交通燈方面的研究論文
交通燈方面的研究對(duì)于交通管理的發(fā)展有著重要的影響。下面就隨小編一起去閱讀交通燈方面的研究論文，相信能帶給大家啟發(fā)。
交通燈方面的研究論文一
摘要：
該文引入了交通燈的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)控制計(jì)劃，此計(jì)劃設(shè)計(jì)的交通燈控制系統(tǒng)是基于單片機(jī)的。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)AT89S51為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器。本系統(tǒng)具有適用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功用強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：
單片機(jī)；交通燈
1 控制器軟件設(shè)計(jì)
1.1 交通管理計(jì)劃概述
設(shè)在十字路口，分為東西向和南北向，在任一時(shí)辰只要一個(gè)方向通行，另一方向禁行，持續(xù)一定時(shí)間，經(jīng)過(guò)短暫的過(guò)渡時(shí)間，將通行禁行方向?qū)Q。
經(jīng)過(guò)詳細(xì)的路口交通燈狀態(tài)的演示剖析我們能夠把這四個(gè)狀態(tài)歸結(jié)如下：
1）東西方向紅燈亮，同時(shí)綠燈滅，南北方向黃燈滅，同時(shí)綠燈亮，倒計(jì)時(shí)10秒。此狀態(tài)下，東西向制止通行，南北向允許通行。
2）東西方向紅燈亮，南北方向黃燈閃亮，倒計(jì)時(shí)5秒。此狀態(tài)下，除了曾經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等候狀態(tài)轉(zhuǎn)換。
3）南北方向紅燈亮，同時(shí)綠燈滅，東西方向黃燈滅，同時(shí)紅燈亮，倒計(jì)時(shí)10秒。此狀態(tài)下，東西向允許通行，南北向制止通行。
4）南北方向綠燈滅，同時(shí)黃燈閃亮，東西方向紅燈亮，倒計(jì)時(shí)5秒。此狀態(tài)下，除了曾經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等候狀態(tài)轉(zhuǎn)換。
為了滿足車流的變化該設(shè)計(jì)能夠人為的增加或者減少紅綠交通燈通行時(shí)間，由此設(shè)置了兩個(gè)按鈕。P2.0口用來(lái)增加通行時(shí)間（在10秒的根底上），P2.1口用來(lái)減少通行時(shí)間（在10秒的根底上）。這個(gè)功用極大地增加了此交通系統(tǒng)在應(yīng)用中的適用性同時(shí)也在很大水平上儉省了在交通燈系統(tǒng)更新中的破費(fèi)。
而為了應(yīng)對(duì)緊急狀況，如救護(hù)車，消防車，警車以及嚴(yán)重交通事故，該交通燈系統(tǒng)設(shè)置了三個(gè)人為強(qiáng)迫轉(zhuǎn)換按鈕。三個(gè)按鈕開(kāi)通時(shí)，分別會(huì)輸出高電平到P2.2，P2.3，P2.4口；P2.2口信號(hào)設(shè)定為東西口為紅燈，南北向?yàn)榫G燈，制止東西向交通流，準(zhǔn)許南北向交通流經(jīng)過(guò)；P2.3信號(hào)會(huì)設(shè)定東西口為綠燈，南北口為紅燈，制止南北向交通流，準(zhǔn)許東西向交通流經(jīng)過(guò)；P2.4口信號(hào)設(shè)定為東西向及南北向均為紅燈，制止一切交通流，以應(yīng)對(duì)十字路口嚴(yán)重交通事故。當(dāng)啟動(dòng)人為強(qiáng)迫功用時(shí)，倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管不再顯現(xiàn)倒計(jì)時(shí)，而是全部熄滅以警示眾人。
1.2 系統(tǒng)工作原理
1.2.1 普通形式工作原理
