CN108765984A - 一种交通灯控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及控制系统领域，具体涉及一种交通灯控制系统，包括单片机、复位电路、时钟电路、按键控制模块、数码显示模块和电源转换模块。本发明的交通灯控制系统，可以合理进行交通控制，对交通量进行有效的调节，使交通和道路保持在一个平稳的状态，避免交通拥挤的严重性状况，大大提高交通运输的效率，还可以减少交通所带来的事故，增强人们交通的安全，减低各种能源的消耗，降低环境的污染。

Description

一种交通灯控制系统
技术领域
本发明涉及控制系统领域，具体涉及一种交通灯控制系统。
背景技术
随着经济的发展，城市现代化程度不断地提高，交通的需求与交通数量的 增加，城市交通的严重性问题。道路运输带来的不便、交通事故和环境污染不 断的突出，逐步成为大家的全球性共同的问题。为了解决车和道路的各种矛盾， 一般我们都会常用两种方法：一是控制车辆的需求，最直接的办法就是限制车 辆的增加；二是增加道路的供给，也就是所谓的修路。
交通控制就是解决这两个矛盾的重要途径之一。合理进行交通控制可以对 交通量进行有效的调节，使交通和道路保持在一个平稳的状态，避免交通拥挤 的严重性状况，大大提高交通运输的效率，还可以减少交通所带来的事故，增 强人们交通的安全，减低各种能源的消耗，降低环境的污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种交通灯控制系统，达到优化路口的交通的目 的。
为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：一种交通灯控制系统， 包括单片机、复位电路、时钟电路、按键控制模块、数码显示模块和电源转换 模块；
所述单片机，用于根据接收到的复位信息、时钟信息和按键控制信息，向 数码显示模块发出控制指令；
所述复位电路，用于向单片机输入复位信息；
所述时钟电路，用于向单片机输入复位信息；
所述数码显示模块，用于在南北、东西方向显示红绿黄等信息以及倒计时；
所述按键控制模块，用于向单片机内输入南北、东西方向通行的转换信息， 南北、东西方向的同时禁止通行的信息；
所述电源转换，用于将220V电源转换成5V电源，为其他模块进行供电。
进一步地，所述单片机采用AT89S52单片机。
进一步地，所述复位电路与单片机电连接；所述复位电路包括电容C3， 电阻R1，复位按键，所述电阻R1的一端连接到电源VCC，电阻R1的另一端 分别连接到单片机的9脚、复位按键的一端和电容C3的一端，复位按键的另 一端和电容C3的另一端分别连接到电源VCC。
进一步地，所述时钟电路均与单片机电连接；所述时钟电路包括电容C1、 C2和晶振X1，所述电容C1和C2的一端接地，电容C1的一端连接到晶振Y1 的一端，电筒C2连接到晶振Y1的另一端，电容C1和晶振Y1的公共端连接 到单片机的19脚，电容C2和晶振Y1的公共端连接到单片机的18脚。
进一步地，所述数码显示模块包括两组，每组包括一个用于显示倒计时的 计时数码管和一个用于显示红绿黄灯的LED数码管，所述计时数码管和LED 数码管分别与单片机电连接，其中单片机的P0、P2接口分别接南北、东西方 向的计时数码管，单片机的P1接口接南北、东西方向上的LED数码管。
进一步地，所述按键控制模块包括电阻R18、R19和R20，按键K1、K2 和K3，电阻R18的一端连接到电源VCC，另一端分别连接到单片机的15脚 和按键K3的一端，按键K3的另一端接地；电阻R19的一端连接到电源VCC， 另一端分别连接到单片机的13脚和按键K2的一端，按键K2的另一端接地； 电阻R20的一端连接到电源VCC，另一端分别连接到单片机的12脚和按键 K1的一端，按键K1的另一端接地。
进一步地，所述电源转换模块包括变压器TRANS，保险丝FUSE1，整流 桥BRIDGE，电容C5、C6、C7和C8，稳压芯片LM7805CK和电源转换芯片 LM1117-33；变压器TRANS的1脚和2脚接220V电源，变压器TRANS的3 脚连接到保险丝FUSE1的一端，险丝FUSE1的另一端连接到整流桥BRIDGE 的1脚，变压器TRANS的4脚连接到整流桥BRIDGE的3脚，整流桥BRIDGE 的4脚接地，整流桥BRIDGE的2脚连接到稳压芯片LM7805CK的1脚，稳 压芯片LM7805CK的1脚分别并联电容C5、C6后接地，稳压芯片LM7805CK 的3脚接地，稳压芯片LM7805CK的2脚分别并联电容C7、C8后接地，稳压 芯片LM7805CK的2脚、电容C3和C4的公共端输出+5V电源。
