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首页微机原理 课程设计报告 模拟交通灯
十字道口的红绿灯是交通法规的无声命令,是司机和行人的行为准则。十字道口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。当前,国内大多数城市正在采用“自动”红绿交通灯,它具有固定的“红灯—绿灯”转换间隔,并自动切换。它们一般由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向指示灯”三部分组成。在交通灯的通行与禁止时间控制显示中,通常要么东西、南北两方向各50秒;要么根据交通规律,东西方向60秒,南北方向40秒,时间控制都是固定的。交通灯的时间控制显示,以固定时间值预先“固化”在单片机中,每次只是以一定周期交替变化。但是,实际上不同时刻的车辆流通状况是十分复杂的,是高度非线性的、随机的,还经常受认为因素的影响。采用定时控制经常造成道路有效应用时间的浪费,出现绿灯方向车辆较少,红灯方向车辆积压。它不顾当前道路上交通车辆数的实际情况变化,其最大的缺陷就在于当路况发生变化时,不能满足司机与路人的实际需要,轻者造成时间上的浪费,重者直接导致交通堵塞,导致城市交通效率的下降。 目前,有一种使用“模糊控制”技术控制交通灯的方法。能够根据十字路口两个方向上车辆动态状况,自动判断红绿灯时间间隔,以保证最大车流量,减少道口的交通堵塞。但是却不像定时控制,能用数字显示器显示当前灯色剩余时间,以便于驾驶员随时掌握自己的驾驶动作,及时停车或启动。
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目录
(一) 课题简介................................. 2
(二) 设计方案................................. 2
(三) 具体设计................................. 4
1. 电路原理.................................... 4
2. 程序原理:.................................. 6
3. 系统原理.................................... 8
1) 8259,8255A,8254 工作原理:.............. 8
4. 关键技术分析............................... 13
1) 实时控制和管理设计..................... 13
2) 发光二极管闪烁程序..................... 14
3) 源程序................................ 15
(四) 测试.................................... 21
1. 在测试中遇到的问题记录..................... 21
2. 测试结果................................... 22
(五)总结...................................... 22
(六)设计体会................................... 23
(七)参考文献................................... 24
(一) 课题简介
十字道口的红绿灯是交通法规的无声命令,是司机和行人的行为准则。十字道口的交通红
绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。当前,国内大多数城市正在采用“自动”红绿
交通灯,它具有固定的“红灯—绿灯”转换间隔,并自动切换。它们一般由“通行与禁止时间
控制显示、红黄绿三色信号灯和方向指示灯”三部分组成。在交通灯的通行与禁止时间控制
显示中,通常要么东西、南北两方向各 50 秒;要么根据交通规律,东西方向 60 秒,南北
方向 40 秒,时间控制都是固定的。交通灯的时间控制显示,以固定时间值预先“固化”在单
片机中,每次只是以一定周期交替变化。但是,实际上不同时刻的车辆流通状况是十分复
杂的,是高度非线性的、随机的,还经常受认为因素的影响。采用定时控制经常造成道路
有效应用时间的浪费,出现绿灯方向车辆较少,红灯方向车辆积压。它不顾当前道路上交
通车辆数的实际情况变化,其最大的缺陷就在于当路况发生变化时,不能满足司机与路人
的实际需要,轻者造成时间上的浪费,重者直接导致交通堵塞,导致城市交通效率的下降
目前,有一种使用“模糊控制”技术控制交通灯的方法。能够根据十字路口两个方向上车
辆动态状况,自动判断红绿灯时间间隔,以保证最大车流量,减少道口的交通堵塞。但是
却不像定时控制,能用数字显示器显示当前灯色剩余时间,以便于驾驶员随时掌握自己的
驾驶动作,及时停车或启动。
(二) 设计方案
使用了 8259A 中断控制器、8254 计数器、8255 可编程并行接口实现了,对南北、东西方向
交通的分别计时、分别控制,设计采用定时加中断控制的方式进行,对两个方向车辆的通行
时间分别计时,可随意进行更改双向的通行时间。
城市十字交叉路口红绿灯控制系统主要负责控制东西走向和南北走向的红绿灯的状态和转
换顺序,关键是各个状态之间的转换和进行适当的时间延时,正是基于以上考虑,采用如下设
计:
l 1.即东西方向的绿灯和南北方向的红灯同时点亮 1 分钟;
2.1 分钟后,东西方向的黄灯闪烁 5 秒钟,。此时南北方向仍维持红灯点亮。
3.东西方向的黄灯闪烁 5 秒钟后,转为东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时点亮 20
秒钟;
4. 20 秒钟后,转为南北方向的黄灯闪烁 5 秒钟,此时东西方向仍维持红灯点亮。
5.南北方向的黄灯闪烁 5 秒钟后,东西方向的绿灯和南北方向的红灯同时点亮 1 分钟。
如此循环重复。
基于以上设计,在表 1 中给出了交通灯控制器的 4 种状态,对应的状态迁移过程见表(1)和图
(1)。
东西走向
南北走向
状态 0
红、黄、绿 001
红、黄、绿 100
状态 1
红、黄、绿 011
红、黄、绿 100
状态 2
红、黄、绿 100
红、黄、绿 001
状态 3
红、黄、绿 100
红、黄、绿 011
表(1)交通灯控制器的 4 种状态
状态 2
状态 3
状态 0
状态 1
图(1)
(三) 具体设计
1. 电路原理
本课题的设计可通过实验平台上的一些功能模块电路组成,由于各模块电路内部已经连接
用户在使用时只要设计模块间电路的连接,因此,硬件电路的设计及实现相对简单。完整
系统的硬件连接如图 1 所示。硬件电路由定时模块、发光二极管模块、数码管显示模块和
紧急中断模块组成。
定时模块是由 8254 的计数器 0 来实现定时 100ms。Clk0 接实验平台分频电路输出 Q6,f=
46875hz。GATE0 接 8255 的 PA0,由 8255 输出来控制计数器的起停。OUT0 接 8259 的
IRQ2,定时完成申请中断,进入中断服务程序。
发光二极管显示模块由 8255 输出来控制发光二极管的亮灭。8255 输出为低电平时,对
应的发光二极管就点亮,否则就熄灭。8255 的接口电路如图 2 所示。交通灯的对应关系如
下:
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