基于單片機(jī)的交通燈智能控制分析

摘 要：在現(xiàn)代的經(jīng)濟(jì)發(fā)展當(dāng)中，城市交通是不可缺少的一個重要的組成部分，在城市的發(fā)展中扮演著重要的角色，本文主要闡述了基于單片機(jī)的交通燈智能控制設(shè)計和相關(guān)方案，進(jìn)一步實現(xiàn)交通燈的智能控制技術(shù)的提高。

關(guān)鍵詞：交通燈智能控制；單片機(jī)；設(shè)計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.104

我國的經(jīng)濟(jì)和城市的發(fā)展速度越來越快，對于交通控制的智能化和自動化要求也越來越嚴(yán)格，因此目前社會發(fā)展的必然趨勢就是基于單片機(jī)的交通燈智能控制安全性、可靠性的提升。

1 智能交通燈研究的意義

隨著社會的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的交通燈已經(jīng)不能滿足日益增長的車流量，不能達(dá)到滿意的效果。尤其是在城市道路交通中比較常見的交叉路口，目前主要的調(diào)節(jié)道路交通交叉路口的方式有單交叉路口控制和多交叉路口控制兩種方法，但是單交叉路口控制存在很多不足的地方，主要表現(xiàn)為車輛即使在第一個交叉路口順利通過，也可能在第二個交叉路口遇到紅燈而停車，很大程度上阻礙了交通的快速性。目前我國的人均車輛保有量正在逐年的上升，單交叉路口控制方法已經(jīng)不能滿足目前的交通狀況，需要在城市中使用多交叉路口控制方法進(jìn)行交通車流量的控制，有效的解決城市交通的堵塞問題，很大程度緩解了交通壓力，保障了通行的順暢。目前很夠很好滿足這一要求的就是基于單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)，交叉路口的交通信號燈可以通過程序?qū)r間長短進(jìn)行智能控制，有效的結(jié)合下一個交叉路口的交通信號燈，對道路的利用率有了很大程度的提高。

2 系統(tǒng)設(shè)計原理

2.1 紅外遙控發(fā)射電路

我們在進(jìn)行智能交通信號燈系統(tǒng)設(shè)計的時候，一定要考慮交叉路口每個方向上的信號燈的不同變化，尤其要對每個方向上信號燈的時間、選擇進(jìn)行控制，添加機(jī)車強通等功能。紅外遙控發(fā)射器、電容器、外接陶瓷諧振器三部分組成了紅外線發(fā)射電路，產(chǎn)生的載頻信號具有相似的脈沖寬度，通過放大的方式驅(qū)使輸出編碼信號紅外線向外發(fā)射二極管。

2.2 紅外遙控接收電路

解調(diào)模塊和紅外線模塊將發(fā)射器單片機(jī)發(fā)射出的紅外線信號進(jìn)行收集，放大和調(diào)節(jié)需要利用內(nèi)部集成電路的方式來完成，信號通過輸出端的編碼進(jìn)行脈沖處理，通過三極管將其放大，譯碼編輯接收器解調(diào)的模塊，相應(yīng)的譯碼在按下發(fā)射器之后就會得出，開啟單片機(jī)控制需要進(jìn)行通過或非門，中斷或者關(guān)閉單片機(jī)控制也需要進(jìn)行相應(yīng)的非門接入。

2.3 CAN 總線節(jié)點接口電路

交叉路口的交通信號燈智能控制和上位機(jī)通信控制通過CAN總線和接口模塊共同完成，初始化任務(wù)的傳播和相關(guān)數(shù)據(jù)的收發(fā)工作，主要通過CAN總線節(jié)點接口進(jìn)行實現(xiàn)的，在CAN總線收發(fā)器和CAN總線接口位置都具有一定的抗干擾能力，為了保障CAN總線的節(jié)點抗干擾能力的提升，一般情況下不和CAN收發(fā)器進(jìn)行直接有效的收發(fā)。我們采用加速高速光電隔離器的芯片達(dá)到阻礙總線上每個節(jié)點的電氣，為保障整個電路存在的意義，我們一般要保障CAN總線上所有的的電源都要處于完全的隔絕狀態(tài)，主要采用的辦法為使用小于5伏的隔離輸出開關(guān)電源和功率比較小的電源。

