况,提高了交通路口的运转效率,方便了人们的出行。
2设计方案
2.1 系统机构总框架
本系统是针对一个大型十字路口设计的交通信号灯控制系统。通过单片机89C52控制LED灯和数码管,模拟现实生活中的交通灯工作情景。南北方向的红绿灯分别用LED1和LED2表示,东西方向的红绿灯分别用LED3和LED4表示,用数码管显示倒计时时间[3]。
交通灯的控制分为自动控制和人工控制两种方式:正常情况下,交通灯处于自动控制方式,此时东西方向和南北方向的交通灯轮流导通;特殊情况下,可以通过人工方式延长南北方向或东西方向交通灯的导通时间。
设计三个按键K1、K2、K3;K1为“自动”方式,K2、K3分别为“南北”方向交通导通和“东西”方向交通导通。
2.1.1 自动控制方式
系统开始上电后处于自动控制方式:
1. 系统上电后,首先是南北方向交通导通,LED1亮、LED2灭、LED3亮、LED4灭,数码管从60秒开始倒计时,每隔1秒减1;
2.倒计时到10秒时,南北方向绿灯(LED1)开始闪烁,闪烁间隔为0.5秒(亮、灭各5秒);
3. 60秒倒计时结束之后,东西方向交通导通,LED1灭、LED2亮、LED3灭、LED4亮,数码管重新开始从60秒倒计时,每隔1秒减1;
4. 倒计时到10秒时,东西方向绿灯(LED4)开始闪烁,闪烁间隔为0.5秒(亮、灭各0.5秒);
5. 60秒倒计时结束后,操作同步骤1。 其控制流程如下:
:基于单片机的交通灯设计 开始参数初始化东西方向红灯亮,南北方向绿灯亮60秒南北方向绿灯最后10秒闪烁南北方向红灯亮,东西方向绿灯亮60秒东西方向绿灯最后10秒闪烁
图2-1 自动控制流程图
2.1.2 人工控制方式
在自动控制状态下,若将按键K2或K3按下,则系统进入人工控制状态: 1. 若K2键按下,则强制南北方向交通导通。此时若系统处于东西方向交通导通状态,则数码管从10秒开始倒计时,操作步骤同自动控制步骤4,倒计时结束后进入南北交通导通状态,数码管显示“9999”,且不递减;
2. 若K3键按下,则强制东西方向交通导通。此时若系统处于南北方向交通导通状态,则数码管从10秒开始倒计时,操作步骤同自动控制步骤2,倒计时结束后进入东西交通导通状态,数码管显示“9999”,且不递减。
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自动控制模式NoNoK2键按下YesNo是否南北导通Yes数码管10秒倒计时后强制南北导通数码管显示“9999”K3键按下Yes是否东西导通Yes数码管显示“9999”数码管10秒倒计时后强制东西导通No手动控制模式
图2-2 自控转手控
在人工控制状态下,若将按键K1按下,则系统进入自动控制状态: 1. 若系统处于东西方向交通导通状态,则数码管从10秒开始倒计时,操作同自动控制步骤4,倒计时完成后进入南北交通导通状态,从自动控制步骤1进入自动控制状态。
2. 若系统处于南北方向交通导通状态,则数码管从10秒开始倒计时,操作同自动控制步骤2,倒计时完成后进入东西交通导通状态,从自动控制步骤3进入自动控制状态。
:基于单片机的交通灯设计 手动控制模式NoK1键按下Yes南北方向导通Yes10秒倒计时后东西导通No10秒倒计时后南北导通自动控制模式 图2-3 手控转自控
2.2 交通管理的方案论证
东西、南北两干道交于一个十字路口。各干道有红灯、绿灯各一组,指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行。绿灯闪烁提示人们注意红、绿灯的状态即将切换,K2强制南北方向交通导通,K3强制东西方向交通导通,K1切换到自动模式。
2.3 系统电路框图
本系统每个信号指示灯接一个对应的I/O口,通过对I/O口赋值控制交通信号灯的状态来指挥交通。在此基础上按键可以触发单片机转换控制方式,进而控制交通信号灯的状态。
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控制模块倒计时显示89C51系统处理交通信号灯 图2-3 控制电路框图
2.4 电路的工作原理
本系统共分为5个模块,分别为最小系统模块、LED灯显示模块、数码管显示模块、按键控制模块和驱动模块。
最小系统模块由单片机89C52、复位电路及晶振电路组成,从读取按键设置到LED灯、数码管的显示为整个系统的控制核心。
LED显示模块共设有4个LED,其中红色的2个,绿色的2个,用来模拟十字路口红绿灯点亮情况。
数码管显示模块由四个七段数码管组成,用来对红绿灯进行倒计时。 按键模块设有K1、K2、K3三个按键,当K1键按下时,系统由人工控制模式转入自动控制模式,当K2、K3键按下时,系统由自动控制模块转入人工控制模块。
驱动模块由4个PNP、4个电阻及一个排阻组成,用于驱动数码管。 5个模块共同作用完成对整个交通系统的控制。