城市十字路口交通灯控制系统的PLC程序设计
南宁职业技术学院学报
垃
年第 卷 第 期
基于 单片机的交通灯控制系统设计与模拟
孙 晓艳
无锡职业技术学院 工业中心 , 江苏 无锡
【摘 要 】 单片机的交通灯控制系统由 单片机 、 键盘 、 倒计时 、 交通灯显示等模块
组成 。 系统除基本交通灯功能外 , 还具有通行时问手动设 、 可倒计时显示 、 急车强行通过 、 交通
异常状况到别盈处摇停担关功能。 实脸证 明该系统能够简单 、 经济 、 有效地硫导交通 , 提高交通路
口 的通行 能力 。
【关扭词 】单片机 倒计时 急车强通控制 异常状况判别及处理
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近 年来随着机动车辆发展迅速 , 给城市交通
带来巨大压力 , 城镇道路建设由于历史等
各种原因相对滞后 , 特别是街道各十字路
倒计时显示通行时间 , 并有急车强行通过 、 交通异常
状况判别及处理等功能 , 该系统具有设计周期短 、 可
靠性高 、 维护方便 、 使用简单等优点 。
口 , 更是成为交通 网中通行能力 的 “ 隘 口 ” 和交通事
故的 “ 多发源 ” 。 为保证交通安全 , 防止交通阻塞 , 使
城市交通井然有序 , 交通信号灯在大多数城市得到
了广泛应用 。 传统的交通信号灯控制一般采用 电子
线路和继电器控制 , 结构复杂 , 可靠性低 , 故障率
高 , 因此研究计算机与 自动控制技术 , 设计新型 的
交通灯控制系统 , 对缓解交通阻塞 , 提高畅通率具
有十分现实的意义 。 以下通过介绍一种基于
的交通灯控制系统 , 东西 、 南北 的通行时间可调 , 能
交通灯控制需求分析
按照 中小城镇交通控制的需要 , 用单片机实现
正 常交通 的时序和急车强行通过两种控制方式 , 并
通过传感器与单片机完成对交通异常状况判别及处
理 的功能 。
正 常时序控 制
系统工作时 , 先南北红灯亮 , 同时东西绿灯亮 ,
收稿 日期 】 一 肠 一
【作者简介 孙晓艳 一 , 女 , 湖北襄樊人 , 无锡职业技术学院讲师 , 南京航空航天大学 拼 级机械电子专业硕士研究生 , 主要从事电气技
术教学与研究 。
妙
? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
孙晓艳 甚于 单片机 的交通灯控制系统设计与模拟
该信号灯点亮时间由键盘设定 设定范围为
, 系统受启动开关控制 , 按下键盘上 键后 ,
系统开始工作 , 同时点亮时间进行倒计时显示 。 时
间减为 时 , 南北红和东西绿灯熄灭 , 两方向的
黄灯同时点亮 , 并维持 。 倒计时显示又减为
时 , 南北绿灯亮 , 同时东西红灯亮 , 维持时间仍由
键盘设定 。 当倒计时显示又减为 时 , 开始第二
周期的动作 , 以后周而复始的循环 。 系统还设定了
修改键 , 在任何时候可根据实际情况重新修订信
号灯点亮时间 , 按下 键后 , 倒计时显示熄灭 , 等
待重新输人新的设定时间 。 正 常控制时序见 主程
序流程 图所示 。
息车强 行通过拉制
急车强通信号受急车强通 开关控制 , 无急车
时 , 信号灯按正常时序控制 。 有急车来时 , 将急车
强通开关按下 , 不管原来信号灯的状态如何 , 一律
强制让两方向的红灯点亮 , 禁止其它车辆通行 , 使
急车放行 。
交通异常状况利 别及处理 等功 能
在十字路 口 经常出现 的一种交通异常状况是
一方向的车辆过多发生 阻塞 , 而另一 方 向的车辆
却很稀少 , 这时正 常的信号灯时序会使交通状况
更加恶化 。 本系统可 由传感器根据外界实 际情况
来进行对信号灯 的控制 , 当传感器检测到一道有
车而另一道无车时 , 将自动启动交通异常状况处理
方式 , 强制有车车道放行 , 无车车道然后放行 。
比 倒计时显示模块和键盘控制模块 由单片机外
接接 口控制 急车强行通过模块和交通异常状况处
理模块以外部中断方式进人 。
各模块设计
单片机最小应用系统及接 口 电路
单片机选择 芯片 , 它是 公司推出
的采用 工艺制造 的双列直插 式芯
片 。 其片内有 拙 可编程 的程序存储器 、 具有
个字节的片内 、 具有 条可编程的 端 口
线 、 具有 个 位的可编程定时 计数器 、 有 个
中断源和一个全双工 串行通信口 , 最高工作频率可
达 , 完全可 以满足本系统的需要 。 对交通灯
的控制主要用其中的计数器定时来完成 , 一方面要
完成对各模块的控制 , 另一方面也要协调好各模块
的时序及 口 线冲突问题 。
本系统扩展 了一块 公司生产的可 编程输
人输出接 口 芯片 , 它具有 个 位的并行
口 , 有三种工作方式 , 使用灵活 , 通用性强 , 很适宜作
为单片机与多种外围设备连接时的中间接口 电路 如
图 所示 。
系统的硬件设计
慈抹设计系统葱框酬 如困 解杀
圈
其中 , 单片机最小系统为系统的主控制器 , 用
以控制其他模块协调工作 交通灯模块用 以显示
