的用程序设计完成系统的各项功能[3]。该文以AT89C52为控制中心，来设计整个控制电路。AT89C52其内部组成于引脚[4]如图3所示。

　　在本系统中应用到了芯片时钟电路、复位电路，以及外部中断系统，使用外部中断INT0来进行相位的转换，P0口设置为各方向的信号灯，P1口设置为东西方向数码管时间显示，P2口设置为南北方向数码管时间显示。对于交通硬件使用发光二极管模拟信号灯，时间计时使用七段数码管进行显示。总设计如图4所示。

　　3 软件设计

　　Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。其界面有KeiluVision2、KeiluVision3、KeiluVision4，该文使用经典的KeiluVision2环境进行设计，更接近于传统C语言的语法，同时也大大地提高了工作效率和项目开发周期。

　　软件设计包括了三个板块，LED灯显示、数码管显示、外部中断。

　　3.1 LED显示

　　LED显示方法为直接定义P0口，并根据需求点亮设为1，灭设为0。定义如下：

　　sbit WE_RED=P0^0；

　　sbit WE_YELLOW=P0^1；

　　sbit WE_GREEN=P0^2；

　　sbit WE_LEFTGREEN=P0^6；

　　sbit SN_RED=P0^3；

　　sbit SN_YELLOW=P0^4；

　　sbit SN_GREEN=P0^5；

　　sbit SN_LEFTGREEN=P0^7；

　　3.2 数码管显示

　　定义数码管显示函数，来赋给到P1和P2口。定义如下：

　　void num_display1（uint num）{

　　uint a，b，c；

　　a=num/10；

　　b=num%10；

　　c=b；

　　a=a<<4；

　　c=c|a；

　　dataport1=c；}

　　3.3 外部中断

　　使用INT0外部中断来进行相位转换，当点击按钮触发中断，调用中断函数来执行相应操作。定义如下：

　　void exint0（void） interrupt 0{

　　EA=0；

　　flag0++；

　　flag0=flag0%2；

　　EA=1；}

　　4 控制模式

　　将每个相位的周期和此相位与另一个相位的`转换周期定义为一个周期。因此，每个相位均有两个条件，即：相位安排和相位转换。

　　4.1 二相位控制模式

　　二相位的一种为南北方向禁行，东西方向直行、左转、右转均放行。第一个条件是相位安排：南北方向红灯亮，东西方向所有绿灯亮，所有数码管从8s开始倒计时。条件二是相位转换：当时间为3s时，东西方向绿灯灭，黄灯开始闪烁，3s结束后，转换相位，进入二相位第二种。第二种为南北方向直行、左转、右转均放行，东西方向禁行。其第一条件是相位安排：南北方向所有绿灯亮，东西方向红灯亮，所有数码管从8s开始倒计时。条件二是相位转换：当时间为3s市，南北方向绿灯灭，黄灯开始闪烁，3s结束后，转换相位，进入二相位第一种。以此进行循环。

　　4.2 三相位控制模式

　　三相位在二相位基础上增添了一种情况，为南北方向进行，东西方向只有左转放行。第一个条件是相位安排：南北方向红灯亮，东西方向左转绿灯亮，所有数码管从8s开始倒计时。条件二是相位转换：当时间为3s是，东西方向左转绿灯灭，黄灯开始闪烁，3s结束后，转换相位，进入三相位第三种。以此进行循环。

　　5 结论

　　本文介绍了信号相位的基本知识和设计方法，详细说明了proteus和KeilC51软件的作用和特点。通过proteus进行电路图绘制，利用KeilC51进行编程，完成了十字路口二、三相位的设计，实现了对现实路口交通情况的仿真。

　　本系统以二、三相位进行研究，从根本上了阐述了交通信号灯的工作过程，并引入了时间显示，更好地对交通信号灯上的问题进行研究，具有较强的移植性和扩展性，为今后更合理化地设计打下基础。

　　参考文献：

　　[1] 吴兵，李晔.交通管理与控制[M].4版.北京：人民交通出版社，2009.

　　[2] 汪宁.Proteus软件的单片机仿真方法[J].山东轻工业学院学报：自然科学版，2007（1）：24-27.

　　[3] 郭海丽.基于Proteus与单片机的交通灯控制系统的设计[J].衡水学院学报，2012（4）：126-128.

　　[4] 张齐，朱宁西，毕盛.单片机原理与嵌入式系统设计：原理、应用、Protues仿真、实验设计[M].北京：电子工业出版社，2011.

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