3 系統(tǒng)控制方案

3.1 單片機(jī)信號控制方案

交流電的變化通過單片機(jī)中單段式的控制不能很好的得到滿足，其中主要的問題和缺點我們主要采用多段式代替單段式進(jìn)行解決，感應(yīng)信號通過改善定時控制來實現(xiàn)，方案的整體運行效果要從更高的角度進(jìn)行控制，我們一般稱這種方式為“感應(yīng)-定時信號控制”，這種交通控制對比實際紅綠燈保持和轉(zhuǎn)換的時間在不同的周期和不同的位置下的各種情況，能夠進(jìn)行精確的統(tǒng)計。在進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)整理的時候，某個交叉路口的紅綠燈轉(zhuǎn)換時間較長或者變換過于頻繁，就說明該地區(qū)的交通情況可能發(fā)生堵塞的情況，需要采用嚴(yán)格的交通智能控制。規(guī)定時間內(nèi)周期數(shù)的變化超過了以往的周期數(shù)變化范圍，那么就表示在這個時間段內(nèi)，該地區(qū)的交通屬于不穩(wěn)定的狀態(tài)，一般我們采用定時信號的控制方法來緩解該路段的交通壓力，車流量在規(guī)定時間內(nèi)出現(xiàn)異常的情況就要馬上切換到定時信號控制的方式，最佳的交通信號燈轉(zhuǎn)換時間可以通過兩者相加取平均值的方式得到，如果統(tǒng)計的時間和記錄的時間存在差異，就要適當(dāng)?shù)牟扇∏袚Q運行方式和狀態(tài)，有效的適應(yīng)車流量在不同時段的不同特點。

3.2 紅綠燈模糊控制

一般情況下，檢測車輛的數(shù)據(jù)我們通常采用基于單片機(jī)的感應(yīng)式的控制來實現(xiàn)，不同時刻的匹配方式通過比較合理的方式進(jìn)行分析，不需要進(jìn)行實時的紅綠燈交通信號的控制，可能會發(fā)生某段時間內(nèi)的延時情況。延時情況的發(fā)生可能導(dǎo)致空等的現(xiàn)象，具有比較嚴(yán)格和復(fù)雜的編程要求，因此程序設(shè)計的初期階段，一定要考慮制定一套紅綠燈模糊控制體系，根據(jù)車輛在交叉路口的每個方向上的狀態(tài)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，保障每個方向上的車流量保持通暢，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的交通堵塞現(xiàn)象和超速的情況發(fā)生，實現(xiàn)交叉路口的最佳控制。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

C語言是編寫基于單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)的主要程序，也是其最大的特點，在計算機(jī)語言當(dāng)中C語言是比較通用的一種語言，具有較強的可讀性和可移植性，因此單片機(jī)上許多比較復(fù)雜的功能C語言都能進(jìn)行輔助，最后得以實現(xiàn)。

5 結(jié)語

經(jīng)過以上的研究分析發(fā)現(xiàn)，一個城市的交通控制和交通疏導(dǎo)的重要手段就是采用交通信號燈的智能控制系統(tǒng)，隨著我國市場經(jīng)濟(jì)體系的不斷發(fā)展，在城市的道路交通設(shè)施中，交通信號燈的智能控制在其中占到的比重越來越多，因此可見我們要不斷的加強基于單片機(jī)的交通燈智能控制的發(fā)展，保障我國經(jīng)濟(jì)水平和城市基礎(chǔ)建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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作者簡介：錢進(jìn)（1964-），男，湖北赤壁人，碩士研究生，副教授，研究方向：電氣自動化、傳感器。