一种温湿度感应配时交通灯的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种温湿度感应配时交通灯，包括单片机处理器，单片机处理器分别电路连接时钟芯片、温湿度传感器交通灯模块、液晶时间显示屏和按键模块。本实用新型的有益效果是利用温湿度传感器，检测判定当前季节及天气，调整交通灯时间分配。
【专利说明】一种温湿度感应配时交通灯
【技术领域】
[0001]本实用新型属于道路交通设备【技术领域】，涉及一种温湿度感应配时交通灯。
【背景技术】
[0002]交通拥堵在许多城市中己经成为普遍现象。随着社会和经济的发展，原有的道路、交通标志、标线等，已经无法满足现代交通的需求，现在的交通标志、标线、设施等已经不符合现代交通的需要。造成此现象的原因多种多样，占道经营、占道停车、无证驾车、酒后驾车、违反交通信号、不按规定车道行驶、不依次排队等违反交通法规的违章现象也很多，交通专家认为这也是造成交通拥堵的重要原因。一个城市交通瘫痪的临界点是机动车通行时速公里，例如昆明市城区目前的机动车通行时速是10公里，昆明市的交通已经近乎瘫痪。因此研究交通灯如何合理控制交通显得特别重要。
[0003]目前使用的交通灯大多数为定时、定模式的交通灯，不能进行交互，只能以固定的分配时间运行这样的特点也大大地阻碍了交通的正常运行，降低了车流量的通过率。
[0004]在中国，城市交通普遍存在以下四个方面的问题一是城市面积已由改革开放前的几十平方公里扩大到现在的上百平方公里甚至上千平方公里。随着新城市建设、规划的逐步实施，城市面积还将继续扩大，同时大量务工人员仍源源不断地拥入城市。二是城市范围扩大了，交警警力却没有同步增加，过去确定的警力编制己不能适应新形势发展的需要。三是省级交通管理部门将一些公路下放给市级管理，使管理范围进一步增大。公路长度不断增加，伴随着交通设施跟不上。四是机动车保有量不断加大，从事各类经济活动人数的增加直接导致物流和车流的增加。限制车辆出行，不是解决交通拥堵的根本办法，只有找到堵车的根本原因，正确处理，才能够真正地解决交通拥堵。瓶颈、交叉、不能各行其道，是交通拥堵的根本原因。目前交通拥堵已成为市民反应最强烈、意见最大的问题之一。传统的办法一般使用两种方法来解决交通拥堵问题。第一是拓宽现有的公共交通道路、修建高质量高等级公路、在城市中修建新公路，第二就是充分利用我们现有的交通资源，通过现代高科技手段、嵌入式系统、神经网络系统等使其在一定道路的基础上发挥出更高的运转效率。
[0005]目前使用的交通灯大多数为定时、定模式的交通灯，不能进行交互，只能以固定的分配时间运行这样的特点也大大地阻碍了交通的正常运行，降低了车流量的通过率。
[0006]而目前智能技术的发展非常迅速，已经应用到许多领域，如自动控制、模糊控制、神经网络、神经计算机、、遗传算法等。因此将智能控制技术引入到交通领域，研究一种高效的智能交通控制系统是十分必要的。但是这样一来必然形成一个庞大的系统，使用智能系统对交通进行全面的控制是非常理想的状态根据我们国家的实际情况在很多的中、小城市是无法支付这样的开支和维护需要的经费的。
[0007]目前先进的交通灯控制系统进行了分析，得出它的巨额的资金投资不可能适用于我们的中、小城市的交通系统而现在流行的模糊算法控制单交叉口虽然解决了很多的偶发问题，但是其可靠性不高，每个交通灯必须安装超声波探测等，使得在实际应用中增加了成本和维护工作量。本身交警部门就不可能对其系统的正常运行增加警力来维护，那么寻求一种价格便宜、运行稳定、升级简单的系统就成了大家的共识
