交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計論文
摘要：針對我國城市交通控制的現(xiàn)狀和存在的問題，介紹了一種利用單片機AT89S51作為核心元件，進行智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計的方案，并詳細(xì)闡述了該系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、工作原理、硬件電路和軟件設(shè)計。該系統(tǒng)實現(xiàn)了信號燈對路面狀況的智能控制，能夠有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力，具有一定的實用價值。
關(guān)鍵詞：單片機 交通燈控制系統(tǒng) 發(fā)光二極管
隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，機動車數(shù)量急劇增加，城市交通面臨巨大壓力，城市道路建設(shè)相對滯后，特別是街道的十字路口，更是成為交通網(wǎng)中通行能力的瓶頸和交通事故的多發(fā)地。為了有效緩解交通阻塞，確保交通安全，交通信號燈在所有城市都得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的交通信號燈控制系統(tǒng)具有很大的局限性[1]，結(jié)合計算機和自動控制技術(shù)，設(shè)計智能化的'交通信號燈指揮系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實意義。
1 智能交通燈控制系統(tǒng)的系統(tǒng)分析
1.1 設(shè)計任務(wù)
在由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口處，每個入口設(shè)置紅、綠、黃三色信號燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮表示該條道路上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行，且黃燈是禁行方向轉(zhuǎn)換信號。用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號燈，設(shè)東西向為主干道，南北為支干道，如圖1所示。在任一時刻只允許一條干道通行，另一條干道禁行，持續(xù)一定時間后，經(jīng)過短暫的過渡，將允許另一條干道通行，循環(huán)往復(fù)。每條干道的信號轉(zhuǎn)換順序為：綠—>黃—>紅，綠燈的最短時間為20秒，最長時間為40秒，紅燈最短時間為25秒，最長時間為45秒，黃燈時間為5秒。
1.2 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及其功能
該系統(tǒng)由單片機、車流量檢測模塊、違規(guī)檢測模塊、按鍵設(shè)置模塊、信號燈狀態(tài)模塊、LED倒計時模塊組成最小控制系統(tǒng)，如圖2所示[2]。采用單片機作為控制核心，直接控制信號燈的狀態(tài)變化，可以實現(xiàn)基本的交通指揮功能。LED數(shù)碼管顯示倒計時間，以提醒行使者，更具人性化。違規(guī)檢測傳感器和車流量檢測傳感器為單片機采集數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上單片機及時調(diào)整控制指揮。
該系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)基本的交通指揮功能，還能進行倒計時顯示、車流量檢測及調(diào)整、按鍵設(shè)置、交通違規(guī)處理和緊急處理等功能。
2 智能交通燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計
該系統(tǒng)選用AT89S51單片機及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12個發(fā)光二極管分成4組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號燈指示模塊，8個LED東西南北各兩個構(gòu)成倒計時顯示模塊，車流量檢測傳感器采集流量數(shù)據(jù)，光敏傳感器捕獲違規(guī)信號，若干按鍵組成時間設(shè)置和緊急按鈕，該系統(tǒng)硬件電路如圖3所示[3]。
3 智能交通燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計
該系統(tǒng)的軟件部分采用匯編語言實現(xiàn)，包括鍵盤設(shè)置處理、狀態(tài)燈控制、LED顯示、消抖動延時、次狀態(tài)判斷及處理、緊停或違規(guī)判斷、中斷服務(wù)、車流量計數(shù)、紅綠燈時間調(diào)整等模塊組成。整個軟件程序可分為兩大部分：主程序部分和中斷處理程序，如圖4所示。
該智能交通燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用順序執(zhí)行并反復(fù)循環(huán)的方法，該系統(tǒng)在正常工作的情況下，每55s循環(huán)變化一次。在每個循環(huán)周期還剩5s時，通行路口的黃燈點亮并開始閃爍，以提醒路上行人和車輛交通燈即將發(fā)生變化，在此期間若中斷按鍵按下則轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序進行相關(guān)處理[4]。
4 結(jié)語
本文介紹了基于AT89S51單片機的智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)過程。模擬實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)完全符合設(shè)計要求，并且該系統(tǒng)設(shè)計簡單、易于安裝和維護、成本低、能靈活掛接外圍硬件設(shè)備可擴展性好，具有很強的實用價值。
參考文獻(xiàn)
[1]洪偉，牟軒沁等.交叉路網(wǎng)交通燈的協(xié)調(diào)模糊控制方法[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，2008，013（005）：551.
[2]邊海龍，孫永奎.單片機開發(fā)與典型工程項目實例詳解[M].電子工業(yè)出版社，2008.
[3]李學(xué)海.標(biāo)準(zhǔn)80C51單片機基礎(chǔ)教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.
[4]王燦，何淳等.智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計和仿真[J].重慶工商大學(xué)學(xué)報，2009，26（1）：85—87.
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