交通信号灯论文

　　城市交通控制系统是用于城市交通数据监测，交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现在城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。 本文为交通信号灯论文，希望对大家有帮助！

　　交通信号灯论文：交通信号灯的设计与实现

　　摘要：通过对十字路口的二、三相位设计，使用proteus仿真调试环境模拟相位来完成十字路口信号灯的设计，使用KeilC51 开发环境实现对各相位信号灯的控制，以达到交通疏导的目的。

　　关键词：信号相位；proteus；KeilC51；信号灯

　　当今社会经济高速发展，人们的交通问题也越来越引起关注。人，车，路三者关系的协调，已成为交通管理部门急需解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测，交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现在城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。

　　本文将使用proteus和KeilC51两个软件来实现十字路口二、三相位的设计和控制，模拟十字路口信号灯的实际情况。

　　1 相位设计

　　信号相位[1]是指某一交叉路口，其每一种控制状态（一种通行权），即对各进口道不同方向所显示的不同灯色的组合，称为一个相位。相位方案用相位图来表示，如图1是最基本的方案。该文在基本二相位基础上设计三相位，实现二、三相位的仿真。设计结果如图2所示。

　　2 硬件设计

　　Proteus电路仿真软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件，它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具，具有很多的`特点[2]。因此，可以实现对十字交叉路口实际交通情况的模拟。

　　2.1 信号灯设计

　　东西、南北两个干道相交于一点，构成一个十字路口。每个路口都有一组信号灯，包括直行灯、左转向灯、黄灯、红灯，以此来指示车辆和行人的通行。并且每组信号灯交叉显示，左转绿灯亮为可左转，直行绿灯亮为可直行，黄灯闪烁3s，红灯为禁止通行，来控制十字路口的交通疏导。

　　2.2 电路设计

　　利用单片机设计应用系统应考虑在满足设计要求的前提下，硬件电路要尽可能地简单，最大限度的用程序设计完成系统的各项功能[3]。该文以AT89C52为控制中心，来设计整个控制电路。AT89C52其内部组成于引脚[4]如图3所示。

　　在本系统中应用到了芯片时钟电路、复位电路，以及外部中断系统，使用外部中断INT0来进行相位的转换，P0口设置为各方向的信号灯，P1口设置为东西方向数码管时间显示，P2口设置为南北方向数码管时间显示。对于交通硬件使用发光二极管模拟信号灯，时间计时使用七段数码管进行显示。总设计如图4所示。

　　3 软件设计

　　Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。其界面有KeiluVision2、KeiluVision3、KeiluVision4，该文使用经典的KeiluVision2环境进行设计，更接近于传统C语言的语法，同时也大大地提高了工作效率和项目开发周期。

　　软件设计包括了三个板块，LED灯显示、数码管显示、外部中断。

　　3.1 LED显示

　　LED显示方法为直接定义P0口，并根据需求点亮设为1，灭设为0。定义如下：

　　sbit WE_RED=P0^0；

　　sbit WE_YELLOW=P0^1；

　　sbit WE_GREEN=P0^2；

　　sbit WE_LEFTGREEN=P0^6；

　　sbit SN_RED=P0^3；

　　sbit SN_YELLOW=P0^4；

　　sbit SN_GREEN=P0^5；

　　sbit SN_LEFTGREEN=P0^7；

　　3.2 数码管显示

　　定义数码管显示函数，来赋给到P1和P2口。定义如下：

　　void num_display1（uint num）{

　　uint a，b，c；

　　a=num/10；

　　b=num%10；

　　c=b；

　　a=a<<4；

　　c=c|a；

　　dataport1=c；}

　　3.3 外部中断

　　使用INT0外部中断来进行相位转换，当点击按钮触发中断，调用中断函数来执行相应操作。定义如下：

　　void exint0（void） interrupt 0{

　　EA=0；

　　flag0++；

　　flag0=flag0%2；

　　EA=1；}

　　4 控制模式

　　将每个相位的周期和此相位与另一个相位的转换周期定义为一个周期。因此，每个相位均有两个条件，即：相位安排和相位转换。

　　4.1 二相位控制模式

　　二相位的一种为南北方向禁行，东西方向直行、左转、右转均放行。第一个条件是相位安排：南北方向红灯亮，东西方向所有绿灯亮，所有数码管从8s开始倒计时。条件二是相位转换：当时间为3s时，东西方向绿灯灭，黄灯开始闪烁，3s结束后，转换相位，进入二相位第二种。第二种为南北方向直行、左转、右转均放行，东西方向禁行。其第一条件是相位安排：南北方向所有绿灯亮，东西方向红灯亮，所有数码管从8s开始倒计时。条件二是相位转换：当时间为3s市，南北方向绿灯灭，黄灯开始闪烁，3s结束后，转换相位，进入二相位第一种。以此进行循环。

　　4.2 三相位控制模式

　　三相位在二相位基础上增添了一种情况，为南北方向进行，东西方向只有左转放行。第一个条件是相位安排：南北方向红灯亮，东西方向左转绿灯亮，所有数码管从8s开始倒计时。条件二是相位转换：当时间为3s是，东西方向左转绿灯灭，黄灯开始闪烁，3s结束后，转换相位，进入三相位第三种。以此进行循环。

　　5 结论

　　本文介绍了信号相位的基本知识和设计方法，详细说明了proteus和KeilC51软件的作用和特点。通过proteus进行电路图绘制，利用KeilC51进行编程，完成了十字路口二、三相位的设计，实现了对现实路口交通情况的仿真。

　　本系统以二、三相位进行研究，从根本上了阐述了交通信号灯的工作过程，并引入了时间显示，更好地对交通信号灯上的问题进行研究，具有较强的移植性和扩展性，为今后更合理化地设计打下基础。

　　参考文献：

　　[1] 吴兵，李晔.交通管理与控制[M].4版.北京：人民交通出版社，2009.

　　[2] 汪宁.Proteus软件的单片机仿真方法[J].山东轻工业学院学报：自然科学版，2007（1）：24-27.

　　[3] 郭海丽.基于Proteus与单片机的交通灯控制系统的设计[J].衡水学院学报，2012（4）：126-128.

　　[4] 张齐，朱宁西，毕盛.单片机原理与嵌入式系统设计：原理、应用、Protues仿真、实验设计[M].北京：电子工业出版社，2011.