黃英

摘 要：本設(shè)計的目的在于設(shè)計出一個具有實用價值的、性價比較高的智能交通燈的控制系統(tǒng)。在對目前交通控制進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，采用檢測傳感、實時調(diào)整智能化控制的實現(xiàn)技術(shù)。系統(tǒng)包括直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、以及基本的交通燈的功能，能夠根據(jù)十字路口雙車道車流量的情況控制交通信號燈按特定的規(guī)律變化。實現(xiàn)自動控制和在緊急情況下能夠手動切換信號燈讓特殊車輛優(yōu)先通行等。

關(guān)鍵詞：單片機；智能交通燈；AT89C52；傳感器

1 單片機介紹

1.1 單片機的含義

單片微型計算機簡稱單片機，又稱微控制器，嵌入式微控制器等，屬于第四代電子計算機。它把中央處理器、存儲器、輸入/輸出接口電路以及定時器/計數(shù)器集成在一塊芯片上，適合應(yīng)用于工業(yè)過程控制、智能儀器儀表和測控系統(tǒng)的前端裝置。

AT89C52系列單片機，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。

1.2 單片機交通控制系統(tǒng)的功能要求

本設(shè)計能模擬基本的交通控制系統(tǒng)，用紅綠黃燈表示禁行，通行和等待的信號發(fā)生，還能進(jìn)行倒計時顯示，車流量檢測及調(diào)整，交通違規(guī)處理和緊急處理等功能。

⑴倒計時顯示。倒計時顯示可以提醒駕駛員在信號燈燈色發(fā)生改變的時間、在“停止”和“通過”兩者間作出合適的選擇。

⑵車流量檢測及調(diào)整。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的蓬勃發(fā)展，交通擁擠堵塞現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，交通事故時有發(fā)生。一般車流量檢測器采用傳感器+單片機+外圍器件來實現(xiàn)。

⑶時間手動設(shè)置。除系統(tǒng)根據(jù)車流量自動控制調(diào)整，也可以通過鍵盤進(jìn)行手動設(shè)置，增加了人為的可控性，避免自動故障和意外發(fā)生，并再緊急狀態(tài)下，可設(shè)置所有燈變?yōu)榧t燈。

⑷緊急處理。交通路口出現(xiàn)緊急狀況在所難免，如特大事件發(fā)生，救護車等急行車通過等，時時刻刻關(guān)系著公共財產(chǎn)安全，我們都必須盡量允許其暢通無阻。由此在交通控制中增設(shè)禁停按鍵，就可達(dá)到想此目的。

⑸違規(guī)檢測。交通規(guī)則必須人人遵守，但是違反規(guī)則，如闖紅燈等，也時有發(fā)生，交警等交通管理人員雖然可以進(jìn)行實時監(jiān)管，但是耗費精力，在路口設(shè)置檢測傳感器就可以進(jìn)行自動的警報提示

2 工作原理

2.1 車流量檢測傳感器

車流量檢測傳感器可對單片機控制系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)，系統(tǒng)對所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊處理。實現(xiàn)紅綠燈模糊控制必須解決對當(dāng)前十字路口的交通狀況的檢測，并完成如下工作：

⑴輸入量的采集，系統(tǒng)采集兩個輸入量，即兩個方向的車流量；⑵輸出量的確認(rèn)，即紅綠燈時間值；⑶設(shè)計將輸入映照到輸出的模糊規(guī)則；⑷決定被激活模糊規(guī)則的組合方式和清晰處理，生成精確的輸出控制信號。

為了采集上述數(shù)據(jù)，在十字路口的四側(cè)共設(shè)置2個傳感器。分別檢測兩個方向的車流量，車流量檢測不是最終目的，在每半個循環(huán)周期，系統(tǒng)會檢測到兩個方向的車流量數(shù)據(jù)，除以時間，那么就可以得到單位時間的車流量，然后比較兩個方向單位時間車流量多少，以確定下一次循環(huán)紅綠燈時間，達(dá)到調(diào)整的目的。

2.2 違規(guī)檢測電路及模擬

在紅燈和黃燈期間，車輛是禁行的，為了對那些違反規(guī)則的車輛進(jìn)行檢測，可使用超聲波車輛傳感器。設(shè)計思想：將光敏二極管放在停車線上，當(dāng)車輛行駛過將光敏二極管遮住，這樣，光敏二極管就不導(dǎo)通，單片機檢測到這一信號執(zhí)行警報操作。

3 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計及調(diào)試

3.1 程序主體設(shè)計流程

全部控制程序?qū)嶋H上分為若干模塊：鍵盤設(shè)置處理程序，狀態(tài)燈控制程序，LED顯示程序，消抖動延時程序，次狀態(tài)判斷及處理程序，緊?；蜻`規(guī)判斷程序，中斷服務(wù)子程序，車流量計數(shù)程序，紅綠燈時間調(diào)整程序等。

3.2 特殊車輛通行時紅外線檢測電路的調(diào)試

在模擬小車中放一塊紅外線發(fā)射模塊，將示波器輸入端接在交通燈控制的紅外接收模塊的輸出引腳上，當(dāng)小車通過路口時，檢測紅外線是否被接受。若該腳輸出為低電平，則說明可以接收到信號，電路正常。

4 系統(tǒng)分析

本系統(tǒng)以AT89C52單片機為核心，程序調(diào)試階段采用W78E516B進(jìn)行在線編程及修改，可大大加快調(diào)試進(jìn)度。設(shè)計的交通燈可用于十字路口的車輛及行人的交通管理，顯示采用3位7段數(shù)碼管，可以直觀的顯示紅綠燈的開放和關(guān)閉的時間；設(shè)計中應(yīng)用了兩種倒計時顯示方式，100s倒計時適用于車流量較大的城市，50s倒計時可用于中小城市；功能完整與效果與正式道口管理紅綠燈完全一致。

交通控制研究的發(fā)展，旨在解決人類交通因需求的增多而日益繁重帶來的問題，局限于道路建設(shè)的暫時不足和交通工具的快速增長，就要使更多的車輛安全高效的利用有限的道路資源，避免因無序和搶行等無控制原因造成的不必要阻塞甚至癱瘓。交通燈控制在交通運輸領(lǐng)域有著非常重要的作用，本文完成了基于單片機的智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計。由于使用的是單片機作為核心的控制元件，使得電路的可靠性比較高，功能也比較強大，而且可以隨時的更新系統(tǒng)，進(jìn)行不同狀態(tài)的組合。

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