基于單機(jī)片的智能交通紅綠燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王子樂　黃志遠(yuǎn)

摘要：隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，智能系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，單機(jī)片的智能控制系統(tǒng)受到越來越多關(guān)注。在對單機(jī)片進(jìn)行簡要介紹的基礎(chǔ)上，分析其智能交通紅綠燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，就其在智能交通紅綠燈的軟件應(yīng)用進(jìn)行深入探討，以期提升城市交通系統(tǒng)的安全性。

關(guān)鍵詞：單機(jī)片；智能交通紅綠燈；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）02-0003-01

1 單機(jī)片概述

1.1 含義

單片機(jī)出現(xiàn)歷史較長，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展不僅帶動了技術(shù)提升，也促使單片機(jī)等相應(yīng)設(shè)備出現(xiàn)。單片機(jī)功能廣泛，通過電路設(shè)計(jì)可以保證系統(tǒng)按照規(guī)定運(yùn)行，并具備動態(tài)接受指令的功能。

1.2 結(jié)構(gòu)

從技術(shù)角度分析，單片機(jī)其優(yōu)點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)簡單，但可進(jìn)行復(fù)雜化的指令操作，只需簡單的操作指令就可以實(shí)現(xiàn)互動操控機(jī)器，這正是單片機(jī)被人們廣泛接受的關(guān)鍵因素。單片機(jī)以根據(jù)使用者的需求進(jìn)行功能擴(kuò)展，從最簡單的電源電路設(shè)計(jì)并延伸下去。硬件開發(fā)技術(shù)也較為成熟，使單片機(jī)能在各行業(yè)進(jìn)行開發(fā)建設(shè)。相同的電路只需改芯片，就能實(shí)現(xiàn)功率的改變，對各種機(jī)器兼容也保證了單片機(jī)特性化使用。

1.3 型號

由于結(jié)構(gòu)方面的簡單設(shè)計(jì)，單片機(jī)出現(xiàn)了許多不同的型號，AT89S51就是其中一種。經(jīng)過大量的電路系統(tǒng)對比，這種型號的單片機(jī)對于功能的穩(wěn)定適應(yīng)最合適。不僅因?yàn)槠淇煽康倪\(yùn)行性能，成本編程等因素也需要納入考慮范圍。針對于交通燈電路簡單數(shù)量眾多的特性，可以用單片機(jī)分開進(jìn)行控制。

2 基于單機(jī)片的智能交通紅綠燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)要求

單片機(jī)作為載體，進(jìn)行功能上的開發(fā)滿足城市交通燈控制的要求，設(shè)計(jì)過程中需要注意以下問題：第一，交通燈相互間的配合要滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，要做到“上一個(gè)交通燈開啟，下一個(gè)交通燈關(guān)閉”的規(guī)律來實(shí)現(xiàn)交通的正常流轉(zhuǎn)；第二，交通燈的等候時(shí)間和通過時(shí)間符合交通條件，以分鐘為間隔標(biāo)準(zhǔn)，以保障正常交通運(yùn)營，盡量減少交通事故的發(fā)生；第三，不同的交通燈要具備不同功能，在交通規(guī)劃上根需要實(shí)現(xiàn)交通燈的功能設(shè)計(jì)，并非所有交通燈都是通行停車的功能；第四，在實(shí)際道路上，各種交通事故頻發(fā)處要進(jìn)行額外考慮，交通燈的合理放置以及交通標(biāo)識能否被司機(jī)行人注意到。功能上可以進(jìn)行額外設(shè)計(jì)使交通燈具有提示行人司機(jī)的功能，提升交通安全系數(shù)。

交通燈由于使用場地的不同會出現(xiàn)相應(yīng)的損耗，如干擾和磨損等。對其中控制交通燈工作的單片機(jī)也要進(jìn)行保護(hù)，設(shè)立警告裝置。當(dāng)交通燈不能正常按照指令工作時(shí)，及時(shí)發(fā)出警告信息，以迅速做出反應(yīng)，避免交通混亂。功能上設(shè)計(jì)也要符合要求，如交通燈迅速轉(zhuǎn)換信號燈，出現(xiàn)意外時(shí)能開啟應(yīng)急方案，如發(fā)生交通事故，通過簡單程序就可通知相應(yīng)人員，并開啟附近的警告裝置來維持交通秩序。為實(shí)現(xiàn)智能化管理交通的模式，單片機(jī)的功能標(biāo)準(zhǔn)是迅速快捷，不延誤信息的傳遞。

