2021年基于PROTEUS的智能交通燈設(shè)計(jì)與仿現(xiàn)論文

基于Proteus的智能交通燈設(shè)計(jì)與仿現(xiàn)論文基于Proteus的智能交通燈設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)論文交通燈有兩種，給機(jī)動(dòng)車看的叫機(jī)動(dòng)車燈，通常指由紅、黃、綠（綠為藍(lán)綠）三種顏色燈組成用來指揮交通通行的—燈。給行人看的叫人行橫道燈，通常指由紅、綠（綠為藍(lán)綠）二種顏色燈組成用來指揮交通通行的—燈，紅燈停，綠燈行。下而是為你帶來的基于Proteus的智能交通燈設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)，歡迎閱讀。摘要：針對(duì)現(xiàn)實(shí)中越來越嚴(yán)重的城市交通擁堵現(xiàn)象，文章介紹了一種十字路—通—燈智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了正常時(shí)段交通—燈的輪換，解決了十字路口車輛的正常行駛；并可通過外部中斷或手動(dòng)設(shè)置解決一些緊急—或由于某方向車道車流量不均衡所造成的十字路—通資源浪費(fèi)或堵塞問題。通過在ProteusV7.8仿真平臺(tái)中運(yùn)行，系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可靠性。關(guān)鍵詞：Proteus；智能交通燈；仿真實(shí)驗(yàn)隨著現(xiàn)代化—的快速發(fā)展，城市車輛大幅度增加，交通擁擠、道路阻塞、車輛通行緩慢等問題受到了人們極大的 特別是早晚交通高峰時(shí)的十字路口，因此智能交通控制就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的交通燈控制，是根據(jù)一定時(shí)間段的各車道車流量的調(diào)查而分配出的相對(duì)合理的固定周期換燈的控制方式，不管是車流高峰還是低谷；也有一些交通燈能根據(jù)簡(jiǎn)單劃分的時(shí)間段來調(diào)整時(shí)間，但控制起來不是很靈活，這使得城市車流的調(diào)節(jié)不能達(dá)到最優(yōu)，經(jīng)常出現(xiàn)通行時(shí)間與車流量不相適應(yīng)的情況，特別是特定時(shí)間的十字路口，會(huì)出現(xiàn)某一方向車輛早己通行完，而另一方向車輛排隊(duì)等綠燈的情況［1］。本文介紹的是一種采用8086CPU和8259中斷控制器配以7段數(shù)碼管設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的十字路口智能交通燈控制系統(tǒng)，其能根據(jù)實(shí)時(shí)車流量對(duì)路口的綠燈時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，大大加強(qiáng)了其靈活性和實(shí)時(shí)性，并通過Proteus仿真軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了仿真。本文以十字路口單行車輛通行為研究對(duì)象，東南西北四個(gè)方向?qū)?yīng)路口都設(shè)綠、紅、黃三色圓燈—（東西為一向，南北為一向），正常工作狀態(tài)見表1,具體控制思想如下：（1）車輛流量的.采集；（2）分析計(jì)算停止車輛排隊(duì)長(zhǎng)度，計(jì)算車流量比值，以1為基值判斷雙方車流量大小；（3）車輛輸岀量確認(rèn)，根據(jù)各個(gè)方向車輛排隊(duì)長(zhǎng)度給定每個(gè)路口的紅、綠燈時(shí)間值；（4）根據(jù)比值，增減另一方向車輛紅、綠燈時(shí)長(zhǎng)；（5）以3秒鐘為單位，最大變化不超過18秒；（6）檢測(cè)采用每周期循環(huán)一次，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)—燈的智能控制。按照此思想，系統(tǒng)主要包括6個(gè)模塊，如圖1所示。以8086CPU為主控制器，控制其他模塊協(xié)調(diào)工作。