各车道的通行情况 红灯表示该车道禁止通行 , 绿
灯表示该车道允许通行 , 黄灯为中间过渡时间
圈
键盘控制模块
整 个键 盘 控制模 块 由 的 口 控
制 。 包括数字键 一 、 系统启动键 及通行时间修
改键 , 可手动设置和在线修改通行时间 , 具有灵
活的特性 。
交通灯显示模块
整个交通 灯显示模块 由 的 口 控制 ,
以 个发光二极管模拟双 向十字路 口 的红 、 黄 、 绿
灯 , 该电路含 数据锁存器 和限流电阻 ,
可使交通灯正 常工作 如图 , , 所示 。
妙
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南宁职业技术学院学报
,
年第 卷 第 期
辆通过的情况 , 直接将 信号接至 引脚 , 通
过外部中断方式进行处理 如图 所示 。
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圈
由于我们所需要 的传感器信号只要表征车辆
在一定的位置上停留的时间长度 , 所 以传感器系统
可采用低成本的 一 型压 电式传感器 ,
为每一 车道距离十字路 口 远 的地 段安装
条 , 传感器并列相距为 , 将传感器信号输出端用
电缆与单片机的模拟接 口 连接 。 本系统用按键 、
模拟两车道 的检测信号 , 当 、 为高电平 不
按按键 时 , 表示有车 , 当 、 为低电平 按下按
键 时 , 表示无车 。 、 相同时属于正常情况 , 、
不相同时属于一道有车另一道无车的情况 , 依
此产生 中断 。
系统的软件设计
比 倒计时显示模块
单片机从定时数据区取得延时时间后 , 由定时
器 功 控制延时 , 然后从 的 口送显示码 , 从
的 口送位选码 , 在两个数码管上动态扫描
显示剩余时间 。
急车强行通过 、 交通异常状况判别及处
理模块
用按键 模拟紧急车辆通过开关 , 当 为高
电平时 , 属正 常情况 当 为低电平时 , 属紧急车
全部控制程序分为三个模块 主程序 显示控
制 、 键盘处理等子程序 定时 、 紧急情况处理等中断
处理程序 。
主程序完成堆栈初始化 , 初始化 , 初始
化 , 对定时数据区和显示缓冲区初始化 , 开中断 , 然
后 循环 调 用 显 示 子 程 序 和 键盘处理子程序等工
作 。 其流程图见 图 所示 。
显示控制子程序中 , 通过 接 口 轮
流将显示缓冲区 中两位 码送 显示器显示
流程图略 。
键盘处理子程序中 , 通过 口 扫描 ,
确定是否有键按下 , 根据键值跳转到数字键和功能
键处理程序 流程 图略 。
针双钧 的中断处理程序 , 当定时 时间到
时 , 修改显示缓冲区 内容 , 实现倒计时功能 流程
图略 。
吵
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孙晓艳 基于 单片机的交通灯控制系统设计与模拟
?
开开 始始
一一 示 冲 区 初始化 、 堆权 拍 针初始化 、 开中断断
侧侧 用 班 位 子 粗序皿托 ””””
,, 用 , ‘ 子 , , , ,
示 冲 区 内容左移一一
个个单元 , 断 吸宇 湘
单单元 中中
开开 始始
关关 中断断
压压 悦 保 护 现 场场
开开 中断断
主主 灯 从 红 灯灯
主主 红 灯 从 灯灯
芍芍 特 枯 雍雍
圈
急车强行通过 中断程序 , 强制让两方向的红
灯点亮 , 禁止其它车辆通行 , 使急车放行 , 其流
程 图见 图 所示 。
交通异常状况判别及处理 , 强制有车车道放行
, 无车车道然后放行 , 其流程 图见 图 所示 。
急车强行通过 中断程序流程 图
本系统的软件系统很大 , 全部采用汇编语言编
写 , 已直接下载到单片机仿真调试 , 通过 自下到上
的方法 , 单独调好每一个模块 , 最后完成了完整 的
系统调试 。
由于充分利用 了 单片机 , 提高了系统的
可靠性和稳定性 , 硬件控制电路简单 , 系统体积小 ,
调试和维护方便 , 软件部分可根据具体情况修改程
序中的参数 , 能通过键盘和传感器实时监控灵活控
制两车道 的通行时间 , 应用了外部中断 , 使紧急车
能及时顺利通过 , 对灵活有效地利用交通灯控制行
车安全 、 车辆分流 、 减少交通事故的发生有一定的
实际意 义 。 在实践 中交通灯可用 型 号较大 的指示
灯 , 传感器部分也较容易实现 , 本系统今后 还要做
进一步完善 , 如左 、 右转向的检测 , 手控时间调节 ,
摄像机交通监控的控制 、 语音提示功能等 。
〔参考文献
圈
交通异常状况判别及处理中断程序流程 图
徐爱均 , 彭秀华 单片机 高级语言编程
与 卜 应用 实践【 北 京 电子工 业 出版社 ,
深圳市计算机行业协会 年全 国单片机与嵌入
式 系统学术 交流会论文 集【 北 京 北 京航 空航天
大 学出版社 , 〔资任编辑 曾广套 】
【责任 校对 罗杰文
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城市十字路口交通灯控制系统的PLC程序设计