[0008]目前使用的交通灯大多数为定时、定模式的交通灯，不能进行交互，只能以固定的分配时间运行这样的特点也大大地阻碍了交通的正常运行，降低了车流量的通过率。将智能控制技术价格高，维护经费高。本实用新型为单片机控制系统，成本低、施工方便、易维护的特点提供了广大的市场空间，单片机控制系统也更适合一个中、小城市的需求。
实用新型内容
[0009]本实用新型的目的在于提供一种温湿度感应配时交通灯，解决了现有的交通灯红绿灯信号控制电路功能单一，红绿灯时间不能随天气和气候变化的问题。
[0010]本实用新型所采用的技术方案是包括单片机处理器，单片机处理器分别电路连接时钟芯片、温湿度传感器交通灯模块、液晶时间显示屏和按键模块。
[0011]进一步，所述单片机处理器芯片型号为AT89C51 ;所述时钟芯片型号为DS1302 ;所述温湿度传感器芯片型号为SHTll ;所述液晶时间显示屏芯片型号为LM016L ;所述按键模块采用4与门电路芯片AND_4。
[0012]进一步，所述AT89C51芯片中:XTAL1管脚与晶振Xl的一端、电容Cl的一端连接在一起，XTAL2管脚与晶振Xl的另一端、电容C2的一端连接在一起，电容Cl和电容C2的另一端接地，RST管脚与电阻Rl的一端、电容C3的一端连接在一起，电阻Rl的另一端接地，电容C3的另一端连接外部VCC电源，EA管脚连接外部VCC电源，Pl.0管脚连接DS1302的I/O管脚，Pl.1管脚连接所述DS1302的SCLK管脚，Pl.2管脚连接DS1302的RST管脚，Pl.5管脚连接所述LMO16L的RS管脚，Pl.6管脚连接LMO16L的RW管脚，Pl.7管脚连接LMO16L的E管脚，P0.0管脚连接RPl的管脚2，P0.1管脚连接RPl的管脚3，P0.2管脚连接RPl的管脚4，P0.3管脚连接RPl的管脚5，P0.4管脚连接RPl的管脚6，P0.5管脚连接RPl的管脚7，RPl的管脚I至管脚7分别与交通灯连接，P2.0管脚连接LM016L的DO管脚，P2.1管脚连接LM016L的Dl管脚，P2.2管脚连接LM016L的D2管脚，P2.3管脚连接LM016L的D3管脚，P2.4管脚连接LMO16L的D4管脚，P2.5管脚连接LMO16L的D5管脚，P2.6管脚连接LM016L的D6管脚，P2.7管脚连接LM016L的D7管脚，P3.0管脚连接所述SHTll的SCK管脚，P3.1管脚连接SHTll的DATA管脚，P3.2管脚连接所述AND_4的输入管脚，P3.4管脚、P3.5管脚、P3.6管脚、P3.7管脚分别连接AND_4的四个输出管脚，AND_4的四个输出管脚还分别连接开关K1、开关K2、开关K3和开关K4的一端，开关K1、开关K2、开关K3和开关K4的另一端接地，DS1302的VCC2管脚连接外部VCC电源、DS1302的VCCl管脚接地，DS1302的Xl管脚连接晶振X2的一端、晶振X2的另一端连接DS1302的X2管脚。
[0013]本实用新型的有益效果是利用温湿度传感器，检测判定当前季节及天气，调整交通灯时间分配。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型交通灯模块电路图；
[0015]图2是本实用新型一种温湿度感应配时交通灯核心处理器小系统电路结构示意图；
[0016]图3是本实用新型交通灯电路原理图；
[0017]图4是本实用新型时间调整显不屏电路原理图。
[0018]图中，1.单片机处理器，2.时钟芯片，3.温湿度传感器，4.交通灯模块，5.液晶时间显示屏，6.按键模块。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0020]以交通流量为例，由于天气不同及时间段不同，同一个交叉路口的实际交通流量不同。本交通灯系统通过单片机控制，由计算机语言编程，通过温湿度传感器检测当前的温度及湿度，同时进行时间的计时。下雨时，检测到湿度较大，可根据湿度值进行交通红绿灯时间的调整。同时，根据时间段，冬夏季日夜时间长度不同，可自动设置白天及晚上红绿灯不同时间。系统包括单片机及最小系统，温湿度传感器，时钟芯片及交通灯Led显示部分。
