交通灯智能控制系统的设计与实现

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1、广东技术师范学院全国中职骨干专业教师培训班论文题目：交通灯智能控制系统的设计与实现系别：电子信息工程专业：电子应用技术一班姓名：白菊容指导老师：韩克柳秀山时间：2007年8月交通灯智能控制系统的设计与实现全国中职骨干教师培训班电子应用技术（1）班白菊容摘要：本文分析了传统交通灯存在的缺点，提出单片机智能交通灯的设计方案。进一步作系统硬件电路的设计和系统程序的设计，用PROTEUS对电路进行仿真的过程和结果。并且说明硬件制作的过程与安装调试的结果。关键词：交通灯、智能、单片机、PROTEUS仿真一、引言随着生活水平的提高，家庭汽车拥有量越来越多，城市交通堵塞问题越来越严重，解决城市

2、的交通拥挤问题越来越紧迫。交通灯在这个交通环境中起着一个重要的角色，是交通管理部门管理交通的重要工具。国内的交通灯一般设在十字路口，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯，加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。而目前绝大多数交通灯的时间都是设定好的，还存在以下缺点：1．两车道的车辆轮流放行时间相同且固定，在十字路口，经常一个车道为主干道，车辆较多，放行时间应该长些；另一车道为副干道，车辆较少，放行时间应该短些。2．没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施，臂如，消防车或急救车执行紧急任务通过时，两车道的车都应停止，让紧急车通过。这些缺点的存在，决定了传统交通灯不能适应当前城市交通

3、的要求，不能使城市车流的调节达到最优。针对道路交通拥挤，交叉路口经常出现拥堵的情况，提出使用智能交通灯的要求。与传统交通灯比较，智能交通灯作以下两点的改进措施：1、根据各道路路口车流量的大小自动调节通行时间。2、考虑特殊车辆通行情况，设计紧急切换开关。事实证明，智能的交通灯能有效地缓解城市的交通压力，减少交通事故；智能的交通灯能为人民节省大量出行时间，创造出更多的社会价值；智能的交通灯为交通顺畅提供了保障，对经济的发展起着一个不可估量的作用。第四章：基于PROTEUS的电路仿真二、智能交通信号灯的设计方案1、智能交通灯的设计要求（1）、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方

4、向和东西方向两个交叉路口的车辆交替运行，两个方向能根据车流量大小自动调节通行时间，车流量大，通行时间长，车流量小，通行时间短。（2）、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道。（3）、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用数码管显示器进行显示（采用倒计时的方法）。（4）、同步设置人行横道红、绿灯指示。（5）、考虑到特殊车辆情况，设置紧急转换开头。2、智能交通灯的方案论证目前设计交通灯的方案有很多，有应用CPLD实现交通信号灯控制器的设计，有应用PLC实现对交通灯控制系统的设计。有应用单片机实现对交通信号灯设计的方法。由于AT89S51单

5、片机自单带有2计数器，6个中断源，能满足系统的设计要求。用单片机设计不但设计简单，而且成本低，用其设计的交通灯也满足了要求，所以本文采用单片机设计交通灯。方案1：采用AT89C2051单片机作为控制器，通行倒记时显示采用16*16点阵LED发光管，通行指示也采用16*16点阵双色LED发光管。该系统设计框架如图2-1所示。列驱动采用74LS595以实现串行端口扩展，列驱动采用4/16译码器74LS154动态扫描，译码器74LS154生成16条行选通信号线，再经过驱动器驱动对应的行线。每条行线上需要较大的驱动电流，应选用大功率三极管作驱动管。这种设计方案的优点是图案显示逼真，单片机

6、占用端口资源少；缺点是需要大量的硬件，电路复杂，耗电量大，在模型制作中较少使用。方案2：采用AT89S51单片机作为控制器，通行倒记时显示采用LED数码管，通行指示灯采用发光二极管，LED显示采用动态扫描，以节省端口数。特殊紧急车辆通行采用实时中断完成，车流量大小采用霍尔车辆检测传感器检测电路完成。按以上系统构架设计，单片机端口刚好满足要求。该系统具有电路简单，设计方便，耗电较少，可靠性高等特点。整个电路组成框图如图2-2所示。第四章：基于PROTEUS的电路仿真通过以上分析可以看出，方案2具有综合设计优点，因此，智能交通灯控制系统采用方案2设计。RXD列驱动器74LS595TX

7、D电源AT89C2051行驱双色LED动器显示点矩I/O图2-1交通流T1P0LED显示器量检测T0紧急INT0P1南北通行灯控制INT1复位P2东西通行灯AT89S52图2-2三、系统硬件电路的设计如图3-1为智能交通灯控制系统总电路原理图。第四章：基于PROTEUS的电路仿真图3-1整套系统由五部分组成：控制系统模块、车流量检测电路，信号灯电路，时间显示电路，紧急转换开关。1、主控制系统主控制器采用AT89S51，是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片