基于嵌入式系統(tǒng)的智能交通燈控制系統(tǒng)的設計與論述

邵陽學院信息工程系 重慶幼兒師范高等?？茖W校 莫有印

邵陽學院信息工程系 王少杰 陽 泳

1 系統(tǒng)的方案設計與論證

以AT89S51單片機為主控芯片，信號燈的顯示包括四部分：紅綠黃交通信號燈、LED數(shù)碼管的時間倒計時顯示、車輛待轉(zhuǎn)燈以及人行道紅綠燈的狀態(tài)。對車輛進行檢測時可以將某方向車道下放入磁環(huán)用以檢測車流量數(shù)據(jù)，檢測器定時對車流量進行檢測，規(guī)定正常距離為50m，當在通行過程中道路車輛超過50m，系統(tǒng)則視為該方向交通擁堵。在某一周期內(nèi)定時對車輛進行檢測，將檢測到的模擬數(shù)據(jù)通過AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入單片機判斷，如果檢測到交通屬于擁堵狀態(tài)，則相應方向的倒計時時間會發(fā)生改變。此外，設有緊急控制模式，當交通路口出現(xiàn)事故時，可通過緊急模式疏導交通。系統(tǒng)具體工作原理是：通過51單片機調(diào)整信號燈的狀態(tài)，指揮交通路口車輛的通行，并用LED數(shù)碼管顯示倒計時的時間提醒車輛行人安全通行。系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行交通信號燈狀態(tài)顯示控制，同時將時間數(shù)據(jù)以倒計時方式輸入到LED數(shù)碼管上實時顯示。

2 硬件電路設計

智能交通信號燈控制系統(tǒng)以AT89S51單片機作為核心控制器，其它外圍電路由車流量信息采集模塊、信號處理模塊、交通信號燈顯示模塊及按鍵控制電路組成。

交通燈顯示模塊包括主要包括四種信號燈：紅黃綠信號燈、LED時間倒計時顯示、

人行道紅綠信號燈、待轉(zhuǎn)信號燈。

其中，LED時間倒計時顯示采用兩個四位二進制數(shù)碼管顯示一組數(shù)字的方式，可實現(xiàn)00—99秒的時間顯示，四個方向需要8個數(shù)碼管同時顯示。

紅黃綠信號燈采用PROTUES中的元件TRAFFIC LIGHTS顯示，四個TRAFFIC LIGHTS即可滿足四個方向的紅綠藍信號燈顯示。

人行道的信號燈則采用紅、綠兩種類型的發(fā)光二極管實現(xiàn)，當某方向的紅綠黃信號燈為綠色通行狀態(tài)時，該方向的人行道信號燈綠燈亮。

左轉(zhuǎn)信號燈位于紅綠黃信號燈的左側(cè)，東西南北方向各有一個左轉(zhuǎn)信號燈，當某方向紅燈時間顯示倒計時結束的一小段時間，左轉(zhuǎn)信號燈會點亮疏導左轉(zhuǎn)車輛有秩序通行。系統(tǒng)總體硬件電路如圖1所示。

3 程序設計

主程序中需要了解到實時交通情況，如各個方向的紅綠燈狀態(tài)，通行方向的倒計時時間，采集到的車流量，然后對現(xiàn)場擁堵情況分程度作出相應調(diào)整，以保證交通通行順暢。系統(tǒng)先對資源進行初始化,打開定時器中斷，外部中斷使能功能，當系統(tǒng)自動運行時定時器開始工作倒計時并由單片機記錄具體時間由LED數(shù)碼管顯示出來，并對東西南北方向的紅綠黃信號燈按照時間規(guī)律自動循環(huán)亮滅。當主程序中檢測到某方向車流量異常時，便記錄車流量等級和相應方向的倒計時時間以作出相應調(diào)整，如果十路口出現(xiàn)交通事故則需要執(zhí)行緊急模式。

4 系統(tǒng)仿真與測試

圖1

根據(jù)設計要求，測試智能交通控制系統(tǒng)的基本功能，包括東西南北方向紅綠燈是否顯示準確、數(shù)碼管時間倒計時顯示是否穩(wěn)定、系統(tǒng)是否能根據(jù)車流量的大小自動調(diào)整紅綠燈的時間等。電路系統(tǒng)包括四大模塊，單片機最小系統(tǒng)模塊、交通燈模塊、自動控制模塊、緊急控制模塊，顯示部分集中于交通燈模塊。

5 總結

本次交通燈智能控制系統(tǒng)的設計的主要難點在于對時間的控制，由于沒有用到時鐘芯片，需要使用到單片機的定時器中斷來計時，而十字路口時間是連續(xù)性的，也就是說中斷程序要一直運行，這就讓其他程序執(zhí)行起來很困難，尤其是設計要求中的第二個要求是根據(jù)車流量自動調(diào)整交通路口的時間來疏導交通，于是如何在定時器不斷中斷的情況下檢測車流量進行AD轉(zhuǎn)換再自動調(diào)整時間是非常困難的。在程序設計時，經(jīng)過多次修改最后采用在中斷程序中檢測流量再自動調(diào)整時間的方案，這種方案容易使程序跑飛，所以中斷程序中使用了許多開關語句減少其在中斷運行的時間。

[1]余發(fā)山.單片機原理及應用技術.中國礦業(yè)大學,2002.

[2]普家.數(shù)字電位器及其應用電路[J].電器時代,2001,7.