[0021]如图1所示，本实用新型包括单片机处理器1，单片机处理器I分别电路连接时钟芯片2、温湿度传感器3交通灯模块4、液晶时间显示屏5和按键模块6。
[0022]如图2所示为单片机最小系统电路原理图，包括所述单片机处理器I芯片型号为AT89C51 ;所述时钟芯片2型号为DS1302 ;所述温湿度传感器3芯片型号为SHTll ;如图3所示为交通灯模块4电路原理图；如图4所示为液晶时间显示屏5电路原理图,所述液晶时间显示屏5芯片型号为LM016L，所述按键模块6采用4与门电路芯片AND_4。
[0023]AT89C51芯片中:XTAL1管脚与晶振Xl的一端、电容Cl的一端连接在一起，XTAL2管脚与晶振Xl的另一端、电容C2的一端连接在一起，电容Cl和电容C2的另一端接地，RST管脚与电阻Rl的一端、电容C3的一端连接在一起，电阻Rl的另一端接地，电容C3的另一端连接外部VCC电源，EA管脚连接外部VCC电源，Pl.0管脚连接DS1302的I/O管脚，Pl.1管脚连接DS1302的SCLK管脚，Pl.2管脚连接DS1302的RST管脚，Pl.5管脚连接LM016L的RS管脚，Pl.6管脚连接LM016L的RW管脚，Pl.7管脚连接LM016L的E管脚，P0.0管脚连接RPl的管脚2，P0.1管脚连接RPl的管脚3，P0.2管脚连接RPl的管脚4，P0.3管脚连接RPl的管脚5，P0.4管脚连接RPl的管脚6，P0.5管脚连接RPl的管脚7，RPl的管脚I至管脚7分别与交通灯连接，P2.0管脚连接LM016L的DO管脚，P2.1管脚连接LM016L的Dl管脚，P2.2管脚连接LM016L的D2管脚，P2.3管脚连接LM016L的D3管脚，P2.4管脚连接LMO16L的D4管脚，P2.5管脚连接LMO16L的D5管脚，P2.6管脚连接LMO16L的D6管脚，P2.7管脚连接LM016L的D7管脚，P3.0管脚连接SHTll的SCK管脚，P3.1管脚连接SHTll的DATA管脚，P3.2管脚连接AND_4的输入管脚，P3.4管脚、P3.5管脚、P3.6管脚、P3.7管脚分别连接AND_4的四个输出管脚，AND_4的四个输出管脚还分别连接开关K1、开关K2、开关K3和开关K4的一端，开关K1、开关K2、开关K3和开关K4的另一端接地，DS1302的VCC2管脚连接外部VCC电源、DS1302的VCCl管脚接地，DS1302的Xl管脚连接晶振X2的一端、晶振X2的另一端连接DS1302的X2管脚。
[0024]DS1302为时钟芯片2，为单片机AT89C51提供时钟依据。Kl、K2、K3、K4为时间设定按钮，LDCl为液晶时间显示屏5，供调整时间时观测用。AT89C51为51系列单片机，是8位微处理器。SHTll为温湿度传感器3，可检测当前温度，湿度，为单片机提供当前环境参数，用于判定雨雪或冬夏季。Rpl为交通灯连接的上拉电阻模块。通过单片机PO 口控制。为了便于快速测试运行效果，本实用新型可以调短指示灯切换时间，反复按下K1，选择所调节的对象(年月日时分)。Kl为选择，K2为加，K3为减，K4为确定。电容Cl为22pF，电容C2为22pF,电容C3为1uF，晶振Xl为12MHz,晶振X2为32768Hz,电阻Rl为10k。
[0025]AT89C51作为单片机处理器1，实物也可选择STC89C51、STC89C52等系列芯片。DS1302为时钟芯片2，为系统提供当前时间。交通灯通过单片机的PO 口控制。SHTll为温湿度传感器3为系统提供当前温度及湿度值，通过单片机P3.0, P3.1 口连接。