其中—燈模塊顯示各車道的通行情況；數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)模塊顯示—燈燃亮?xí)r間；闖紅燈—模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛違規(guī)行為；緊急通行模塊用于處理非正常通行，以外部中斷方式控制［2］；時(shí)間手動(dòng)設(shè)置模塊以通過鍵盤進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置，增加人為的可控性，用于在緊急狀態(tài)下，通過設(shè)置所有燈變?yōu)榧t燈以避免自動(dòng)故障和意外發(fā)生。Proteus仿真平臺(tái)簡(jiǎn)介。Proteus是英國(guó)Lab nterelectronics公司研發(fā)的多功能EDA軟件，其由ISIS原理圖與仿真軟件包和ARES布線軟件包組成，是目前世界上唯一將電路仿真、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)。ProteusV7.5SP3以上的版木中增加了對(duì)8086CPU及相關(guān)接口芯片的仿真功能。另外，Proteus還提供有示波器、邏輯分析儀、—發(fā)生器、交直流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端等很多虛擬儀器，是一個(gè)全開放性的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，相當(dāng)于一個(gè)設(shè)備齊全的綜合性實(shí)驗(yàn)室。本文介紹所使用的為ProteusV7.8軟件。Proteus木身未提供8086編譯器，而是通過添加外部代碼編譯器，將編寫好的源程序加入工程，編譯并生成可執(zhí)行程序。木文介紹的采用EMU8086提供的編譯環(huán)境進(jìn)行程序的編寫和匯編。EMU8086是一可在Windows環(huán)境下運(yùn)行的8086CPU匯編真軟件，其集成了文本器、編譯器、反編譯器、真調(diào)試、虛擬設(shè)備和驅(qū)動(dòng)器為一體。Proteus僅支持8086最小模式，8086模型可直接加載BIN、和EXE格式的文件到內(nèi)部RAM中，不需要DOS,而且允許對(duì)Microsoft(Codeview)和Borland格式中包含了調(diào)試通過的程序可以進(jìn)行源程序或反匯編后的調(diào)試，因此源碼匯編和鏈接過程的參數(shù)相當(dāng)重要［3］?！獰綦娐吩O(shè)計(jì)?！獰艚M由紅、黃、綠三色燈組成，4組共12盞燈，其亮滅及閃爍方式與十字路口的紅、黃、綠燈同步，由8255A芯片的A口通過方式0控制6個(gè)開關(guān)量(12盞燈)；七段數(shù)碼管采用共陰極接法，由8255A芯片的B口通過方式0輸出控制，其中低四位控制個(gè)位顯示，高四位控制十位顯示。8259中斷控制器的IR0接8253的0UT2,實(shí)現(xiàn)對(duì)于緊急情況的外部中斷處理。譬如控制紅綠—燈，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)車道通行、另一車道禁行，同時(shí)熄滅所有的數(shù)碼管；或者遇有某方向路段忙時(shí)，—燈的燃亮?xí)r間可根據(jù)車流量情況設(shè)置時(shí)間。軟件設(shè)計(jì)。程序主要包括“jjsj”和“zcsj”兩個(gè)子程序。系統(tǒng)正常運(yùn)行都在執(zhí)行“zcsj”子程序，初始化十字路口的交通—燈狀態(tài)及燃亮?xí)r間，啟動(dòng)8253定時(shí)器數(shù)碼管開始倒計(jì)時(shí)。在倒計(jì)時(shí)期間，當(dāng)遇有某方向車輛特別多或遇忙等其他緊急情況時(shí)，通過外部中斷請(qǐng)求執(zhí)行“jjsj”子程序模塊。綠燈倒計(jì)時(shí)完畢后，轉(zhuǎn)換黃色—燈，持續(xù)到規(guī)定時(shí)間后，東西和南北方向路口—燈互換，如此一直循環(huán)運(yùn)行［4］。程序設(shè)計(jì)流程如圖2所示。8255A初始化。