一种多功能交通灯系统技术方案

本发明专利技术提供一种多功能交通灯系统，包括单片机MCU模块、信号灯显示模块、按键控制模块、工作模式切换模块、车流量监测模块、异常检测及处理模块，其中，车流量监测模块用于对各个方向通过的车辆进行统计，将统计数据传入单片机MCU模块进行处理，生成倒计时时间，用于实时改变信号灯的延时时间。本发明专利技术所提供的多功能交通灯系统能够通过检测车流量来控制信号灯延时时间，可以有效提高车辆通行效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及交通信号设备
，具体而言涉及一种多功能交通灯系统。
技术介绍
自机械扳手式信号灯发源于英国以来，交通灯已经成为十字路口协助人们管理交通、缓解车辆拥堵最常见和最高效的设备。传统的十字路口交通灯系统需要根据城市路段的交通状况预先设计交通灯的延时，实时性很差，需要不断地统计交通状况进行延时调整。并且对于大型城市来说，车流量在各个时间段以及各个方向的区别很大。传统的交通灯系统越来越难适应当前交通在高峰时段、同一车流方向聚集大量待通行车辆的需求。因此，设计一个可以通过检测车流量来控制信号灯变化时间的交通灯系统来协助车辆通行的需求迫在眉睫。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种多功能交通灯系统，所述多功能交通灯系统包括单片机MCU模块、信号灯显示模块、按键控制模块、工作模式切换模块、车流量监测模块、异常检测及处理模块，其中，车流量监测模块对各个方向通过的车辆进行统计，将统计数据传入所述单片机MCU模块进行处理，生成倒计时时间，用于实时改变信号灯的延时时间。根据本专利技术的一个实施例，其中，单片机MCU模块包括STC89C51或STC89C52型号的单片机。根据本专利技术的一个实施例，其中，单片机MCU模块包括两个22pF电容，晶振频率为11.0592MHz，用于得到9600波特率和19200波特率。根据本专利技术的一个实施例，其中，信号灯模块包括4个8段LED数码管、12个LED灯以及数码管位选。根据本专利技术的一个实施例，其中，信号灯模块与所属单片机MCU之间连接有上拉电阻，用于提高所述单片机MCU模块的输出电流。根据本专利技术的一个实施例，其中，按键控制模块包括6个以独立键盘方式连接到所述单片机MCU模块的轻触式按键，其中，第一、第二、第三和第四按键分别用于设置倒计时的时间，时间加、时间减、切换方向和确定；第五按键用于设置系统的夜间模式和禁行模式；第六按键用于控制显示车流量监测结果和查看当前四个方向的通行时间。根据本专利技术的一个实施例，其中，按键控制模块明采用软件延时方法去除按键机械抖动时间，或使用专用电路、芯片消除抖动。根据本专利技术的一个实施例，其中，车流量监测模块采用E18-D50NK型号红外传感器，无遮挡时，信号输出高电平为5V，有遮挡时输出电平为0V，用于对车流量数据进行统计。根据本专利技术的一个实施例，其中，车流量监测模块电路中包括大于等于1K的上拉电阻。根据本专利技术的一个实施例，其中，异常检测及处理模块包括TMB12A05型号的蜂鸣器。本专利技术所提供的多功能交通灯系统能够通过检测车流量来控制信号灯延时时间，可以有效提高车辆通行效率。除了具有基本交通灯的功能外，还可以手动设置允许车辆驶过路口的具体时间，并且若有车辆闯红灯或者发生交通意外等非正常状况，系统能够做出及时处理。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1示出了多功能交通灯系统的结构示意图；图2示出了单片机最小系统的连接图；图3示出了信号灯显示模块的电路图；图4示出了按键控制模块的电路图；图5示出了按键控制模块的流程图；图6车流量监测模块的红外传感器原理图；图7示出了异常检测及处理模块的蜂鸣器报警电路图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。图1示出了多功能交通灯系统的结构示意图。100为单片机MCU模块，用于控制外围电路实现系统功能。101为信号灯显示模块，用于点亮信号灯，并显示倒计时。102为按键控制模块，用于控制向单片机输入信号并进行手动控制。103为工作模式切换模块，用于手动控制。104为车流量监测模块，用于通过红外线扫描采集通行车辆数据。105为异常检测及处理模块，用于检测十字路口是否有异常事故发生。图2示出了单片机最小系统的连接图。单片机最小系统主要是由单片机、复位电路、晶振电路组成。单片机有较高的集成度、设计的系统更稳定，因体型小便于生产便携式产品，容易构成各种规模的应用系统。