基于新型规则的可编程交通控制系统.doc

A甲0701 《基于新型规则的可编程交通控制系统》 参赛队员：张小波 范鹏 韩雷 青岛科技大学自动化学院 摘要： 随着社会的发展，人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多道路少我国是13亿人口的大国，到200年，全国的机动车保有量6000万全国公路通车总里程14.3万公里静态比例为：人均车辆越0.5辆，而人均道路只有0.00011公里；每辆车均道路占有量约为0.002公里；且其中90%的道路属于机动车与非机动车和行人混杂。年机动车辆数字还在急剧增加，道路超负荷承载，致使交通事故逐年增加。PLC）的速度快，控制功能强大、结构灵活，集成度高，易扩展各种功能的特点。完成此交通控制系统只需很少的器件和时间。但是举办电子大赛的目的是为了锻炼我们的动手能力，因此我们没有选择使用PLC。 方案三：利用单片机实现整套系统 由于MCS集成了几乎完善的中央处理单元，处理功能强，中央处理单元中集成了方便灵活的专用寄存器，硬件的加、减、乘、除法器和布尔处理机及各种逻辑运算和转移指令，这给提供了极大的便利。微型计算机的主要部件都集成在一块心片上，使得数据传送距离大大缩短，运行速度更可靠性更高，。由于属于芯片化的微型计算机，各功能部件在芯片中的布局和结构达最优化，工作亦相对稳定。因此，测控系统中，使用单片机是最理想的选择。单片机属于典型的嵌入式系统，所以它是低端控制系统最佳器件。的开发环境要求较低，软件资源十分丰富，C系列的单片机，不需要外扩展存储器，就能实现显示、预制状态、动态调节的功能，因而整体结构简单。再加上独立的语音系统就构成了完整的交通控制系统。单片机系统用LED显示倒计数时间和方向箭头，用LCD显示工作模式菜单，由键盘输入设定值或者计算机远程控制。 综合比较以上三种方案，我们选择最后一种。 系统设计 设计要求与整体规划 基础设计要求： 分模块设计每部分电路，要求各模块工作的可靠性好，抗干扰能力强，可扩展余地充足；模块与模块间要求独立性高。 系统规划： 我们将系统设计成可分离单独工作的主控制机与客户端的形式，但是和传统的C/S模式不一样的是，每个终端机可以脱离主控制机而独立工作。即使主控制机停止工作，或者由于某种原因不能正常工作，各终端机也可以照常稳定的工作。各个终端机负责管理路口的多个信号灯（我们只模拟4个方向）。为了方便我们称主控制机为主系统，各个终端机称为子系统。 根据以上的设计思路，控制系统的设计目标如下： 在保证不停机的情况下，允许由用户更改，使子系统进入所有可能的运行状态； （2）在保证不停机的情况下，可以由远程控制机更改，使各个子系统进入所有可能的运行状态。 模块说明： 主控制单片机 主控单片机采用一片Atmel 89C52。根据题目要求，充分利用了单片机灵活控制的优点，发挥其优势功能，采用单片机控制信号灯和语音的播放，提高了系统的灵活性，设置方便。利用单片机产生的时钟信号控制交通信号灯达到控制路口通行时间的效果。 为防止出现程序状态出现跳变或者死机情况，加入X25045看门狗系统。这种做法对于实际上长时间运行在恶劣状况的交通灯控制系统来说是十分必要的。它可以完成自动加载复位，省去人工调整的麻烦，可以做到无人职守。 二、信号显示 对于数字显示及灯控系统，我们使用串行移位寄存器4094。每3片为1组，其中的两个构成数码管的0~99秒的数字提示，第3个来控制信号灯的亮与暗。使用这样4组串行连接，这种布局设计便于我们PCB板的布局和制作，而且能够更形象的模拟出十字路口交通信号灯的分布。 我们采用了必威体育精装版的方向箭头指示灯代替了传统的圆点灯，进一步提醒司机每一时刻可以行驶的方向和等待的时间；人行道上，我们也采用了更加形象的动态小人儿来提示行人此时的人行横道是否允许穿行。静止的红色小人儿表示不能行走，动态步行的绿色小人儿表示可以行走。 三、控制显示 使用液晶显示屏，通过程序实现使控制键成为软键的功能，程序状态可以通过控制键实时控制，液晶屏幕加入菜单功能，根据菜单指示可以方便的完成时间、状态的设定，模式选择，是否自动控制等功能。 具体菜单实现的功能如下： Menu //菜单选择 Set Scheme // 设定某中方案 Set StatusLength // 设定某种状态 GoTo Status //强制到达某中状态 Lock Status // 选择是否锁定目前状态 Set Clock // 设定时钟 下图是菜单的各种不同状态： 五、串行口与计算机通信及计算机控制系统 通过串行口与计算机通信，使计算机可以远程控制实时监控信号灯的状态，从而实现了远程遥控。我们实现了计算机内的对话框式操作界面，通过串行通信协议，可以完全代替键盘和液晶屏控制，平常可以使