在沒(méi)有強(qiáng)迫按鈕按下，系統(tǒng)處于普通形式。普通形式總共有四個(gè)狀態(tài)，以東西口為例，四個(gè)狀態(tài)分別為紅燈、黃燈、綠燈及左轉(zhuǎn)、黃燈。普通形式工作原理就是以這四個(gè)狀態(tài)為周期，循環(huán)工作。以東西向?yàn)槔?jīng)過(guò)P0口輸出先給東西口亮紅燈，再給P1及P3口輸出，動(dòng)態(tài)顯現(xiàn)紅燈倒計(jì)時(shí)，之后不時(shí)調(diào)用顯現(xiàn)子程序，直到紅燈倒計(jì)時(shí)為零；接著經(jīng)過(guò)P0口輸出，使東西向黃燈亮起，同樣動(dòng)態(tài)顯現(xiàn)黃燈倒計(jì)時(shí)，直到零；然后經(jīng)過(guò)P0口輸出，使東西向綠燈以及左轉(zhuǎn)燈亮起，顯現(xiàn)倒計(jì)時(shí)到零；最后經(jīng)過(guò)P0輸出，使東西向黃燈亮起，再倒計(jì)時(shí)到零；這樣，就完成了一個(gè)周期的顯現(xiàn)控制，程序?qū)⑻D(zhuǎn)回到給東西向亮紅燈處，循環(huán)執(zhí)行。同時(shí)，由于交通流一日千里的發(fā)作著改動(dòng)，能夠依據(jù)需求來(lái)改動(dòng)通行時(shí)間，經(jīng)過(guò)P2口輸出經(jīng)過(guò)P0口，從而改動(dòng)顯現(xiàn)的時(shí)間。
1.2.2 緊急形式工作原理
可供選擇的緊急形式有三種。當(dāng)十字路口發(fā)作嚴(yán)重交通事故時(shí)，需求把兩邊交通都關(guān)斷，這時(shí)，可開(kāi)啟開(kāi)關(guān)5，就會(huì)輸出高電平到P2.4，單片機(jī)處置后，會(huì)輸出信號(hào)到P0口，使東西向與南北向均亮起紅燈，同時(shí)調(diào)用顯現(xiàn)程序，使顯現(xiàn)數(shù)碼管全部熄滅。當(dāng)事故解除，開(kāi)啟返回開(kāi)關(guān)7時(shí)，程序會(huì)回到主程序，重新進(jìn)入普通形式。開(kāi)關(guān)4會(huì)使P2.3輸入為高電平，單片機(jī)處置后，會(huì)使東西向亮起紅燈，南北向亮綠燈，只準(zhǔn)許南北向通行，同樣數(shù)碼管會(huì)全部熄滅，危殆狀況解除后，同樣回到主程序，繼續(xù)執(zhí)行普通形式。開(kāi)關(guān)3會(huì)使P2.2輸入為高電平，單片機(jī)處置后，會(huì)使南北向亮起紅燈，東西向亮綠燈，只準(zhǔn)許東西向通行，同樣數(shù)碼管會(huì)全部熄滅，危殆狀況解除后，同樣回到主程序，繼續(xù)執(zhí)行普通形式。
在單片機(jī)不時(shí)執(zhí)行主程序，以普通形式控制交通流的時(shí)分，它會(huì)不時(shí)的掃描P2.2，P2.3以及P2.4口，以檢查能否有緊急狀況發(fā)作，當(dāng)三個(gè)端口有緊急信號(hào)呈現(xiàn)，單片機(jī)就會(huì)跳出主程序，執(zhí)行相應(yīng)的緊急信號(hào)程序。
2 系統(tǒng)硬件銜接電路
系統(tǒng)硬件電路局部將分為以下幾局部來(lái)引見(jiàn)，分別是主面板電路，供電電源電路，單片機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘電路，單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位電路，數(shù)碼管顯現(xiàn)電路，信號(hào)燈控制電路，車輛檢測(cè)電路等。
2.1 主面板電路
系統(tǒng)采用5V直流穩(wěn)壓電源供電，供電電壓為+5V。
系統(tǒng)復(fù)位電路采用的是開(kāi)關(guān)復(fù)位的方式，能夠人工對(duì)單片機(jī)停止復(fù)位操作。同時(shí)，單片機(jī)上電時(shí)，電容的存在會(huì)使得復(fù)位引腳的電壓維持在高電位超越兩個(gè)周期，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)復(fù)位；而按下復(fù)位開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)就可人工復(fù)位。
振蕩電路運(yùn)用的是12MHz的石英晶振，即單片機(jī)的主頻為12MHz，一個(gè)機(jī)器周期為12個(gè)時(shí)鐘周期，所以它的機(jī)器周期為1?s，這位定時(shí)器初值的計(jì)算帶來(lái)了便當(dāng)。
兩個(gè)路口的12個(gè)發(fā)光二極管每六個(gè)為一組，作為東西向，南北向的兩組交通燈，每個(gè)發(fā)光二極管串聯(lián)一個(gè)1kΩ電阻，以灌電流方式，銜接到單片機(jī)P3口和P1口，當(dāng)單片機(jī)P3和P1口的某個(gè)口輸出為低電平常，相應(yīng)的發(fā)光二極管亮起，表示相應(yīng)的信號(hào)燈亮起。
2.2 5V直流穩(wěn)壓電源電路
該單片機(jī)由5V直流穩(wěn)壓電源停止供電。
