智能交通信號燈控制系統(tǒng)設計

陳東升

摘要：該設計介紹的是以單片機為系統(tǒng)主控單元，再將軟件程序載入來單片機內(nèi)來實現(xiàn)交通信號燈的智能化控制。該交通燈控制系統(tǒng)是由STC89C51RC單片機，時鐘電路、復位電路、電源電路構(gòu)成。系統(tǒng)通過數(shù)碼管進行顯示，以紅、黃、綠三種顏色的LED燈作為信號指示，采用倒計時的方式實現(xiàn)，模擬真實的交通環(huán)境。

關鍵詞：STC89C51RC單片機；交通燈；LED

中圖分類號：U491.51 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）10-0017-01

當今社會中交通已然在城市經(jīng)濟發(fā)展中和人民生活的水平中扮演了一個十分重要的角色。但是隨著車輛的增多，道路擁堵已然成為城市通行的一個難題。本課題研究的范圍主要是交通道路上的交叉路口，在交叉路口設置交通信號燈來智能控制車輛的通行。交叉路口一直是一個交通事故頻發(fā)地帶，因此此次的研究范圍主要是交叉路口的交通管理。

1 系統(tǒng)的設計方案

該系統(tǒng)設置在路口來控制東西、南北的倆條行駛車道。當車輛匯集到十字交叉路口時，根據(jù)交通燈的顏色變化來進行通行。系統(tǒng)是用單片機來控制其他器件來進行工作。交通燈是用紅色，綠色，黃色的單色發(fā)光二極管，需要用12個，每三個不同顏色為一組。每一組和一個2位數(shù)碼管組成顯示電路。其工作狀態(tài)是當系統(tǒng)得電以后，電路先進行上電復位，然后開始工作。同時考慮到有一些特殊車輛或者交通意外的發(fā)生，因此也需要設置一些特殊的功能。交通燈控制原理是根據(jù)路口各方向，紅，黃和綠三個顏色的變化來指揮交通，交通規(guī)則規(guī)定：紅燈：停止通行。綠燈：可以通行。黃燈：警示和提醒，如果該車在黃燈閃爍期間，通過了禁止線，那么可以允許該車輛繼續(xù)通行。

2 系統(tǒng)工作原理

單片機對外部設備的控制，本質(zhì)上是通過I/O端口對設備進行控制，單片機的PO口有兩種功能，可以作輸出或者輸入端口，也可以作為數(shù)據(jù)總線。在該系統(tǒng)中P0口輸出要加上拉電阻，單片機的P3.0口到P3.3口連接到數(shù)碼管上。程序下載到STC89C51RC單片機中。在十字路口的四組紅、黃、綠交通燈中，單片機的P1.0、P1.1、P1.2 控制的是“西”方向上的發(fā)光二極管，P1.5、P1.6、P1.7控制的是“東”方向上的發(fā)光二極管，P2.0、P2.1、P2.2控制的是“南”方向上的發(fā)光二極管，P2.5、P2.6、P2.7控制的是“北”方向的發(fā)光二極管。由于單片機工作時是低電平有效，所以電源和端口之間串聯(lián)個限流電阻。同時，數(shù)碼管也需要通過驅(qū)動，由于是共陰極的，所以用P3.0、P3.1連接的是南北方向數(shù)碼管的數(shù)字（十位和個位），P3.2、P3.3連接的是東西方向數(shù)碼管的數(shù)字（十位和個位）。當P3.0～P3.3輸出為低電平時，其相對應控制的位會進入電流，這樣對數(shù)碼管進行驅(qū)動。因此當I/O口輸出為低電平時，數(shù)碼管開始進行時間倒計時，其所控制的發(fā)光二極管亮。

本次交通燈的功能設計是在對實際的交通環(huán)境和要求所定。交通燈系統(tǒng)由單片機作為主控元件，數(shù)碼管和LED為通行時間的顯示模塊，還有特殊按鍵等元件構(gòu)成。

交通燈的功能介紹：（1）系統(tǒng)12個發(fā)光二極管和四對LED顯示器（數(shù)碼管）。在運行的時候，兩條通行方向上的交通指示燈相互轉(zhuǎn)換。（2）東西，南北方向的通行時間設定為60S，黃燈閃爍是5S。（3）當綠燈亮的時候，車輛可以通行，當紅燈亮的時候，道路禁止通行，當黃燈閃爍的時候，車輛應當在停止線上等待，如果已經(jīng)過線，那么可以繼續(xù)通過路口。（4）十字路口有時間倒計時顯示，司機可以更清楚的把握時。通行時間的單位為秒。（5）有緊急模式按鍵，當路口發(fā)生突發(fā)情況或者交通事故的時候，按下按鍵后交通燈的紅燈亮，道路上的車輛禁止通行。（6）有夜間模式按鍵，由于夜晚的車輛較少，司機也常常處于疲憊狀態(tài)，按下后黃燈閃爍，讓駕駛者能夠提高精神。（7）交通通行的時間采用倒計時的方式，通行時間可以通過按鍵來針對白天，晚上的不同時段的車流量進行設定。

系統(tǒng)由單片機，數(shù)碼管等元件組成.。同時系統(tǒng)的電路還包括復位電路，時鐘電路、晶振電路、中斷電路等。

駕駛方向指示使用LED發(fā)光二極管，紅和綠雙色指示放行和禁止，黃燈指示提醒和警示。顯示模塊用倆個數(shù)碼管為一組，用4組，顯示的時間00～99。

3 交通燈通行模式

本次的系統(tǒng)通行時間一般定為60s，由于考慮到交通車流量的時段問題，為了使車輛通行順暢，緩減交通壓力。系統(tǒng)設置了調(diào)節(jié)時間功能，就是能夠調(diào)節(jié)倆條方向上的通行時間。這個設計點算是本設計上的一個亮點，在交通道路中，有時候會出現(xiàn)一些大路和小路的交叉口，那么這樣的交通燈正好設置在這樣的路口是最合適的。這也是一個交通道路上的控制創(chuàng)新。

4 系統(tǒng)運行狀態(tài)

通過對本市交通道路的實地考察和對車流量的分析，遵循交通道路法的規(guī)定，進行設計。假設某交叉路口的某時段初始狀態(tài)，顯示時間從設定的20s開始：

（1）當東西方向上的交通燈綠燈亮時，該方向道路上的車輛可以正常行駛。南北方向上的交通燈紅燈亮時，該方向道路上的車輛禁止行駛。（2）當數(shù)碼管時間顯示為5s的時候，綠燈轉(zhuǎn)換成黃燈閃爍，車輛應當在停止線后停車等待，當5s后，東西方向的黃燈變成紅燈亮，車輛禁止通行，南北方向的綠燈亮，車輛開始通行。（3）南北方向的時間到5s的時候，綠燈轉(zhuǎn)換成黃燈閃爍，車輛應當在停止線后停車等待，當5s后，黃燈閃爍變成紅燈亮，禁止通過，同時東西方向的綠燈亮，車輛可以行進。（4）這樣依次替換，進行工作。

5 結(jié)語

本課題研究的范圍主要是交通道路上的交叉路口，在交叉路口設置交通信號燈來智能控制車輛的通行。交叉路口一直是一個交通事故頻發(fā)地帶，因此此次的研究范圍主要是交叉路口的交通管理。本系統(tǒng)能夠有效的緩解道路交通擁堵，減少事故的頻發(fā)，針對其不同的時段來控制其不同的通行時間，從而使道路交通更加順暢。

參考文獻

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