基于嵌入式的红绿灯控制系統

简介：
本系统是一款基于嵌入式技术开发的智能交通解决方案，通过实时监控和分析道路流量数据，自动调节信号灯时长，有效缓解交通拥堵，提升道路通行效率。 在交通信号灯的设计领域中,对于城市道路十字路口的管理至关重要。通常情况下,交叉的道路分为主干道与次干道两种类型：其中车流量较大的称为主干道，而相对较小的是次干道。每个方向都设有红、黄和绿三色信号灯来控制车辆通行。 交通信号灯的工作原理是这样的： - 红色表示禁止通行； - 绿色指示可以通行； - 在从绿色转换到红色之前,会先亮起黄色几秒，以确保停车线外的车辆能够停止，并让在线内的快速通过交叉口。 因此，主干道红灯的时间等于次干道绿灯和黄灯时间之总和；同样地，次干道红灯时长也应等同于主干道路绿、黄信号持续时间。 设计这样一套控制系统有多种方法,其中使用微控制器(MCU)是最简单且经济的一种方式。MCU非常适合物理对象的控制任务，并通过编程可以轻松实现上述需求。 在硬件方面，我们首先需要构建一个基本电路来管理红、黄和绿三色灯光的变化。对于城市道路十字路口交通信号灯控制系统的设计方案如表1所示： | 路口街道 | 主干道 | 次干道 | |----------|---------|--------| | 红 | R | r | | 黄 | Y | y | | 绿 | G | g | 根据表1,主干道路的车辆通行时间为30秒，而次干路为20秒；红绿灯转换期间黄灯亮5秒。发光二极管（LED）被用来模拟交通信号灯，并通过控制电路实现开关逻辑：定义低电平表示灭灯，高电平代表点亮。 在软件设计方面,我们需要根据上述设计方案和硬件配置来编写程序代码。该系统将利用实时操作系统RTX51以多任务方式运行，在不同状态之间切换并精确计时。具体来说： - 初始化任务（Task 0）：首先关闭所有LED灯，然后启动主要控制任务； - 控制任务（Task 1）：依据预定的时间表和顺序来改变信号灯的状态。 在编程过程中使用KEIL V7.0软件以及C51高级语言实现。通过调用RTOS函数os_wait(K_IVL,ticks)可以精确地延时，从而保证每个状态保持正确时间长度后再切换到下一阶段。这样循环往复直到系统结束或有新的指令输入。 综上所述,本设计提供了交通信号灯MCU控制系统的设计思路、硬件和软件实现方法。该方案不仅简化了硬件电路设计而且通过引入实时操作系统大大降低了程序复杂度，提高了开发效率及系统的可维护性和扩展性。