本城市道口交通燈控制系統(tǒng)模型采用單片機(jī)作為主控制器，用于十字路口的車輛及行人的交通管理，每個(gè)方向具有左拐、右拐、直行、及行人4種通行指示燈，計(jì)時(shí)牌顯示路口通行轉(zhuǎn)換剩余時(shí)間，在出現(xiàn)緊急情況時(shí)可由交警手動(dòng)實(shí)現(xiàn)全路口車輛禁行而行人通行的狀態(tài)。另外，在特種車輛如119、120通過(guò)路口時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)轉(zhuǎn)為特種車輛放行，其他車輛及行人禁止通行的狀態(tài)，15s后系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)正常管理。還有盲人提示音、45s與15s通行管理轉(zhuǎn)換等功能。
1 硬件系統(tǒng)
1.1 硬件系統(tǒng)介紹
本電路系統(tǒng)采用的控制器是單片機(jī)AT89C52。P0口通過(guò)74HC244驅(qū)動(dòng)，控制數(shù)碼管顯示(通行方向和倒計(jì)時(shí)的時(shí)間)；P1口控制東西方向直行、左拐、右拐和行人的紅綠燈的亮滅；P2口南北方向直行、左拐、右拐和行人的亮滅；P3.3用于當(dāng)特殊車輛經(jīng)過(guò)時(shí)紅外的接收，從而控制所有車輛和行人禁行，方便特殊車輛的經(jīng)過(guò)；P3.7用于當(dāng)緊急情況出現(xiàn)時(shí)，交警按下緊急處理鍵，所有行人通行，車輛禁止；增加手動(dòng)復(fù)位電路和自激震蕩器起振等功能。硬件電路系統(tǒng)總體框圖如圖1。
1.2 交通燈輸出控制模塊
道口交通燈指示采用高亮度紅綠雙色發(fā)光二極管，左拐、右拐、直行及行人各一個(gè)。當(dāng)發(fā)光電流為6mA時(shí)，按公式R=(5-1.8)/0.006計(jì)算，限流電阻應(yīng)為510Ω。由于南北通行時(shí)雙向指示牌相同，因此每個(gè)端口應(yīng)具有12mA的吸收電流能力。另外，人行道口按4個(gè)燈算需24mA的吸收電流。在單片機(jī)的輸出口需接驅(qū)動(dòng)電路74HC244，以保護(hù)單片機(jī)的輸出端口。圖2為道口指示燈電路圖。
1.3 特種車輛自動(dòng)通行控制模塊
十字路口交通燈在特種車輛到來(lái)時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉所有綠燈，讓特種車輛通行。設(shè)計(jì)中采用紅外線發(fā)生器作為特種車的發(fā)射器，使用實(shí)時(shí)中斷來(lái)響應(yīng)特種車的通行要求。紅外接收器采用一體化紅外接收器，具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。當(dāng)按下KEY鍵時(shí)，觸發(fā)8050三極管導(dǎo)通，紅外發(fā)射電路接通，紅外發(fā)射管發(fā)射950nm的紅外光，當(dāng)紅外接收管接收信號(hào)，輸出低電平，也就是P3.3端口為低電平，系統(tǒng)進(jìn)入紅外中斷功能程序。圖3為紅外發(fā)射與接收電路。
1.4 盲人提示音電路
為了方便盲人過(guò)人行道，可使盲人提示音電路與人行道通行控制燈綠燈相同步。盲人提示音采用蜂鳴器。由于蜂鳴器工作需要較大的電流，增加一個(gè)三極管功率放大器8550，以提供蜂鳴器足夠大的電流。其盲人提示音電路如圖4所示。
2 軟件設(shè)計(jì)
2.1 主程序
系統(tǒng)主程序主要負(fù)責(zé)總體程序管理功能，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換設(shè)定。由于采用動(dòng)態(tài)掃描方式顯示時(shí)間，因此主程序大部分時(shí)間要調(diào)用掃描顯示程序。主程序之前先初始化序之前先初始化，然后掃描單片機(jī)各個(gè)端口，判斷P3.7口緊急情況按鍵是否按下，如果按下則跳出主程序進(jìn)入緊急情況處理程序，執(zhí)行完緊急情況處理程序后重新回到主程序；同理，判斷P3.3是否接收到紅外發(fā)射，如果接收到了，則進(jìn)入特殊車輛經(jīng)過(guò)處理程序，執(zhí)行完后回到主程序；否則就執(zhí)行主程序。在執(zhí)行主程序的期間要不停地進(jìn)行掃描、判斷和處理。其主程序流程圖5所示。
2.2 緊急情況手動(dòng)按鍵程序
當(dāng)?shù)揽诔霈F(xiàn)緊急情況時(shí)，比如現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生車禍、有不法份子發(fā)生暴動(dòng)等等，此時(shí)交通交給交警來(lái)控制，由交警按下硬件電路圖里的KEY鍵，P3.7就為低電平有效，系統(tǒng)進(jìn)入緊急情況手動(dòng)按鍵程序。關(guān)定時(shí)器TD，開定時(shí)器T1，行人指示燈全綠，10s到計(jì)時(shí)開始，左拐、右拐和直行指示燈全紅。所有東西和南北方向的行人通行，其他各路車輛禁止。當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)到5s的時(shí)候，盲人提示音開始，盲人提示音每隔0.5s響一次，一直到10s倒計(jì)時(shí)結(jié)束。10s倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，定時(shí)器T1關(guān)閉，定時(shí)器TD重新開啟，交通恢復(fù)正常，該功能的程序流程圖如圖6所示。
2.3 倒計(jì)時(shí)定時(shí)器T0的中斷程序
定時(shí)器T0中斷程序是本系統(tǒng)最基本的功能程序，是實(shí)現(xiàn)東西方向和南北方向倒計(jì)時(shí)的設(shè)置。定時(shí)器T0的中斷程序流程圖如圖7所示。
2.4 紅外中斷1服務(wù)程序
當(dāng)有特種車輛經(jīng)過(guò)時(shí)，車中發(fā)射紅外線信號(hào)，其信號(hào)被道口控制板上的接收器接收，并輸出一個(gè)低電平觸發(fā)中斷1。外中斷1處理程序流程如圖8所示。
3 結(jié)束語(yǔ)
利用單片機(jī)作為控制芯片，與外圍電路構(gòu)成智能交通控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)該系統(tǒng)不僅具有普通交通燈的功能，還人性化設(shè)計(jì)了特種車輛自動(dòng)通行和盲人提示音功能，以及緊急情況處理等功能。