挑战杯作品 智能交通灯演示系统设计报告

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1、设计报告智能小车交通演示系统的设计辅导老师：曹辉参赛队员：储超吕倩陕西师范大学2009年3月-12-智能小车交通演示系统的设计储超吕倩（陕西师范大学物理学与信息技术学院，西安，710062）摘要：该演示系统是由智能小车和交通灯控制系统两部分组成。智能小车与交通灯系统通过单片机进行自动控制。控制系统由单片机系统、键盘、LED显示等组成，除基本交通灯功能外，还具有倒计时显示、紧急情况处理、车流量监测以及根据车辆通畅情况自动调节显示时间等功能。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。关键字：智能小车紧急情况车

2、流量检测自动调控1引言在街道的十字路口，为了保证交通秩序和行人安全，一般在每个路口各有一组红、黄、绿交通灯。交通灯控制电路自动控制十字路口显示灯的转换，实现交通管理。.随着车量的增多，给交通带来了很大的压力。为了更好的实现交通道路的管理，要求交通管理更加的先进、科学。我们应用单片机为核心器件实现交通灯的控制系统，可以实现十字路口的无人控制，减轻了交警的工作量。结果证明该系统的实现简单、经济。2设计任务及内容利用MSP430单片机为核心器件设计并制作一个十字路口交通灯控制电路，并制作了智能小车。交通灯控

3、制系统和智能小车的结合，可动态的模拟出实际的交通状况。在十字路口东西南北各设置红、黄、绿三种信号灯，红、绿、黄发光二极管模拟显示灯，同时用两个数码管倒计时显示点亮的灯还能持续的时间。绿亮表示允许通行，红灯亮表示禁止通行，黄灯亮表示警告。正常情况下，东西、南北方向轮流放行，实现交通灯定时控制。当出现紧急情况时可由手动实现全路口的交通灯全为红灯，特殊车辆如120等允许通行，紧急情况解除时恢复到原来的状态。系统在各路设置红外接收电路，用来检测车流量并用数码管显示，同时根据车流量系统可自动的调节显示时间。制作

4、智能小车，当车通过十字路口时，如果交通灯红灯亮，则小车停止通过，绿灯亮则直接通过。-12-图1：交通灯示意图3系统方案选择和论证3.1总体方案论证方案一：选用凌阳单片机。凌阳单片机端口比较少，应用时需要扩展端口，功耗相对较高，方案二：MSP430系列单片机。该系列端口相对较多，且是超低功耗，具有强大的数据处理能力，容易实现多功能同步操作。综合分析，我们选择方案二。3.2小车制动方案方案一：采用超声控制。此方案的缺点超声发射功率较小，远距离发射需电压较高。方案二：采用无线电控制。该方案的优点发射功率高，

5、距离远，而且可发射不同频率的电磁波。根据需要，我们选择方案二。3.3输入输出方案设计要求系统能手动处理紧急情况，我们讨论了两种方案：方案一：采用译码器扩展I/O口及键盘，显示等。该方案的优点是：使用灵活可编程。若用该方案，可提供较多I/O口,但操作起来稍显复杂。方案二：直接在I/O口线上接上按键开关。因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的端资源还比较多，我们使用一个按键S1，用于该系统对于交通灯紧急情况的处理。因此，只用单片机本身的I/O口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用，故选择方案二。-12

6、-3.4LED显示器的显示方式系统要求完成显示倒计时功能。LED显示器有静态显示和动态显示两种方式。方案一：静态显示。静态显示每位数码管有一个单独的八位端口，在同一时间里每位所显示的字符可以不相同。优点在于软件处理比较简单，缺点是占用I/O口线太多。方案二：动态显示。动态显示有一个八位端口同时控制两数码管，但每一瞬间只有一个数码管被选通。动态显示的电路结构比较简单，成本较低，当一组显示器中所含数码管较多时，一般采用动态显示方式。我们所设计的系统中用的数码管比较多，经过考虑我们选用方案二。3.5延时选择

7、方案延时方案我们考虑了两种：方案一：软件循环延时。该方案通过循环语句实现，延时精确度较差。方案二：定时器延时。定时器延时采用单片机内部定时器产生溢出中断来确定时间，程序简单，延时精确。经过仔细的分析和论证，决定这一模块我们最终的选择为方案二。4系统硬件电路设计电路设计部分主要由以下几部分组成：无线电控制系统、单片机最小系统、时间显示电路、交通灯输出电路、按键电路、车流量检测电路等。4.1无线电控制系统当智能小车到达路口的时，如果是红灯亮，则单片机控制发射电路，发出某个频率的信号，当小车上的接收电路接受

8、到该信号的时，小车停止通行；当红灯熄灭时，停止发射信号，小车继续通行。绿灯时直接通行。在东西路口和南北路口，发射的频率信号不同。电路图如图示：图24.2单片机最小系统单片机采用TI公司的MSP430247，系统的电路包括复位电路、晶振电路、-12-MSP430单片机芯片、插针等。单片机最小系统电路图如2：图3如图所示，电路晶振提供电路工作时序。复位电路是加电时使单片机芯片的I/O口置高电平。接法和其它元器件的参数按图示。4.3时间显示电路数码管采用八个共