[0026]AT89C51通过读取SHTll检测到的温湿度值，判断当前天气，当湿度过大时可以判定为下雨，从而将红绿灯间隔时间调整延长。同时，AT89C51通过设置及读取DS1302时间，判定当前是白天还是夜间，从而调整交通灯红绿灯间隔时间。
[0027]本实用新型可解决:⑴不同时间段，如上下班高峰期(7:00-9:00,10:00-12:
00,16:00-18:00)，白天夜间交通流量不同。(2)天气变化，出现雨雪天气时，交通流量变化。这种情况，本实用新型可通过传感器及时钟装置根据历史交通流量统计数据，更详细设置相应状态下的定时分配，在交通高峰期及雨雪天气时自动调整交通时间分配，从而更好地解决交通控制问题。
[0028]本实用新型采用多时段控制方案采用科学的配时模型，通过实际的数据加以验证内置了多种运行模式，在启动系统的时候就可以选择实地所需要运行的模式。这要求启动系统的警察要对所管辖的路口非常熟悉，当然也可以在以后重新修改。系统正常使用以后，只需要时不时地重新校对一下时间即可因为我们的DS1302时钟芯片2所产生的时间，在长时间运转以后会出现一点误差。
[0029]交通灯控制系统是依据时间运行的，所以时间参数尤其重要。当程序开始运行的时候就由程序写入当前系统的时间根据时钟芯片具有充电功能，它能不间断地对系统供电，那么如果系统时间没有误差则可以不再设置时间。一般情况下我们需要“黄灯闪烁”功能在23:30至早晨5:30运行，旧间正常状态”功能则是在5:30至23:30这一时间段内，如果没有其他模式运行情况下所执行的模式，“上下班高峰期”功能则是在7:00至8 “30、
11:30至12:30,14:00至15:30,17:30至18:30这四个时段运行。检测雨雪等天气，进入雨雪或季节交通时间配置，当发生湿度大于90%时，判定为降雨天气或冬季夏季，将交通分配时间进行重新调整。
[0030]在中、小城市中可以使用多时段的方式来控制交通灯系统，不但解决了上述问题，还使得交通控制系统的有效性得到大幅度的提升，使交通系统灵活性好、成本低廉、使用简单等优点明显，能够有效地解决上下班高峰期车辆拥堵且排较长的车队，能够有效地解决在过了交通高峰期以后交通信号控制灯存在过长的无效信号问题，能够明显地提高车辆的通行率，更可以使得交通混乱现象得到改善。
[0031]本实用新型具有的功能有:
[0032]1.黄灯闪烁功能:中、小城市夜间车流量很少，一般不必长时间等待。如果不是在夜市繁华的地段，那么在23:30以后车辆都很少，这样就可以利用黄闪功能一方面可提高十字路口的通行率，另一方面车辆不必长时间等待无法通过绿信号，最后还可以起到警示路人、司机注意观察路况小心并减速通过’。当然这样的交通控制方式要注意不能使用在夜市繁华的路口，否则会适得其反了。
[0033]2.上下班高峰期功能:就如前面实地考查调研以后得到的结果，通常在中、小城市的上下班高峰时段也正是学生上学放学的高峰时段，这时交通的压力会特别的大。在主要的交通通道和邻近学校、工业区等的道路，都有大量车流和人流，此时的交通控制信号如果还是按平常状态运行的话，会造成大量的车辆滞留，引起交通混乱和交通拥堵。在这些时段使用这样的功能可以减少停车等待的时间和次数，有效地减小车辆的排队长度，从而大幅度减小交通拥堵的可能性。其做法是将通行周期加长，使单位时间段内的车辆通行量增加。
[0034]3.日间正常状态运行功能:日间正常状态即，白天除了交通高峰期和特殊情况下开启全红灯状态以外的时间段。在这些时间段里中、小城市车流和人流量相对稳定和平均，车流量如果没有偶然事件发生则不会出现车辆拥挤的情况。这一种模式要求对东西、南北方向的车流量分成主路和支路交通灯因为一般情况而言两个方向的车流量不会平均，经常会看到某个方向上的车流量明显要小。