從圖3所示的硬件原理圖得知，8255A芯片的片選端連接在74HC154譯碼器的輸出端,74HC154的4個(gè)引腳D、C、B、A分別與鎖存器74LS273輸岀的A12、All、A10、A9相連，當(dāng)A12、All、A10、A9=0001時(shí)8255A有效,所以8255A的4個(gè)端口地址分別為0200H、0202H、0204H、0206H；初始化方式選擇控制字為—H（A、B口方式0輸出，C口方式0輸入）。實(shí)際問題處理。①定時(shí)時(shí)間的動(dòng)態(tài)調(diào)整。定時(shí)時(shí)間設(shè)計(jì)為倒計(jì)時(shí)，用兩位七段數(shù)碼管顯示，倒計(jì)時(shí)小于等于5秒時(shí)黃燈每0.5秒亮和滅切換一次，倒計(jì)時(shí)顯示0秒時(shí)兩個(gè)方向的紅色燈和綠色燈切換。定時(shí)時(shí)間可以通過軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整。方法為：將8253A計(jì)數(shù)器0工作在方式2,CLK0接2MHZ的時(shí)鐘頻率，設(shè)一計(jì)數(shù)初值（假設(shè)為2000）,OUTO接CLK1,8253計(jì)數(shù)器1工作在方式0,設(shè)一計(jì)數(shù)初值（假設(shè)為500）,則0UT1的輸岀頻率為：2MHZ/2000/500二2HZ脈沖，相應(yīng)周期為0.5秒。根據(jù)實(shí)際路況，通過改變計(jì)數(shù)初值可調(diào)整倒計(jì)時(shí)間。②時(shí)間差異。Proteus中利用8253A表示的時(shí)間和真實(shí)時(shí)間有差異，設(shè)定的時(shí)間比實(shí)際時(shí)間要長(zhǎng)很多。所以，在仿真實(shí)驗(yàn)中為了看到與實(shí)際相符的交通燈變化，本應(yīng)是0.5秒的時(shí)間需在源程序中將延時(shí)時(shí)間設(shè)置為0.25秒，這樣運(yùn)行起來更貼近實(shí)際［5,6］。仿真效果。如圖4所示為東西路口綠燈燃亮，南北路口紅燈燃亮倒計(jì)時(shí)運(yùn)行在18秒時(shí)的仿真結(jié)果圖。本系統(tǒng)以8086CPU為核心，程序調(diào)試階段采用EMU86進(jìn)行在線編程及修改，設(shè)計(jì)的交通燈可控制十字路口的車輛及行人的交通管理，采用3個(gè)7段數(shù)碼管，可以直觀地顯示紅綠燈的開放和關(guān)閉時(shí)間。實(shí)際交通中的每個(gè)路口不完全一樣，所以交通燈顯示也沒有固定規(guī)則，通常會(huì)根據(jù)具體情況設(shè)置相應(yīng)的程序。由于Proteus沒有提供箭頭標(biāo)志，本系統(tǒng)按單行道設(shè)計(jì)，指示燈不是專門的箭頭指向燈，只是紅、黃、綠三色圓燈—燈，所以系統(tǒng)只考慮并實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的十字路—通行駛，即紅燈亮?xí)r不能直行也不能左轉(zhuǎn)，但可以右轉(zhuǎn)；綠燈亮?xí)r，直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)都可以，當(dāng)遇有某方向車輛多或其他緊急情況時(shí)，通過中斷可加以靈活性控制［7］。另外，系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)了十字路口基本的交通燈控制基礎(chǔ)上，還引用了外部中斷技術(shù)和時(shí)間手動(dòng)設(shè)置，這可避免因無序和搶行等無控制原因造成的不必要阻塞甚至癱瘓情況發(fā)生。Proteus從V8版木開始支持ARM/Cortex-M3,這樣，將會(huì)給交通燈系統(tǒng)增添更多現(xiàn)代化功能。［1］李萍.基于AT—S51的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真［J］.電子設(shè)計(jì)工程,xx,22(01):190-193.王維松，等.十字路口智能交通燈控制系統(tǒng)的FPGA實(shí)現(xiàn)[J].電子科技,xx,25(9):37-39,44.顧暉，陳越，梁惺彥，等.微機(jī)原理與接口技術(shù)-基于8086和Proteus仿真[M].北京:電子工業(yè)出版社,xx：110-135周靈彬，任開杰.基于Proteus的電路與PCB設(shè)計(jì)[M].北京：電子