《電子技術應用》
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道路交通智能控制系統(tǒng)的設計[圖]
摘要: 文中以AT89C52為核心設計了交通智能控制系統(tǒng),該系統(tǒng)正常工作時設置直行倒計時為45s,左拐倒計時為15s,行人通行的時候同時設置盲人提示音。該系統(tǒng)不僅有普通交通燈的功能,還增加了特種車輛自動通行功能,以及人性化的盲人提高音功能和緊急情況的處理功能。
Abstract:
Key words :
隨著經(jīng)濟的發(fā)展,交通運輸中出現(xiàn)了一些用傳統(tǒng)方法難以解決的問題。道路擁擠現(xiàn)象日趨嚴重,造成的經(jīng)濟損失越來越大,并一直保持大比例的增長。現(xiàn)在交通系統(tǒng)已不能滿足經(jīng)濟發(fā)展的需求。目前,國內(nèi)的交通燈一般設在十字路口,在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈,加上一個倒計時的計時器來控制車輛。這些對于一般情況下的安全行車,車輛分流尚能發(fā)揮作用,但仍存在以下缺點:a.兩車道的車輛輪流放行時間相同,在十字路口,經(jīng)常一個車道為主干道,車輛較多,放行時間應該長些;另一車道為副干道,車輛較少,放行時間應該短些。b.兩條干道的紅綠時間不能隨時間的改變而修改。c.沒有考慮盲人過十字路口是否方便。

本城市道口交通燈控制系統(tǒng)模型采用單片機作為主控制器,用于十字路口的車輛及行人的交通管理,每個方向具有左拐、右拐、直行、及行人4種通行指示燈,計時牌顯示路口通行轉換剩余時間,在出現(xiàn)緊急情況時可由交警手動實現(xiàn)全路口車輛禁行而行人通行的狀態(tài)。另外,在特種車輛如119、120通過路口時,系統(tǒng)可自動轉為特種車輛放行,其他車輛及行人禁止通行的狀態(tài),15s后系統(tǒng)自動恢復正常管理。還有盲人提示音、45s與15s通行管理轉換等功能。

1 硬件系統(tǒng)

1.1 硬件系統(tǒng)介紹

本電路系統(tǒng)采用的控制器是單片機AT89C52。P0口通過74HC244驅動,控制數(shù)碼管顯示(通行方向和倒計時的時間);P1口控制東西方向直行、左拐、右拐和行人的紅綠燈的亮滅;P2口南北方向直行、左拐、右拐和行人的亮滅;P3.3用于當特殊車輛經(jīng)過時紅外的接收,從而控制所有車輛和行人禁行,方便特殊車輛的經(jīng)過;P3.7用于當緊急情況出現(xiàn)時,交警按下緊急處理鍵,所有行人通行,車輛禁止;增加手動復位電路和自激震蕩器起振等功能。硬件電路系統(tǒng)總體框圖如圖1。

道路交通智能控制系統(tǒng)的設計

1.2 交通燈輸出控制模塊

道口交通燈指示采用高亮度紅綠雙色發(fā)光二極管,左拐、右拐、直行及行人各一個。當發(fā)光電流為6mA時,按公式R=(5-1.8)/0.006計算,限流電阻應為510Ω。由于南北通行時雙向指示牌相同,因此每個端口應具有12mA的吸收電流能力。另外,人行道口按4個燈算需24mA的吸收電流。在單片機的輸出口需接驅動電路74HC244,以保護單片機的輸出端口。圖2為道口指示燈電路圖。

1.3 特種車輛自動通行控制模塊

十字路口交通燈在特種車輛到來時能自動關閉所有綠燈,讓特種車輛通行。設計中采用紅外線發(fā)生器作為特種車的發(fā)射器,使用實時中斷來響應特種車的通行要求。紅外接收器采用一體化紅外接收器,具有很高的靈敏度和較強的抗干擾能力。當按下KEY鍵時,觸發(fā)8050三極管導通,紅外發(fā)射電路接通,紅外發(fā)射管發(fā)射950nm的紅外光,當紅外接收管接收信號,輸出低電平,也就是P3.3端口為低電平,系統(tǒng)進入紅外中斷功能程序。圖3為紅外發(fā)射與接收電路。

道路交通智能控制系統(tǒng)的設計

1.4 盲人提示音電路

為了方便盲人過人行道,可使盲人提示音電路與人行道通行控制燈綠燈相同步。盲人提示音采用蜂鳴器。由于蜂鳴器工作需要較大的電流,增加一個三極管功率放大器8550,以提供蜂鳴器足夠大的電流。其盲人提示音電路如圖4所示。

道路交通智能控制系統(tǒng)的設計

2 軟件設計

2.1 主程序

系統(tǒng)主程序主要負責總體程序管理功能,實現(xiàn)人機交換設定。由于采用動態(tài)掃描方式顯示時間,因此主程序大部分時間要調(diào)用掃描顯示程序。主程序之前先初始化序之前先初始化,然后掃描單片機各個端口,判斷P3.7口緊急情況按鍵是否按下,如果按下則跳出主程序進入緊急情況處理程序,執(zhí)行完緊急情況處理程序后重新回到主程序;同理,判斷P3.3是否接收到紅外發(fā)射,如果接收到了,則進入特殊車輛經(jīng)過處理程序,執(zhí)行完后回到主程序;否則就執(zhí)行主程序。在執(zhí)行主程序的期間要不停地進行掃描、判斷和處理。其主程序流程圖5所示。

道路交通智能控制系統(tǒng)的設計

2.2 緊急情況手動按鍵程序

當?shù)揽诔霈F(xiàn)緊急情況時,比如現(xiàn)場發(fā)生車禍、有不法份子發(fā)生暴動等等,此時交通交給交警來控制,由交警按下硬件電路圖里的KEY鍵,P3.7就為低電平有效,系統(tǒng)進入緊急情況手動按鍵程序。關定時器TD,開定時器T1,行人指示燈全綠,10s到計時開始,左拐、右拐和直行指示燈全紅。所有東西和南北方向的行人通行,其他各路車輛禁止。當?shù)褂嫊r到5s的時候,盲人提示音開始,盲人提示音每隔0.5s響一次,一直到10s倒計時結束。10s倒計時結束后,定時器T1關閉,定時器TD重新開啟,交通恢復正常,該功能的程序流程圖如圖6所示。

道路交通智能控制系統(tǒng)的設計

2.3 倒計時定時器T0的中斷程序

定時器T0中斷程序是本系統(tǒng)最基本的功能程序,是實現(xiàn)東西方向和南北方向倒計時的設置。定時器T0的中斷程序流程圖如圖7所示。

道路交通智能控制系統(tǒng)的設計

2.4 紅外中斷1服務程序

當有特種車輛經(jīng)過時,車中發(fā)射紅外線信號,其信號被道口控制板上的接收器接收,并輸出一個低電平觸發(fā)中斷1。外中斷1處理程序流程如圖8所示。

道路交通智能控制系統(tǒng)的設計

3 結束語

利用單片機作為控制芯片,與外圍電路構成智能交通控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)該系統(tǒng)不僅具有普通交通燈的功能,還人性化設計了特種車輛自動通行和盲人提示音功能,以及緊急情況處理等功能。

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