单片机交通灯课程设计报告_2.doc

PAGE 19 实验题目：平面交叉口多时段多相位交通信号灯控制器设计 一、实验功能要求： 1、交通信号灯控制器为两相位（基本部分），可设置为三相位或四相位，设 有平峰时段、早高峰时段、午间高峰时段和夜间时段四个时段，时段的起止时间可以根据交通工程相关课程的知识确定； 2、通过键盘进行相位、时段设定，设置相应的信号周期、绿灯时间等，黄闪设定为三秒，闪三次；时间单位：秒； 3、具有红绿灯倒计时功能； 4、具有紧急车辆优先功能，设紧急车辆通过十字路口需要5秒，若此时为红灯，则转为绿灯，倒计时5秒，让紧急车辆通过；若此时为绿灯，则判断剩余的时间是否够紧急车辆通过，若不足，则延长够5秒让紧急车辆通过；遥控或按键输入紧急车辆到达信息。 5、具有公交优先通行功能（选做）； 6、具有绿冲突检测功能（选作）。 二、实验方案设计： 1、时段设计 早高峰时段：8:00--9:00 午间高峰时段：11:00--13：00 夜间时段：22:00--4:00 正常时段：9:00--11:00、13:00--22:00、4:00--8:00 2、设计方案功能： 交通灯四相位多时段控制，交通灯控制分别为东西直行绿灯、南北红灯，东西左转绿灯、南北红灯，东西黄闪、南北红灯，东西红灯、南北直行绿灯，东西红灯、南北左转绿灯，东西红灯、南北黄闪共六中状态。 可以对灯的时间进行倒计时显示。倒计时显示可以提醒驾驶员在信号灯灯色发生改变的时间、在“通过”和 “停止”两者间作出合适的选择。驾驶员和行人普遍都愿意选择有倒计时显示的信号控制方式，并且认为有倒计时显示的路口更安全。倒计时显示是用来减少驾驶员在信号灯色改变的关键时刻做出复杂判断的1种方法，它可以提醒驾驶员灯色发生改变的时间，帮助驾驶员在“停止”和“通过”两者间作出合适的选择 。 可以进行实时时间与交通灯显示时间的转换，到达早高峰或午间高峰等特定时期进行自动转换。 可以根据实际情况对周期或绿灯时间进行更改，方便灵活。 在紧急事件发生时，可以对紧急事件进行妥善处理。例如东西方向绿灯，有紧急车辆要通过时，判断绿灯时间是否够5秒，够5秒不做操作；不够5秒时，延长到5秒，让紧急车辆通过。如果东西方向是红灯，有紧急车辆通过时，让东西、南北方向都变成红灯，让紧急车辆通过。　 夜间模式所有数码管显示0黄灯亮0.6s熄灭0.4s（周期为1s）以此循环不停闪烁以提醒司机朋友注意安全。 三、理论知识积累 1、中断原理 本系统主要使用了外部中断，中断信号有引脚INT0和INT1输入，低电平有效，CPU每个时钟周期都会检测INT0和INT1上的信号，8051允许外部中断以电平方式或负边沿方式两种中断方式输入中断请求信号，可由用户通过设置TCON中IT0和IT1位的状态来实现。以IT0为例，IT0=0，为电平触发方式，IT0=1，为负边沿触发方式，本设计采用电平方式，IE0为其中断标志位，有中断信号则置位，中断服务子程序响应后，IE0自动清零。IE中的EA为允许中断的总控制位，为1开启，EX0为外部中断允许控制位，为1开启。 在优先级的允许下，一旦有外部中断信号产生，单片机CPU首先保护断点，PC值进栈，然后执行相应的中断服务子程序，执行完后，用RETI指令返回，此时CPU会从堆栈中取保存的断点地址，送回PC，程序再正常执行。 2、根据《交通工程原理》计算配时参数 根据TRRL配时方法的基本原理，信号配时参数可按如下公式计算。 1)最佳周期时长 Co=1.5L+5/1-Y 式中：L——信号总损失时间； Y——流量比总和。 2）信号总损失时间 L= QUOTE 式中：L——启动损失时间，应实测，当无实测时间时可取3s； A——黄灯时长，可定为3s； I——绿灯间隔时间（s）； k——一个周期内的绿灯间隔数。 3）绿灯间隔时间 I=z/u+t 式中：z——停止线到冲突点距离（m）； u——车辆在进口道上的行驶车速（m/s）； t——车辆制动时间（s）。 当计算绿灯时间间隔时间I3s时，配以黄灯时间3s；当I3s时，其中3s配以黄灯时间，其余时间配以红灯。 4）流量比总和 流量比总和，按下式计算。 Y= QUOTE (Y=0.9) 式中：Y——组成周期的全部信号相位的各个最大流量比y值之和； j——一个周期内的相位数； y——第j相的流量比； q——设计交通量（pcu/h）； S——计算饱和流量（pcu/h）。 当计算的Y值大于0.9时