单片机的交通信号灯的设计.docVIP

漯河食品职业学院 毕业设计（论文） 交通信号灯控制系统的设计及仿真分析 学生姓名： 扈亚伦 所学专业： 机电一体化 学 号： 110602526 指导老师： 郑 艳 2014年3月 18日 摘 要 随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要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，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。为此，通过我应用所学的知识设计了一套交通灯控制电路的方案。交通灯的控制系统主要由计时电路、主控电路、信号灯转换器、脉冲信号发生器组成：控制系统计时电路主控电路信号灯转换器脉冲信号发生器为了解决车和路的矛盾，常用的有两种方法：一是控制需求，最直接的办法就是限制车辆的增加；二是增加供给，也就是修路。但是这两个办法都有其局限性。我国汽车工业正处在起步阶段，限制车辆的增加不是解决问题的好方法。而采取增加供给，即大量修路在资源、环境矛盾越来越突出的今天，有限的源和财力以及环境的压力，也将受到限制。这就需要依靠除限制需求和提供道路设施之外的其他方法来满足日益增长的交通需求。交通系统正是解决这一矛盾的途径之一研究城市交通信号控制系统具有相当的学术价值和实用价值适应未来的城市交通的发展从长远来看该研究具有巨大的现实意义 2）状态译码器：按照状态控制器所处的状态，通过状态译码器分别驱动点亮相应的信号灯，指挥主、支干道的行人和车辆。 3）秒脉冲发生器：产生整个定时系统的时基脉冲，确保整个电路同步工作和实现定时控制。 4）减法计数器：通过减法计数器对秒脉冲作减计数，完成计时任务，达到控制每一种工作状态持续时间的目的。减法计数器的回零脉冲使状态控制器完成状态转换，同时状态译码器根据系统下一个工作状态，决定计数器下一次减法计数的初始值。 第二章 状态控制器设计 2.1状态分析 首先分析十字路口交通信号灯工作的实际各种可能状态。因主干道和支干道各有 3种灯(红、绿、黄)，它们在正常工作时，亮灯的组合只有4种可能。 1）设开始时主干道通行，支干道不通行，这种情况下主绿灯和支红灯亮，持续时间为30s。 2）30s后，主干道停车，支干道仍不通行，这种情况下主黄灯亮，支红灯闪烁，持续时间为5s。 3）5s后，主干道不通行，支干道通行，这种情况下主红灯和支绿灯亮，持续时间为20s。 4）20s后，主干道仍不通行，支干道停车，这种情况下主红灯闪烁，支黄灯亮，持续时间为5s。5s后又回到第一种情况，如此循环反复。 因此，主控制电路有4种状态，设这4种状态依次用S0(主绿灯亮，支红灯亮)、 S1(主黄灯亮，支红灯闪烁)、S2 (主红灯亮，支绿灯亮)、S3（主红灯闪烁，支黄灯壳)表示[4]，其状态编码及状态转换图如图2-1所示： 图2-1 信号灯工作顺序流程图 4组编码对应4种状态，显然这是一个 2位二进制计数器的输出状态，故可采用多种中规模集成计数器来实现。本设计采用CD4029连接成二进制加法计数器构成状态控制器。 2.2 CD4029的引脚图及引脚功能 CD4029 为 4位可预置二进制/十进制可逆计数器。它的引脚图如图2-2所示。该计数器可进行二进制加/减计数或BCD十进制加/减计数操作，两种计数方式均有超前进位功能；B/D端为高电平时，进行二进制计数；B/D端为低电平时，进行十进制计数。U/ D为高电平时，为加计数器；反之，为减计数器。为计数控制器。因此CD4029 的计数选择有4 种，分别由U/D(上数/下数)及B/D(二进制/十进制)两脚来控制 图2-2 CD4029的引脚图 1.U/D=1，B/D=1；则为上数二进计数，其计数值由0000 到1111，总共有16 种状态，也就是十进制的0 到15。2.U/D=1，B/D=0；则为上数十进计数，其计数值由0000 到1001 为止，只有10 种状态，换句话说就是BCD 计数的0 到9，详如时序图所示。3.U/D=0，B/D=1；则为下数二进计数，其计数值