5V直流穩(wěn)壓電壓工作原理：220V交流電經(jīng)變壓器，從副邊輸出為9V交流電。9V交流經(jīng)整流橋整流，電容濾波，被加到三端集成穩(wěn)壓器7805上，經(jīng)7805后輸出5V直流，直流輸出后經(jīng)電容濾波，濾去其中高頻重量以及低頻重量，最后輸出5V直流電用于單片機(jī)系統(tǒng)供電。
2.3 單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘復(fù)位電路
ATMEL公司消費(fèi)的AT89S51單片機(jī)它是硬件電路的中心局部，時(shí)鐘電路晶振運(yùn)用12MHz，復(fù)位電路采取按鍵復(fù)位方式。
2.4 單片機(jī)數(shù)碼管顯現(xiàn)電路
顯現(xiàn)電路采用8個(gè)共陽(yáng)數(shù)碼管，P1口作為數(shù)碼管的輸入，P0.4、P0.5、P0.6 P0.7分別控制東西南北四路數(shù)碼管的位選端C1，C2，C3，C4。
3 結(jié)論
本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于處理交通燈時(shí)間固定、缺乏靈敏性不能依據(jù)一日千里的車流變化適時(shí)改動(dòng)以及缺乏緊急情況應(yīng)對(duì)才能這兩項(xiàng)缺陷。
傳統(tǒng)交通燈時(shí)間固定，不能依據(jù)車流量的'變化來(lái)調(diào)理時(shí)間，只能經(jīng)過(guò)不時(shí)的改換系統(tǒng)來(lái)完成，這樣做不但耗時(shí)耗力、還會(huì)糜費(fèi)大量的財(cái)力物力。
另一方面，傳統(tǒng)交通燈缺乏緊急情況應(yīng)對(duì)才能。當(dāng)交通路口發(fā)作交通事故時(shí)，交通燈不能第一時(shí)間做出反響來(lái)處置交通流；此外，關(guān)于緊急車輛，交通燈也無(wú)法停止反響來(lái)應(yīng)對(duì)緊急狀況。這樣是很致命的，由于缺乏緊急狀況應(yīng)對(duì)才能，極有可能使得緊急狀況變得復(fù)雜以至可能危及生命。
本設(shè)計(jì)主要處理的是交通燈上述兩項(xiàng)缺陷。
針對(duì)交通燈時(shí)間固定的問(wèn)題，本系統(tǒng)能夠經(jīng)過(guò)手動(dòng)調(diào)理來(lái)增加或者是減少紅綠燈時(shí)間以滿足車流量不時(shí)變化的需求，從而不但延長(zhǎng)了此系統(tǒng)的運(yùn)用壽命對(duì)工作人員的運(yùn)用請(qǐng)求很低，而且還儉省大量的財(cái)力物力。
針對(duì)交通燈缺乏緊急狀況應(yīng)對(duì)才能的問(wèn)題，該系統(tǒng)增設(shè)了緊急形式。當(dāng)交通路口發(fā)作嚴(yán)重交通事故或者路口有消防、救護(hù)等緊急車輛時(shí)，交通燈能夠做出相應(yīng)的響應(yīng)，讓緊急車輛優(yōu)先經(jīng)過(guò)，從而盡可能將可預(yù)見(jiàn)的損失減小到最小的水平。于此同時(shí)，在停止一系列的緊急操作時(shí)，相應(yīng)的系統(tǒng)的數(shù)碼管顯現(xiàn)局部會(huì)全部熄滅，來(lái)通知路口的司機(jī)，路口有緊急狀況發(fā)作。
本系統(tǒng)以一塊AT89S51單片機(jī)為中心，充沛應(yīng)用單片機(jī)I/O口，來(lái)完成對(duì)交通燈路口的交通流控制。
系統(tǒng)有兩種工作形式：普通形式與緊急形式。
普通形式每個(gè)路口一個(gè)周期的顯現(xiàn)狀態(tài)依次為為：紅燈10s，綠燈5s，黃燈5s，紅燈10s，綠燈5s如此重復(fù)。紅綠燈所設(shè)置的初始時(shí)間并不是不能夠改動(dòng)的，它能夠依據(jù)實(shí)踐需求來(lái)改動(dòng)以滿足實(shí)踐的需求。在每個(gè)狀態(tài)，數(shù)碼管都會(huì)顯現(xiàn)信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)，以提示司機(jī)信號(hào)燈轉(zhuǎn)換剩余時(shí)間。
緊急形式下，能夠做出三種以為強(qiáng)迫措施：東西向，南北向都亮紅燈，該交通路口制止通行；東西向亮紅燈，南北向亮綠燈，東西向制止通行，南北向車輛通行；東西向亮綠燈，南北向亮紅燈，東西向車輛通行，南北向車輛制止通行。緊急形式下，數(shù)碼管會(huì)恒定全部熄滅，以提示司機(jī)緊急狀況的發(fā)作。直到緊急狀況解除，數(shù)碼管才會(huì)回到普通形式。