[0035]4.雨雪天气功能:在发生雨雪天气时，交通流量通常会因为天气原因出现变化，这时可根据温湿度传感器判断当前湿度值，在判定为雨雪天气后，进入雨雪天气模式，将交通分配时间调整延长。
[0036]综上所述，本实用新型优点有对不同时间段，交通流量不同，采取上下班高峰、黄灯闪烁等功能模式运行；利用温湿度传感器，检测判定当前季节及天气，调整交通灯时间分配。系统配置简单，成本低廉，维护方便。
[0037]以上所述仅是对本实用新型的较佳实施方式而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种温湿度感应配时交通灯，其特征在于:包括单片机处理器(I)，单片机处理器(I)分别电路连接时钟芯片(2)、温湿度传感器(3)交通灯模块(4)、液晶时间显示屏(5)和按键模块(6)。
2.按照权利要求1所述一种温湿度感应配时交通灯，其特征在于:所述单片机处理器(I)芯片型号为AT89C51 ;所述时钟芯片(2)型号为DS1302 ;所述温湿度传感器(3)芯片型号为SHTll ;所述液晶时间显示屏(5)芯片型号为LM016L ;所述按键模块(6)采用4与门电路芯片AND_4。
3.按照权利要求2所述一种温湿度感应配时交通灯，其特征在于:所述AT89C51芯片中=XTALl管脚与晶振Xl的一端、电容Cl的一端连接在一起，XTAL2管脚与晶振Xl的另一端、电容C2的一端连接在一起，电容Cl和电容C2的另一端接地，RST管脚与电阻Rl的一端、电容C3的一端连接在一起，电阻Rl的另一端接地，电容C3的另一端连接外部VCC电源，EA管脚连接外部VCC电源，Pl.0管脚连接DS1302的I/O管脚，Pl.1管脚连接所述DS1302的SCLK管脚，Pl.2管脚连接DS1302的RST管脚，Pl.5管脚连接所述LM016L的RS管脚，Pl.6管脚连接LM016L的RW管脚，Pl.7管脚连接LM016L的E管脚，P0.0管脚连接RPl的管脚2，P0.1管脚连接RPl的管脚3，P0.2管脚连接RPl的管脚4，P0.3管脚连接RPl的管脚5，P0.4管脚连接RPl的管脚6，P0.5管脚连接RPl的管脚7，RPl的管脚I至管脚7分别与交通灯连接，P2.0管脚连接LM016L的DO管脚，P2.1管脚连接LM016L的Dl管脚，P2.2管脚连接LMO16L的D2管脚，P2.3管脚连接LMO16L的D3管脚，P2.4管脚连接LMO16L的D4管脚，P2.5管脚连接LMO16L的D5管脚，P2.6管脚连接LMO16L的D6管脚，P2.7管脚连接LM016L的D7管脚，P3.0管脚连接所述SHTll的SCK管脚，P3.1管脚连接SHTll的DATA管脚，P3.2管脚连接所述AND_4的输入管脚，P3.4管脚、P3.5管脚、P3.6管脚、P3.7管脚分别连接AND_4的四个输出管脚，AND_4的四个输出管脚还分别连接开关K1、开关K2、开关K3和开关K4的一端，开关K1、开关K2、开关K3和开关K4的另一端接地，DS1302的VCC2管脚连接外部VCC电源、DS1302的VCCl管脚接地，DS1302的Xl管脚连接晶振X2的一端、晶振X2的另一端连接DS1302的X2管脚。
【文档编号】G08G1/095GK203941619SQ201420364202
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】李德路, 张宝军, 侯文宝, 刘志坚, 张刚, 陈宏振, 高喜玲, 苏长满, 徐红梅, 相里梅琴, 谢欢, 高将, 王文杰, 夏如杰, 徐伟 申请人:江苏建筑职业技术学院