本发明的交通灯控制系统，可以合理进行交通控制，对交通量进行有效的 调节，使交通和道路保持在一个平稳的状态，避免交通拥挤的严重性状况，大 大提高交通运输的效率，还可以减少交通所带来的事故，增强人们交通的安全， 减低各种能源的消耗，降低环境的污染。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发 明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1为智能交通灯通行方案设计模型；
图2为交通规则设计图；
图3为整个系统的模块结构连接图；
图4为交通灯控制系统的电路结构示意图；
图5为电源转换模块的电路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的 优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的智能交通灯通行方案设计，如图1所示，设在十字路口，有南北、 东西两条路，南北为主干道，东西为支干道。有四组由红、黄、绿三色发光二 极管及4组2位计时数码管(倒计时显示)构成。
智能交通灯功能要求如下：
正常运行：
当系统运行时，首先南北绿灯点亮通行30秒，最后5秒用于警告黄灯点 亮绿灯闪烁。结束之后，东西绿灯点亮20秒，最后5秒用于警告黄灯点亮绿 灯闪烁，并循环往复执行。
特殊情况：
当东西绿灯通行状态，东西车道无车通行，南北车道有车通行时，按下 K1键南北方向绿灯通行15秒。当南北绿灯通行状态，南北车道无车通行，东 西车道有车通行时，按下K2键东西方向绿灯通行15秒。当遇到紧急情况需 要南北东西同时禁止通行时按下K3键南北东西方向禁止通行20秒。特殊情 况状态执行结束返回按键之前的状态继续执行。
智能交通灯规则要求：
交通规则1：A1道通行和左拐，人行道4放行，时间为30S。
交通规则2：A2道通行和左拐，人行道3放行，时间为30S。
交通规则3：B道通行，人行道1和人行道2放行，时间为20S。
交通规则4：B道左拐和右拐，人行道禁行，时间为20S。
交通规则如图2所示。
本发明的交通灯控制系统，包括单片机、复位电路、时钟电路、按键控制 模块、数码显示模块和电源转换模块。所述单片机，用于根据接收到的复位信 息、时钟信息和按键控制信息，向数码显示模块发出控制指令。所述单片机采 用AT89S52单片机。
1、单片机
单片机是交通灯系统的重要核心，它在系统的控制与检测的部分发挥主要 作用。当系统要改变红绿灯状态时就是由单片机来检测状态和控制的。
单片机微型计算机是微型计算机中的一个重要部分，也是具有某种生命力 的机种。单片机特别适用于控制领域，又称为微控制器。
(1)单片机的构成
通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部含有计算机的基本功能部分： 处理器、存储器还有接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及设备相 结合，可成为一个控制系统。
(2)单片机的发展
单片机经过3代的发展，目前单片机正朝着高性能、多品种方向推进，它 们的CPU功能在不断的增强增大，内部资源也在不断的增多，还有多功能化， 以及低电压消耗。
(3)芯片出处
本次设计采用ATMEL公司的AT89S52芯片。AT89S52单片机内部的基本 结构，AT89S52单片机具有：8KB Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看 门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断 结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
单片机的说明
中央处理器：中央处理器是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处 理器，能处理8位二进制数据或代码，它负责控制、指挥和调度整个单元系统 协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。
数据存储器(RAM)：AT89S52内部有128个8位用户数据存储单元，它们 专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户 数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据。
程序存储器(ROM)：AT89S52共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户 程序，原始数据或表格。