2.2 設(shè)計(jì)實(shí)際

交通燈的首要設(shè)計(jì)是其中的電路板結(jié)構(gòu)，通過智能化控制減少功耗，大規(guī)模的應(yīng)用中可無形降低了能源使用，長遠(yuǎn)來看符合環(huán)保理念。其次就是時(shí)間控制，當(dāng)交通燈的顯示屏切換顏色時(shí)要根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間來更改。

在交通管理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)控制交通燈的功能，紅燈綠燈的切換可受到控制。將信號干擾也要納入到考慮范圍內(nèi)。單片機(jī)的設(shè)計(jì)可以從相應(yīng)的方面因素進(jìn)行考慮：第一，提高系統(tǒng)運(yùn)行速度，從編程方面對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提高反應(yīng)時(shí)間，無論是紅燈綠燈的切換還是將交通信息反饋給交通控制系統(tǒng)，均需很快的反應(yīng)時(shí)間，并能在失去網(wǎng)絡(luò)信號的短時(shí)間內(nèi)調(diào)整繼續(xù)進(jìn)行交通控制。第二，交通燈的調(diào)試，交通燈應(yīng)具有三種顏色對應(yīng)三種交通信號，紅燈用于停止，綠燈用于同行，黃燈警告作用。設(shè)計(jì)的單片機(jī)既要做到紅綠燈之間的切換也要做到與黃燈的切換，并根據(jù)實(shí)際場地需要來設(shè)置交通燈的切換方式。第三，交通燈內(nèi)部系統(tǒng)的周期，每當(dāng)交通燈實(shí)現(xiàn)完一個(gè)周期的循環(huán)后需要進(jìn)入新的周期控制交通燈，而進(jìn)入新的周期如何重新計(jì)時(shí)是一個(gè)難題。既要考慮到時(shí)間的變化，也要同時(shí)控制新周期的循環(huán)。

3 基于單機(jī)片的智能交通紅綠燈的軟件應(yīng)用設(shè)計(jì)

3.1 LED動態(tài)顯示程序設(shè)計(jì)

預(yù)先設(shè)計(jì)好系統(tǒng)功能方案，當(dāng)交通燈運(yùn)行時(shí)按照指令依次按時(shí)切換信號，當(dāng)系統(tǒng)計(jì)時(shí)時(shí)可根據(jù)接受到的信息將時(shí)間反饋在顯示屏上顯示剩余的切換時(shí)間，以此達(dá)到智能控制時(shí)間的模式。

3.2 交通燈程序應(yīng)用設(shè)計(jì)

交通燈內(nèi)部的程序應(yīng)依次設(shè)計(jì)燈光顯示及切換，并在東南西北方向上的識別進(jìn)行改進(jìn)，不同方向信號切換的時(shí)間不同，提前設(shè)計(jì)好不同的時(shí)間切換間隔滿足交通標(biāo)準(zhǔn)，保證交通道路上的穩(wěn)定切換。當(dāng)信號燈切換結(jié)束后進(jìn)入新的周期進(jìn)行計(jì)時(shí)，并使各方向的切換時(shí)間與原來相比保持不變。

3.3 系統(tǒng)調(diào)試設(shè)計(jì)

單片機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)束后，要投入使用進(jìn)行測試觀察出現(xiàn)的問題，輸入的程序不僅要能控制交通燈正常運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)中遇到的故障及時(shí)記錄下來，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果并對過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行調(diào)試，系統(tǒng)進(jìn)行下一步的優(yōu)化。排除硬件上的問題后對程序進(jìn)行調(diào)試，多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄和比較，出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時(shí)進(jìn)行排查保證調(diào)試結(jié)果與所需目標(biāo)一致。

4 結(jié)語

交通燈作為城市管理的重要一環(huán)，構(gòu)建起交通保障網(wǎng)，新設(shè)計(jì)交通燈基于單片機(jī)設(shè)計(jì)而成，有著傳統(tǒng)交通燈不能比擬的優(yōu)勢，能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的對接，更多的功能加強(qiáng)了對交通的監(jiān)管和治理，通過網(wǎng)絡(luò)控制進(jìn)行交通管理技術(shù)上的提升。從對交通流量的指導(dǎo)和監(jiān)管，到大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，合理分配城市交通資源，疏導(dǎo)交通流量，減輕了城市壓力。通過智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)的交通燈對功能進(jìn)行合理配置實(shí)現(xiàn)功耗的降低，更多程序可以納入功能的擴(kuò)展范圍內(nèi)。對交通燈改進(jìn)一定程度上提高城市交通的規(guī)范水平。如何用單片機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步提升城市質(zhì)量會是未來的重大突破口，將單片機(jī)與現(xiàn)代設(shè)施相結(jié)合會將生活水平提升到一個(gè)更高標(biāo)準(zhǔn)之中，進(jìn)而提升城市整體發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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