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智能化斑马线交通灯控制系统设计

2018年01月09日 17:25 次阅读

1、引言

随着经济的发展,汽车数量增多,城市道路压力越大。人车密集的路上经常出现人车争道的现象,因此造成的交通事故经常发生。很多城市采用了斑马线交通灯以平衡行人和车辆的关系,但忽视了不同时段的实时交通状况,无法满足多变的交通需求,本文设计的智能化斑马线交通灯可根据行人数量与车流量及时调整交通灯控制结果,较好的应对相应问题。

2、系统总体方案设计

交通灯行人指示方向可显示红绿两色及时间,车辆指示方向显示红绿黄三色及时间,其中行人指示方向的红灯时间等于车辆指示方向绿灯和黄灯时间之和,行人指示方向的绿灯时间等于车辆指示方向红灯时间。双向通过近似采集车流量及等待过马路行人数量,实时调节双向通行时间,车辆高峰期间,行人积累到较高预设值时可开启过路计时,通行时间控制较短;车辆低峰时段相反,其中行人数量捕捉由计数器或压力传感器完成,此方案采用压力传感器完成。根据任务要求,所设计的系统主要由以下几个模块组成:①控制及扩展模块;②检测及转换模块;③复位及晶振模块;④显示模块。其结构框图如图1所示。

智能化斑马线交通灯控制系统设计

图1  系统的总体框图

在该系统中,控制及扩展模块用来完成系统的控制任务;检测及转换模块的作用是通过压力传感器测量道路的车流量与行人道等待通行的人数量,并将其转换为数字量以便单片进行处理;复位及晶振模块的作用是结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率以及在不同需求下对电路进行复位;显示模块的作用是显示设定的通行或等待时间。

3、硬件设计

3.1、控制及扩展模块

(1)控制模块控制部分采用MCS-51系列单片机8051,其价格低廉,结构简单,易于开发,有较强的位处理功能,有全双工异步串行通信口。其中,每秒钟的设定采用计数器硬件软件相结合的方式延时。单片机的主脉冲频率经过12分频后,1s将超过计数器的最大定时时间,采用在主程序中设定一个初值为20的软件计数器使T0定时50ms。这样每当T0到50ms时CPU就响应溢出中断请求,进入中断服务子程序。在中断服务子程序中,CPU先使软件计数器减1,然后判断它是否为0,为0表示1s已到,可以返回输出时间显示程序。8051时钟频率可1.2~12MHz之间任意选择,在不影响系统总功率的前提下,时钟频率选择低一些可降低系统对其它元器件工作速度的要求,从而降低成本和提高系统的可靠性。本系统单片机器时钟频率采用6MHz。

(2)扩展模块MCS-51系列单片机共有4个8位并行I/O口,但这些I/O口并不能完全提供给用户使用。对于内有ROM/EPROM的单片机8051,在不使用外部扩展时,才允许这4个I/O口作为用户I/O使用,然而对于大多数8051需外部扩展时,MCS-51单片机可提供给用户使用的I/O口只有P1口和P3口,因此,在大部分的MCS-51单片机应用系统设计中都不可避免地要进行I/O口的扩展。

3.2、检测及转换模块

系统采用压力传感器可以测量某一时刻行人与车流量状况,将其转换为相应电流信号,经过放大和滤波,输入到A/D转换装置中,并形成数字信号输入到单片机中。单片机预设相应值与输入值进行对比,调整双向信号灯时间以控制通行时间。其中,设行人平均体重在40~100kg,车辆质量平均为200kg~10t,可采用PTH501压力传感器作为检测仪器,其量程为0~1~150(MPa),精度为±0.2%FS,响应时间为5ms。

检测及转换模块原理框图如图2所示。

智能化斑马线交通灯控制系统设计

图2 检测及转换模块原理框图

3.3、复位及晶振模块

(1)复位模块

复位是单片机的初始化操作,其主要功能是把PC初始化为0000H,使CPU从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外,当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时,为摆脱困境,也需按复位键重新启动。此设计采用自动复位方式,为保证复位成功,只要复位端口保持足够时间(即两个周期以上)的高电平,就可以实现系统自动上电复位。

(2)晶振模块

8051内部有1个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输出端和输入端。这个放大器与片图3时钟电路外石英晶体和陶瓷谐振器一起构成了一个自激振荡器,接线如图3所示。外接晶体时,C1和C2通常选择为30pF;外接陶瓷谐振器时,C1和C2的典型值约为47pF。它的振荡频率在1.2~12MHz。它采用12MHz晶振,与8051单片机的XTAL1和XTAL2相接,为CPU提供计时基准。

智能化斑马线交通灯控制系统设计

图3  时钟电路

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逐次逼近式AD转换器与计数式A/D转换类似,只是数字量由“逐次逼近寄存器SAR”产生。SAR使用“对...

发表于 2018-03-19 13:51 407次阅读
逐次逼近型ADC的原理

超级单片机开发工具多功能软件

本功能主要用于准备用于查表计算的 R/T 表格,主要用于温度、浊度等模拟量的测量,根据电路分压电阻的...

发表于 2018-03-19 11:29 139次阅读
超级单片机开发工具多功能软件

学完单片机的你可以干什么??

单片机,又称微处理器,他将一个系统所需要的RAM,Rom ,CPU等相关外设集成在一块集成电路上,我...

发表于 2018-03-19 10:32 835次阅读
学完单片机的你可以干什么??

51单片机程序深入编写裸机代码有助于了解硬件的特...

