基于单片机的车辆闯红灯监控系统论文.doc

基于单片机的车辆闯红灯监控系统设计报告 报告人： 班级： 日期：2011/12/2 一、任务：设计并制作一台车辆闯红灯监控机。 二、要求： 1．基本要求 （1）用红、黄、绿三种灯显示三种状态。 （2）具有交通灯的所有功能，平时指挥车辆通行。 （3）当有车辆闯红灯时发出声、光报警（用玩具车测试）。 （4）可任意设定各种灯计时时间，两位数码管最大99秒；平时显示倒计时。 (5) 可人工干预强制执行某一通道通行。 2．发挥部分 1、具有自动拍照功能，当有车辆闯红灯时自动拍照（图像可在电视或其他屏幕显示）。 2、具有智能调度功能，当侦测某一通道繁忙另一通道空闲时，能自动调整红绿灯时间。 3、当有紧急通行车辆（如消防车、救护车、警车）要求通过时，能自动开通该通道而关闭另一通道。 4、其他 三、方案选取： 用红、黄、绿三种灯显示三种状态，只需在每个路口各安一盏红、黄、绿led；要具有交通灯的所有功能，平时能正常指挥交通，就必须能够正常疏散每个通道的车辆，如果按先主通道后从道的疏散方式，中间转换状态有交叉，很多细节处理起来会麻烦，故选用按通道疏散，即四个通道按顺序轮流疏散，这样简化许多问题；要实现车辆闯红灯时，有声光报警，只要同时判断该通道是否处于禁止通行状态，以及是否收到由于车辆闯红灯时产生的信号；可任意设定各种灯计时时间，即实现外部与单片机的沟通，故采用中断方式进行设定；可人工强制某一通道通行，也是通过外部中断控制；对于发挥部分，首先第一功能从成本上、技术上首先否定；要实现智能调整红绿灯时间，可用红外对管对车流量进行采集信息，交与单片机处理，但是需要太多的红外对管，且考虑到单片机引脚的问题，该功能的实现给予放弃；当有紧急车辆通过时，可以产生一个信号，通过外部中断进行控制，需要红外对管、单片机引脚不多，可实现；其他功能，可实现通道通行状态转换时，有声音提示，当外部有人工强制某一通道通行或者紧急车辆要求通过时，以不同的频率声光提示等。 综上，从设计成本与实用性综合考虑，所设计的系统要实现基本要求中的所有功能，并实现发挥部分的第三、第四功能(由红灯转换成绿灯时，声音提示；人工干预强制执行某一通道或紧急车辆要求通过时时，各灯分别以不同的频率闪烁及声音提示；)。 四、理论分析与计算： 首先，利用单片机的P0口驱动四个路口共8个数码管，采用动态扫描方式进行显示，各数码管a~g端并联，公共端作片选端。本设计采用共阴数码管。由于需要限流，故在片选端串接一个小电阻，通过该电阻的电流是各段led电流的总和，故电阻不能过大，否则分到各段的电流很小，数码管灰度不够，该电阻一般选取10Ohm。又因为P0口内部无上拉电阻，故需要在外部接上拉电阻，选择1K的排阻作上拉电阻。 然后利用单片机的P1的0~2口经过74HC138译码器译码后连接数码管的片选端，即可实现数码管的动态扫描。 单片机的P2口用于控制各通道的led。总共需要控制4x3=12个led，故可通过74LS139译码后连接led，一块139芯片有两片2—4译码器，两块139芯片共8个输入端于单片机相连，共16个输出端与12个led相连，其他四个输出端与各通道的蜂鸣器相连。这便实现对led状态的控制以及通道转换时的声音提示。74LS139输出是低电平有效，故led采用共阳的接法，同时需要限流，可像数码管一样在公共端串接一个10Ohm的电阻即可。 P1口的3~5脚，通过74ls148编码器后于8个开关相连，分别表示八个数码管，开关按下，输入译码管为低电平，断开则为高电平。P1的6脚接一个开关，表示当修改数值时是加还是减，断开时为高，闭合为低。外部中断1脚接按键开关，摁下时为低电平。该中断源采用下降沿中断方式，当按键摁下，单片机判断8个开关经编码后的信息，同时判断加/减状态，对某一数码管的计时时间进行修改。当某一数码管被选中，相应的指示灯亮起，故与开关连接的上拉电阻选用510Ohm。这便实现外部可任意设定各灯计时时间的修改功能。 单片机的10、11、17脚经过74LS148编码器与各中断源相连，这里所指的中断源是实现人工强制通行（一下简称人工）的4个中断源和紧急（一下简称紧急）车辆要求通行的4个中断源，它们需低电平有效。人工中断有开关控制，闭合时为低电平，故采用上拉电阻，选取10k电阻。紧急中断由红外接收管控制，当其接收到紧急车辆发来的有效信号，输出低电平。编码器的EO端接P1的7脚，同时各中断源通过与门相与后连接外部中断0引脚，该中断设定为下降沿中断。另在各个路口设设置红外接收管，输出通过与门相与后与单片机的16脚相连。15脚与74HC138的6脚输出使能端相连。当中断源产生中断信号时，单片机使74HC138输出无效，数码管熄灭，同时单片机收到编码后的信息，判断是人工中断还是紧急中断，