特别的，本专利技术所使用的单片机可以采用STC89C51或STC89C52型号。STC89C51/STC89C52共有40个引脚，主要引脚为单片机的32个I/O口，分别为P0、P1、P2、P34组I/O口，这些接口可用于在单片机外拓展各种功能的数字或模拟电路。特别的，本专利技术所使用的晶振频率为11.0592MHz，电容选择两个22pF的电容，从而在串口通信时，可以有效得到9600波特率和19200波特率。使用较高频率的晶振，单片机可以更有效更快速的处理数据，但高速运行会增加系统消耗，并导致系统稳定性的下降。本专利技术在综合考虑效率和功耗的基础上，选择9600波特率和19200波特率。特别的，本专利技术在单片机外围电路中使用复位电路，主要用于单片机在运行的过程中，如果程序进入死循环中或者出现不可控情况时，将单片机恢复到初始状态。图3示出了信号灯显示模块的电路图。在本专利技术的多功能交通灯系统中，单片机接收数据进行处理生成信号灯点亮的时间，然后通过I/O口控制数码管进行倒计时。信号灯显示模块主要由4个8段LED数码管和12个LED灯构成，12个LED灯分三种颜色，即红黄绿对应红绿灯中的三色，每种颜色有4个，东西南北每个方向有3个三色灯。东西方向的两个红色信号灯与单片机的P2.3口相连，绿色信号灯与P2.1相连，黄色信号灯则与P2.2连接在一起；南北方向的两个红色信号灯与单片机的P2.6口相连，绿色信号灯与P2.4相连，黄色信号灯则与P2.3连接在一起。特别的，本系统共用到4个两位数码管，分别置于东西南北四个方向，用来显示车辆的可通行时间。由于单片机I/O输出的电流太小，不易点亮数码管，因此P0口与数码管相连时，需要加上一排上拉电阻提高输出电流，低电平有效。本系统的数码管位选连接在P1口，给低电平有效，用于控制相应方向的数码管。应当说明的是，同一水平方向上的信号灯和数码管的计时数据是一致的。初始时，LED灯点亮的时间和数码管倒计时时间可以由按键进行手动设置，接着可以由单片机处理车流量检测模块反馈的数据后进行实时设置。图4示出了按键控制模块的电路图。特别的，相对于矩阵键盘复杂的连接方式，由于单片机的32个I/O能满足系统设计的需求，因此本专利技术选用独立键盘连接方式。特别的，本专利技术采用采用四个引脚的轻触式按键，每两个是相通的，一般将按键的斜对角接入电路中。本专利技术采用软件延时的方法去除案件的机械抖动时间，另外，也可以采用专门的电路或者芯片消除抖动。图5示出了按键控制模块的流程图。单片机MCU系统进入开启状态时，能够通过按键向单片机输入信号，并且，可以由按键进行手动设置LED灯点亮的时间和数码管倒计时时间。本专利技术用到6个轻触式按键。其中4个按键用来设置倒计时的时间，时间加、时间减、切换方向和确定分别对应这4个按键本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能交通灯系统，其特征在于，所述多功能交通灯系统包括单片机MCU模块、信号灯显示模块、按键控制模块、工作模式切换模块、车流量监测模块、异常检测及处理模块，其中，所述车流量监测模块对各个方向通过的车辆进行统计，将统计数据传入所述单片机MCU模块进行处理，生成倒计时时间，用于实时改变信号灯的延时时间。

【技术特征摘要】
1.一种多功能交通灯系统，其特征在于，所述多功能交通灯系统包括单片机MCU模块、信号灯显示模块、按键控制模块、工作模式切换模块、车流量监测模块、异常检测及处理模块，其中，所述车流量监测模块对各个方向通过的车辆进行统计，将统计数据传入所述单片机MCU模块进行处理，生成倒计时时间，用于实时改变信号灯的延时时间。2.如权利要求1所述的多功能交通灯系统，其特征在于，所述单片机MCU模块包括STC89C51或STC89C52型号的单片机。3.如权利要求2所述的多功能交通灯系统，其特征在于，所述单片机MCU模块包括两个22pF电容，晶振频率为11.0592MHz，用于得到9600波特率和19200波特率。4.如权利要求1所述的多功能交通灯系统，其特征在于，所述信号灯模块包括4个8段LED数码管、12个LED灯以及数码管位选。5.如权利要求4所述的多功能交通灯系统，其特征在于，所述信号灯模块与所属单片机MCU之间连接有上拉电阻，用于提高所...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾相平，庄立运，朱静，常波，杨松，安晶，王帅，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32