該系統(tǒng)充沛思索到傳統(tǒng)交通燈信號(hào)燈時(shí)間固定，應(yīng)對(duì)緊急狀況性能不佳等問(wèn)題，并對(duì)這些問(wèn)題停止了處置。因而，在交通控制效率以及緊急狀況處置等方面，該交通燈控制系統(tǒng)要優(yōu)于當(dāng)前的傳統(tǒng)交通燈控制系統(tǒng)。
交通燈方面的研究論文二
摘 要：
本文分析了現(xiàn)代交通控制與管理問(wèn)題的現(xiàn)狀,根據(jù)城市交通的實(shí)際情況,闡述了交通燈數(shù)字控制系統(tǒng)的工作原理,給出了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的城市交通燈數(shù)字控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方案.
關(guān)鍵詞：
交通燈論文
路口的交通燈是城市用于緩解交通秩序的重要手段之一，同時(shí)它還可以監(jiān)測(cè)城市交通狀況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)前的交通燈控制和交通管理的綜合管理系統(tǒng)是現(xiàn)代交通指揮控制的重要組成部分，對(duì)于提高交通的流通度發(fā)揮著重要的作用。要想加強(qiáng)交通燈的自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化監(jiān)控和管理，就必須具有一個(gè)科學(xué)的交通燈控制電路設(shè)計(jì)。無(wú)論是哪個(gè)地區(qū)或城市，紅燈亮表示該道路禁止通行，黃燈亮表示停車，綠燈亮表示允許通行。交通控制燈的主要作用就是實(shí)現(xiàn)十字路口紅、黃、綠三色交通信號(hào)燈的自動(dòng)化控制，從而指揮十字路口各個(gè)車量個(gè)行人的正常通行。
一、交通燈的工作原理
本次電路設(shè)計(jì)的核心采用AT89C51，采用CD4511譯碼器控制數(shù)碼管顯示數(shù)字，再加上一塊74LS14反相器防止按鍵過(guò)抖影響監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確程度。而該設(shè)計(jì)采用AT89C51芯片，使得線路更加趨向于智能化、自動(dòng)化、準(zhǔn)確化，同時(shí)還可以降低設(shè)計(jì)成本，提高線路的可靠性。為了形象的模擬出交通燈的實(shí)際效果，我們采用三基色發(fā)光管代替交通燈，更加簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，而且不需要采用另外的擴(kuò)展I/O口。當(dāng)核心AT89C51上電復(fù)位之后，首先要給它進(jìn)行重置，使得該核心的四周指示燈全亮，同時(shí)LED上應(yīng)該顯示為0.當(dāng)準(zhǔn)備工作完畢之后，準(zhǔn)備開(kāi)始。當(dāng)按下開(kāi)始鍵之后，系統(tǒng)將會(huì)開(kāi)始運(yùn)行，并運(yùn)行相關(guān)程序。當(dāng)南北方向時(shí)紅燈亮，東西綠燈亮持續(xù)5S，緊接著南北綠燈亮，東西綠燈閃亮2S，在緊接著南北紅燈亮，東西黃燈持續(xù)亮2S，延時(shí)1S后東西紅燈亮，這時(shí)候東西向交通燈同先前的南北交通燈，然后系統(tǒng)將會(huì)重復(fù)此過(guò)程。當(dāng)按下停止按鈕之后，交通燈將會(huì)全部熄滅，等待其他的命令或是再次開(kāi)始。
(1)如果按一下開(kāi)始按鍵，那么信號(hào)燈就會(huì)開(kāi)始循環(huán)工作;
(2)如果按一下停止按鍵，那么信號(hào)燈就會(huì)停止工作，信號(hào)燈也會(huì)全部熄滅;
(3)三基色發(fā)光管的連接如上圖所示，圖中的奇數(shù)口代表的是紅色交通燈，相反偶數(shù)則代表綠色交通燈，而二者同用的時(shí)候則指示燈顯示為黃色。如果只有奇數(shù)的接口顯示為1的時(shí)候，交通燈顯紅色;如果只有偶數(shù)的接口顯示1的.時(shí)候，交通燈顯示為綠色;當(dāng)兩個(gè)接口都顯示1的時(shí)候，則交通燈顯示為黃色。
(4)本次設(shè)計(jì)的交通燈，紅燈亮的時(shí)間是9S，綠燈持續(xù)5S，閃亮2S，黃燈持續(xù)2S。
二、系統(tǒng)電路主要模塊分析
1.消抖電路
