基于新型规则的可编程交通控制系统设计
发布时间：2010-11-9 20:49
发布者：techshare
|
本系统由单片机系统、键盘、LCD显示、交通灯演示系统组成。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能。 系统除基本交通灯功能外，还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、语音提示、LCD信息显示、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。 一 方案设计与论证： 1 电源提供方案 为使模块稳定工作，须有可靠电源。我们考虑了两种电源方案 方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。 方案二：采用单片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。 综上所述，我们选择第二种方案。 2 显示界面方案 该系统要求完成倒计时、信息提示等功能。基于上述原因，我们考虑了三种方案： 方案一：完全采用LCD显示。这种方案只显示有限的符号和数码字苻，无法胜任题目要求。 方案二：完全采用点阵式LCD显示。这种方案实现复杂，且须完成大量的软件工作；但功能强大，可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等。 方案三：采用LED与点阵LCD相结合的方法因为设计既要求倒计时数字输出，又要求有汉字信息提示及图形输出等，为方便观看并考虑到现实情况，用LED与LCD分别显示时间与提示信息。这种方案既满足系统功能要求，又减少了系统实现的复杂度。 权衡利弊，第三种方案可互补一二方案的优缺，我们决定采用方案三以实现系统的显示功能。 3 输入方案： 题目要求系统能手动设灯亮时间、紧急情况处理，我们讨论了两种方案： 方案一:采用8155扩展I/O口及键盘，显示等。该方案的优点是： 使用灵活可编程，并且有RAM,及计数器。若用该方案，可提供较多I/O口,但操作起来稍显复杂。 方案二： 采用ZLG7289来控制键盘及数码管显示。由于7289是串行控制方式，有专用的命令字，控制起来简单，且占用较少口线。其电路图如图（1）。 由于该系统对于交通灯及LCD的控制，只用单片机本身的I/O口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用，故选择方案二。  8155与单片机接口 4 交通灯演示方案： 采用在面板上焊接三色发光二极管模拟交通红绿灯，以发光二极管拼出小人状（并闪烁）/箭头状作为人行提示/左右转提示，简单明了；且实现简单，清晰明了。 二．系统设计 1 总体设计 ⑴系统总框图如下：   ⑵模块说明 ※ 1键盘控制电路：2×8键盘，由单片机外接ZLG7289控制。 ※ 2单片机最小系统：系统的主控制器，用以控制其他模块协调工作。 ※ 3 LCD显示模块：用以显示提示信息，如天气、路况等，接口电路简单，由单片机控制。 ※ 4 LED显示（倒计时）模块：由单片机外接ZLG7289控制，经排线与交通灯演示模块相连，用以显示交通灯倒计时时间。 ※ 5 控制接口电路：用于连接单片机系统与交通灯演示模块，该电路含74ls139(二四译码器)、74ls373（数据锁存器），可使交通灯正常工作。 ※ 6交通灯演示模块:演示系统的工作情况。该模块主要由发光二极管构成 ※ 7语音提示模块：采用现成的2532-120单段录放板（可录音及重复播放），用以完成语音提示。 ⑶交通灯各状态说明： 交通灯在通常工作条件中有五种状态：绿灯＋人行道（S1）;绿灯＋右转（S2）；黄灯（S3）;红灯＋左转（S4）;红灯（S5）五种状态。 *状态说明： (S1)绿灯＋人行道：车辆前行；行人可通过人行道； (S2)绿灯＋右转：车辆可向前、向右行驶。 (S3)黄灯：过渡状态。 (S4)红灯＋左转：车辆向左行驶；但不能前行。 (S5)红灯：禁止通行与转弯。 注：红黄绿等均为前行方向的信号指示灯，济南较大路口均为此种设计，只是左转、人行无红灯指示。 *状态图:  *真值表：（注：R、G、Y、L、Rt、M分别表示红灯、绿灯、黄灯、左转、右转、人行道灯）  本系统还设计了应急况处理；在紧急情况下，设置交通灯状态为： 保留: 北 西 东 南 ※ 全红：东南西北所有方向禁止通行。 ※ 南北红、东西绿：南北方向禁行；东西方向通行。 ※ 东西红、南北绿：东西方向禁行；南北方向通行。 2 各模块设计： (1).单片机及键盘控制模块 单片机采用89C52，其中有8K程存可用。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。 键盘采用7289串行控制，其电路图如图（1）所示。共采用8个按键：数字键0-9，时间设置键，回车键，紧急情况控制键，模式转换键，手动控制键及恢复键。时间设置可分别设计各方向的通行时间，其设置的时间应符合以下公式： Tr1=Tg2+Ty2+Tl2+Tl1 Tg1=Tm1+Trt1 Tr2=Tg1+Ty1+Tl1+Tl2 Tg2=Tm2+Trt2 模式转换功能为根据交通状况切换到预先设定好的通行时间模式，或切换回原来模式。手动控制为手动控制各个方向的通行时间，具有灵活的特性。恢复键是从紧急状态或手动控制状态返回正常状态。  图（1） （2）.LCD和LED显示模块 LED用来实现倒计时功能，可直接从7289的接口上接过来。其控制较为简单。 LCD用来显示提示信息及在时间设置时的提示功能。其电路图如图（2）所示。  图（2） （3）交通灯演示模块 交通灯用发光二极管代替，因为P2口过一段时间后其值会发生变化，故采用P2口加锁存器和P3口一起来控制。其电路图如图（3）。  图3 3 软件系统： ※ 流程图 如图所示  三．调试 根据方案设计的要求，调试过程共分三大部分：硬件调试、软件调试和软硬联调。 1 硬件调试： ⑴ 交通灯演示电路的调试：交通灯模块由多个发光二极管组成，接线繁琐，极易出错。检查二极管无故障、导线无断线、连线接头无互相搭联后可先写一个软件调试程序，依次检查东南西北方向的指示灯（发光二极管）是否点亮；若未点亮，则可能是连线接错。根据灯的亮灭情况依次查找直到电路正常工作为止。 ⑵ 倒计时电路调试：倒计时电路主要有数码管组成。当交通灯程序写好后，倒计时的显示可与最小系统板上两组数码管显示比较（系统板上的这两组数码管用以检查倒计时工作情况）。若倒计时电路中有数码管不亮，检查数码管是否良好、数码管连线是否良好。依次检查，直至倒计时电路正常工作。 ⑶语音提示电路的调试：本系统采用现成的语音板。语音板上电后若不能工作，可将录音板首先复位，然后录音，再重放。依上操作，直到语音板正常工作。 ⑷其它电路的调试主要看接口以及连线是否正确。依次检查，直到正常工作。 2 软件调试 本系统的软件系统很大，全部采用汇编语言编写，除语法与逻辑差错外，当确认程序没问题时，直接下载到单片机仿真调试。采取自下到上的方法，单独调好每一个模块，最后完成一个完整的系统调试。 3 软硬联调 系统做好后，进行系统的完整调试。 （1）.初始化后，两个方向通行时间完全相等。Tr1=Tr2=19s Tg1=Tg2=12s,Ty1=Ty2=2s,Tl1=Tl2=5s,Trt1=Trt2=4s,Tm1=Tm2=8s 各灯运行及倒计时情况良好。 （2）.按模式转换键后，按预先装入的模式2进行工作： （3）.按设置键后，进行时间设置： 完成后，会按重新设置的时间进行。 （4）.按紧急预案键后，先出现全红状态，再按一下该键，又出现一方通行状态，再按，则另一方通行。如此循环。 按手动控制键后，进行手动控制，每按一次，灯会转到下一个状态。 按恢复键对上两者进行恢复到正常状态。 |
网友评论