定时/计数器(ROM)：AT89S52有三个16位的可编程定时/计数器，以实 现定时或计数产生中断用于控制程序转向。
并行输入输出(I/O)口：AT89S52有32位I/O口，用于对外部数据的传输。
工串行口：AT89S52内置一个工串行通信口，用于与其它设备间的串行数 据传送，既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。
另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模 式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继 续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工 作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
AT89S52的中断功能：AT89S52具备较完善的中断功能，它有6个中断源： 两个外部中断(INT0和INT1)，三个定时中断(定时器)和一个串行中断， 可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。
2、复位电路
所述复位电路，用于向单片机输入复位信息。
单片机是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路 应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。时钟电路用于产生单片机 工作所需的时钟信号。电路如图4所示，所述时钟电路均与单片机电连接；所 述时钟电路包括电容C1、C2和晶振X1，所述电容C1和C2的一端接地，电 容C1的一端连接到晶振Y1的一端，电筒C2连接到晶振Y1的另一端，电容 C1和晶振Y1的公共端连接到单片机的19脚，电容C2和晶振Y1的公共端连 接到单片机的18脚。
3、时钟电路
所述时钟电路，用于向单片机输入复位信息。
单片机复位的条件是：必须使RST(第九引脚)加上持续两个机器周期(即 24个脉冲震荡周期)以上的高电平。常见的复位电路有按键复位与上电复位。
按键复位：电源VCC经过两个电阻分压，在RST端产生一个复位高电平。
上电复位：利用电容充电来实现复位，在接电瞬间，RST端的电位与VCC 相同，随着充电电流的减少，RST的电位逐渐下降，只要保证RST为高电平 的时间大于两个机器周期，便能正常复位。
本实施中的复位电路的结构如图4所示，所述复位电路与单片机电连接； 所述复位电路包括电容C3，电阻R1，复位按键，所述电阻R1的一端连接到 电源VCC，电阻R1的另一端分别连接到单片机的9脚、复位按键的一端和电 容C3的一端，复位按键的另一端和电容C3的另一端分别连接到电源VCC。
4、数码显示模块
所述数码显示模块，用于在南北、东西方向显示红绿黄等信息以及倒计时。
一为数码管倒计时显示，它使用7个笔画显示0-9共10个数字，加上一 个小数点共8个显示段，每一个笔画都是由发光二极管组成的。按照数码管内 部结构有共阴、共阳两种。本系统采用共阳极数码管来显示倒计时，将八只 LED的阳极连在一起，其中a—g为7个笔画的驱动端；dp为小数点驱动端； COM为公共引脚。
二为红、黄、绿灯的显示。本系统采用共阳极发光二极管来模拟十字路口 的交通信号灯。
所述数码显示模块包括两组，每组包括一个用于显示倒计时的计时数码管 和一个用于显示红绿黄灯的LED数码管，所述计时数码管和LED数码管分别 与单片机电连接，其中单片机的P0、P2接口分别接南北、东西方向的计时数 码管，单片机的P1接口接南北、东西方向上的LED数码管。
5、按键控制模块
所述按键控制模块，用于向单片机内输入南北、东西方向通行的转换信息， 南北、东西方向的同时禁止通行的信息。
为了适应当今交通的发展状况，本系统在设计时加入了一些特殊功能。如 特殊情况下南北、东西方向通行的转换；南北、东西方向的同时禁止通行。这 些特殊功能通过按键的按下与否给予单片机引脚电平高低来模拟，如图4所 示。所述按键控制模块包括电阻R18、R19和R20，按键K1、K2和K3，电阻 R18的一端连接到电源VCC，另一端分别连接到单片机的15脚和按键K3的 一端，按键K3的另一端接地；电阻R19的一端连接到电源VCC，另一端分别 连接到单片机的13脚和按键K2的一端，按键K2的另一端接地；电阻R20的 一端连接到电源VCC，另一端分别连接到单片机的12脚和按键K1的一端， 按键K1的另一端接地。
6、电源转换
所述电源转换，用于将220V电源转换成5V电源，为其他模块进行供电。