在單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，按鍵是主要操作工具，通過(guò)按鍵操作還可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的數(shù)據(jù)收集處理以及命令的下達(dá)。當(dāng)松開(kāi)或是按下按鈕之后，只需要向單片機(jī)的CPU輸入0或是1電平，則單片機(jī)會(huì)受到相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行以下的操作。二無(wú)論怎樣操作都會(huì)使得按鈕發(fā)生稍微抖動(dòng)，盡管抖動(dòng)的時(shí)間很短，但是如果對(duì)于抖動(dòng)不進(jìn)行有效處理的話，那么就會(huì)影響系統(tǒng)運(yùn)行的準(zhǔn)確程度。因此，需對(duì)按鈕進(jìn)行去抖動(dòng)處理。為了有效消除抖動(dòng)我們經(jīng)常是利用反相器集成電路來(lái)進(jìn)行按扭的抖動(dòng)消除的。
2.振蕩、時(shí)鐘電路
振蕩、時(shí)鐘電路時(shí)單片機(jī)運(yùn)行的核心，也是交通燈電路系統(tǒng)的具有重要作用的模塊之一。為了保證時(shí)鐘模塊頻率的穩(wěn)定準(zhǔn)確，保證其有條不紊的工作，提高單片機(jī)的運(yùn)行效率，一定要保證時(shí)鐘電路的質(zhì)量。本次交通燈將通過(guò)利用AT89C51，確保放大器輸入、輸出端的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。另外要嚴(yán)格控制對(duì)外接電容的電容大小，否則將會(huì)影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度和溫度穩(wěn)定性。
3.復(fù)位電路
根據(jù)電路的應(yīng)用要求和設(shè)計(jì)的方案，對(duì)于交通燈的電路設(shè)計(jì)必須配有復(fù)位電路，方便復(fù)位操作的進(jìn)行。通常狀況下，復(fù)位操作主要有兩種基本形式，一種是上電復(fù)位，一種是上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位。而本設(shè)計(jì)則將采用上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位。當(dāng)上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位的電源接通之后，單片機(jī)以及交通燈電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)就會(huì)復(fù)位，而在系統(tǒng)運(yùn)行期間也會(huì)讓單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。
4.LED驅(qū)動(dòng)顯示電路
為了更好的使得交通燈的燈光顯示更加明顯，本次交通燈電路設(shè)計(jì)將采用LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示，一般狀況下，我們采用的是8字型的數(shù)碼管，數(shù)碼管上的數(shù)字與LED管的發(fā)光程度有著密切的關(guān)系，為了使交通燈和數(shù)碼進(jìn)行準(zhǔn)確的結(jié)合，我們將實(shí)行亮暗組合。本次設(shè)計(jì)我們將采用七段碼譯碼器CD4511BCD碼來(lái)驅(qū)動(dòng)LED顯示器，這種譯碼器既可以實(shí)現(xiàn)BCD轉(zhuǎn)換，消除一些鎖存的控制，還可以實(shí)現(xiàn)顯示器的正常運(yùn)行，直接對(duì)于顯示器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
三、結(jié)語(yǔ)
加強(qiáng)交通控制的主要目的無(wú)非是努力使道路的交通運(yùn)行處于最佳的狀態(tài)，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，就應(yīng)該制定出科學(xué)高效的交通控制系統(tǒng)，最大限度的保證交通流運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性。加強(qiáng)交通控制，實(shí)行交通燈控制可以有效的改善原有的交通秩序，提高交通的安全性，還可以減少交通的延誤，降低污染程度，從而降低能耗，保護(hù)環(huán)境。
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