现将while(1);语句屏蔽掉。我还以为程序不能被正确执行了呢,因为退出了main主函数,就像Re...

发表于 2018-03-19 08:36 433次阅读
51单片机程序深入编写裸机代码有助于了解硬件的特...

单片机与图形液晶显示器接口的方法

点阵式平板图形液晶显示器在各种便携式产品中具有非常广泛的应用。对于不同厂家的产品及不同的运用目的,显...

发表于 2018-03-17 11:47 408次阅读
单片机与图形液晶显示器接口的方法

单片机与数字温度接口及程序设计分析

数字式温度传感器(简称SWC),又称集成数字脉冲式感温探头,是一种新型的三端温度变送器件。该器件采用...

发表于 2018-03-17 11:40 472次阅读
单片机与数字温度接口及程序设计分析

单片机控制的动态数据缓存器的控制电路

由于单片机具有功能强,使用灵活,体积小,性价比高等特点,近年来在测控系统中得到广泛应用。而在许多场合...

发表于 2018-03-17 11:36 357次阅读
单片机控制的动态数据缓存器的控制电路

单片机控制的动态数据缓存器的DRAM读/写控制过...

读取一字节数据的程序段如下: 读取数据时,T1先置1,其后的RD信号将行地址送到地址线AB上,并使D...

发表于 2018-03-17 11:33 502次阅读
单片机控制的动态数据缓存器的DRAM读/写控制过...

单片机实现编码器VD5026的软件设计与应用

VD5026 -4的每组串行数据输出波形由同步脉冲、12位加密地址(和控制数据)及1位停止位组成。编...

发表于 2018-03-17 11:26 271次阅读
单片机实现编码器VD5026的软件设计与应用

单片机测量三相电网功率因数的接口电路分析

为了测量时间r,又为使测量的φ角的精度不受电网频率(或周期T)的影响,采用图所示的接口电路。 由变压...

发表于 2018-03-17 11:03 397次阅读
单片机测量三相电网功率因数的接口电路分析

PIC16C71单片机投币电路分析

传统的投币电话,都是以几对红外发射、接收对管作传感器,利用硬币遮光原理粗测币的直径。这种方法精度低,...

发表于 2018-03-17 10:26 498次阅读
PIC16C71单片机投币电路分析

单片机超声波视觉识别系统的测量软件开发

当超声波传感器发出的超声波遇到物体返回时,探头接收其反射回波信息,从而可对接收到的反射回波进行分析、...

发表于 2018-03-17 10:12 493次阅读
单片机超声波视觉识别系统的测量软件开发

一文看懂单片机测量三相电网功率因数角的测量原理

本文介绍使用8031单片机测量三相电网 功率因数角的原理、接口电路和程序实现。经实践验证,测量准确、...

发表于 2018-03-17 10:08 318次阅读
一文看懂单片机测量三相电网功率因数角的测量原理

51单片机执行指令的过程的分析解释

单片机执行程序的过程,实际上就是执行我们所编制程序的过程。即逐条指令的过程。计算机每执行一条指令都可...

发表于 2018-03-16 16:41 697次阅读
51单片机执行指令的过程的分析解释

单片机串行口通信程序设计

串行口方式0应用编程 8051单片机串行口方式0为移位寄存器方式,外接一个串入并出的移位寄存器,就能...

发表于 2018-03-16 16:29 607次阅读
单片机串行口通信程序设计

单片机ROM,RAM和FLASH的作用

在单片机中用来存储程序数据及常量数据或变量数据,凡是c文件及h文件中所有代码、全局变量、局部变量、’...

发表于 2018-03-16 16:27 515次阅读
单片机ROM,RAM和FLASH的作用

LED数码管静态显示接口与编程分析

八段LED数码管显示器由8个发光二极管组成。基中7个长条形的发光管排列成“日”字形,另一个贺点形的发...

发表于 2018-03-16 16:13 517次阅读
LED数码管静态显示接口与编程分析

51单片机产生PWM方法

89C51芯片没有自带PWM发生器,如果要用51来产生PWM波就必须要用软件编程的方法来模拟。方法大...

发表于 2018-03-16 14:21 518次阅读
51单片机产生PWM方法

关于单片机晶振问题及解决方法的总结

遇到单片机晶振不起振是常见现象,那么引起晶振不起振的原因有哪些呢? (1) PCB板布线错误;...

发表于 2018-03-16 13:49 477次阅读
关于单片机晶振问题及解决方法的总结

一个关于LPUART输出异常问题分享

使用STM32L496的Nucleo板的LPUART 做打印输出时,电脑端始终没法出现任何信息。 ...

发表于 2018-03-16 10:12 476次阅读
一个关于LPUART输出异常问题分享

51单片机的时钟及总线时序和总线扩展

说到51单片机的时钟首先想到51时怎么工作的呢?微型控制器要想工作必须要有一个“动力”,对于51单片...

发表于 2018-03-15 14:48 576次阅读
51单片机的时钟及总线时序和总线扩展

单片机按键设计的四个方案详解

在单片机系统里,按键是常见的输入设备,在本文将介绍几种按键硬件、软件设计方面的技巧。一般的在按键的设...

发表于 2018-03-15 14:05 479次阅读
单片机按键设计的四个方案详解

最简单的单片机PID控制算法程序

/*************定义全局变量*****************/uchar Kp,TI,...

发表于 2018-03-15 13:41 620次阅读
最简单的单片机PID控制算法程序