如图5所示，所述电源转换模块包括变压器TRANS，保险丝FUSE1，整 流桥BRIDGE，电容C5、C6、C7和C8，稳压芯片LM7805CK和电源转换芯 片LM1117-33；变压器TRANS的1脚和2脚接220V电源，变压器TRANS的 3脚连接到保险丝FUSE1的一端，险丝FUSE1的另一端连接到整流桥BRIDGE 的1脚，变压器TRANS的4脚连接到整流桥BRIDGE的3脚，整流桥BRIDGE 的4脚接地，整流桥BRIDGE的2脚连接到稳压芯片LM7805CK的1脚，稳 压芯片LM7805CK的1脚分别并联电容C5、C6后接地，稳压芯片LM7805CK 的3脚接地，稳压芯片LM7805CK的2脚分别并联电容C7、C8后接地，稳压 芯片LM7805CK的2脚、电容C3和C4的公共端输出+5V电源。
本发明的交通灯控制系统，可以合理进行交通控制，对交通量进行有效的 调节，使交通和道路保持在一个平稳的状态，避免交通拥挤的严重性状况，大 大提高交通运输的效率，还可以减少交通所带来的事故，增强人们交通的安全， 减低各种能源的消耗，降低环境的污染。
以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来 说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进， 这些也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种交通灯控制系统，其特征在于，包括单片机、复位电路、时钟电路、按键控制模块、数码显示模块和电源转换模块；
所述单片机，用于根据接收到的复位信息、时钟信息和按键控制信息，向数码显示模块发出控制指令；
所述复位电路，用于向单片机输入复位信息；
所述时钟电路，用于向单片机输入复位信息；
所述数码显示模块，用于在南北、东西方向显示红绿黄等信息以及倒计时；
所述按键控制模块，用于向单片机内输入南北、东西方向通行的转换信息，南北、东西方向的同时禁止通行的信息；
所述电源转换，用于将220V电源转换成5V电源，为其他模块进行供电。
2.根据权利要求1所述的交通灯控制系统，其特征在于，所述单片机采用AT89S52单片机。
3.根据权利要求1所述的交通灯控制系统，其特征在于，所述复位电路与单片机电连接；所述复位电路包括电容C3，电阻R1，复位按键，所述电阻R1的一端连接到电源VCC，电阻R1的另一端分别连接到单片机的9脚、复位按键的一端和电容C3的一端，复位按键的另一端和电容C3的另一端分别连接到电源VCC。
4.根据权利要求1所述的交通灯控制系统，其特征在于，所述时钟电路均与单片机电连接；所述时钟电路包括电容C1、C2和晶振X1，所述电容C1和C2的一端接地，电容C1的一端连接到晶振Y1的一端，电筒C2连接到晶振Y1的另一端，电容C1和晶振Y1的公共端连接到单片机的19脚，电容C2和晶振Y1的公共端连接到单片机的18脚。
5.根据权利要求1所述的交通灯控制系统，其特征在于，所述数码显示模块包括两组，每组包括一个用于显示倒计时的计时数码管和一个用于显示红绿黄灯的LED数码管，所述计时数码管和LED数码管分别与单片机电连接，其中单片机的P0、P2接口分别接南北、东西方向的计时数码管，单片机的P1接口接南北、东西方向上的LED数码管。
6.根据权利要求1所述的交通灯控制系统，其特征在于，所述按键控制模块包括电阻R18、R19和R20，按键K1、K2和K3，电阻R18的一端连接到电源VCC，另一端分别连接到单片机的15脚和按键K3的一端，按键K3的另一端接地；电阻R19的一端连接到电源VCC，另一端分别连接到单片机的13脚和按键K2的一端，按键K2的另一端接地；电阻R20的一端连接到电源VCC，另一端分别连接到单片机的12脚和按键K1的一端，按键K1的另一端接地。
7.根据权利要求1所述的交通灯控制系统，其特征在于，所述电源转换模块包括变压器TRANS，保险丝FUSE1，整流桥BRIDGE，电容C5、C6、C7和C8，稳压芯片LM7805CK和电源转换芯片LM1117-33；变压器TRANS的1脚和2脚接220V电源，变压器TRANS的3脚连接到保险丝FUSE1的一端，险丝FUSE1的另一端连接到整流桥BRIDGE的1脚，变压器TRANS的4脚连接到整流桥BRIDGE的3脚，整流桥BRIDGE的4脚接地，整流桥BRIDGE的2脚连接到稳压芯片LM7805CK的1脚，稳压芯片LM7805CK的1脚分别并联电容C5、C6后接地，稳压芯片LM7805CK的3脚接地，稳压芯片LM7805CK的2脚分别并联电容C7、C8后接地，稳压芯片LM7805CK的2脚、电容C3和C4的公共端输出+5V电源。
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