文/呂龍波

在城市快速發(fā)展的過程中，交通控制系統(tǒng)得到較為廣泛的應(yīng)用，但在應(yīng)用的過程中也存在著一定的問題，對人們的生活、學(xué)習(xí)和工作都會帶來一定的影響。隨著人們出行和物流量的增多，交通道路控制系統(tǒng)只有保證交通系統(tǒng)的高效和安全的性能，我們的生活水平才能得到更好的保障，但在實際生活中，城市中交通經(jīng)常會發(fā)生擁堵的現(xiàn)象，尤其是在一些道路交叉口的位置，道路交叉口作為整個交通運輸中重要的樞紐，也是容易發(fā)生交通事故的地方。交叉口的類型有很多，而交通信號燈的應(yīng)用能夠有效改善交通道路的環(huán)境，出現(xiàn)了各種比同時段的信號控制器和多種方案式的信號自動控制器，通過相應(yīng)的交通信號控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)監(jiān)測到的交通道路車流量的多少進(jìn)行紅綠燈亮的時間長短的控制，從而充分利用城市道路上的交通信號燈，提高城市交通道路的順暢性。

1 交通信號控制系統(tǒng)的總體設(shè)計

1.1 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計與組成

交通信號控制系統(tǒng)主要包括三個組成部分，其中有紅黃綠三種色彩的信號燈模塊、倒計時的顯示模塊以及能夠?qū)崟r監(jiān)控車量的檢測模塊。其相關(guān)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在交通信號控制系統(tǒng)中，單片機(jī)是由89C52組成的最小系統(tǒng)，其主要控制交叉路口的紅綠信號燈，并控制倒計時現(xiàn)實模塊進(jìn)而保證其能夠按照相應(yīng)的要求進(jìn)行正常顯示。將得到的相關(guān)信號輸入到單片機(jī)中，進(jìn)而可以利用單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制。倒計時顯示模塊的組成中包括8個共陰極的數(shù)碼管，該模塊的主要作用是顯示前進(jìn)或者等待的剩余時間，提醒相關(guān)車主紅綠燈的改變時間，進(jìn)而選擇停止前進(jìn)或者通行，從而維護(hù)交通運行的秩序。

紅綠燈模塊一般包括紅黃綠三種色彩的發(fā)光二極管，在每個方向上以3個為一組，與真實交通道路上的信號燈一樣，在綠燈亮的時候可以通行，紅燈亮的時候就需要停止通行，車輛在行使的過程中需要遵守相應(yīng)的交通規(guī)則。車流量檢測模塊能夠?qū)嵤┍O(jiān)測道路上的車輛，如果交通道路上的車流量較大，其會通過單片機(jī)來調(diào)節(jié)綠燈亮的時間，從而保證交通道路的通行效率。在我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過程中，交通量隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大也在逐漸增大，所以車流量檢測模塊作為交通信號控制系統(tǒng)中的主要組成部分，發(fā)揮著十分重要的作用。

1.2 交通信號控制系統(tǒng)的通行方案

本文中假定一個十字型的交叉路口，具有東西南北四個方向，不管什么時間段只允許相對的兩個方向的車輛通行，在黃燈亮起的時候，短暫的時間里允許通行但是不允許車輛行駛的兩個方向進(jìn)行相互對調(diào)。

在正常的通行情況下，當(dāng)東西方向同時亮起綠燈，南北方向同時亮起紅燈，倒計時開始，這個時候只允許東西方向車輛行駛，而南北方向禁止通行；當(dāng)東西方向的綠燈滅，同時亮起黃燈，倒計時顯示等待4秒，在這個時候等待線以外的車輛禁止通行；當(dāng)東西方向的紅燈亮，在同一時刻南北方向的綠燈亮，在這時東西方向不允許通行，而南北方向允許，直到倒計時結(jié)束；當(dāng)南北兩個方向上的綠燈同時滅而黃燈同時亮，在黃燈倒計時4秒開始，等待線以外的車輛都不允許通行。正常通行情況下交通信號燈反復(fù)循環(huán)，正常通行模式及其亮燈狀態(tài)如表1所示。

2 交通信號控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計

2.1 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

2.1.1 主控制系統(tǒng)分析

交通信號控制系統(tǒng)的主控器使用的一種高能穩(wěn)定的8位單片機(jī)，其包含有一個8KB的FLASHROM，可以進(jìn)行反復(fù)的擦寫，和內(nèi)部RAM以及3個16位可進(jìn)行編程定時器等。該控制系統(tǒng)的硬件電路如圖2所示。

其中主要包括的器件有單片機(jī)最小系統(tǒng)、數(shù)碼管驅(qū)動、用來作信號指示的紅黃綠三種顏色的LED燈及二極管、驅(qū)動發(fā)光二極管的74LS04。

2.1.2 系統(tǒng)中單片機(jī)分析

單片機(jī)具有較小的體積卻擁有強(qiáng)大的功能，在控制系統(tǒng)中能夠發(fā)揮重要的作用，也被稱作為微控制器。單片機(jī)的組成中有一塊集成的電路芯片，內(nèi)部具有實現(xiàn)計算機(jī)基本功能需要的相關(guān)部件，在微機(jī)的中央處理器的基礎(chǔ)上，在同一芯片上集成了接口電路、時鐘電路以及一定容量的存儲器等，在外部增添一些外圍器件就構(gòu)成了一個較為完整的計算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)芯片是整個控制系統(tǒng)中十分重要的部分，具有強(qiáng)大而靈活的控制功能，能夠?qū)ΡO(jiān)控系統(tǒng)的輸入量進(jìn)行實時監(jiān)控，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制功能。

2.2 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

在交通信號控制系統(tǒng)中軟件的主程序是主要功能的實現(xiàn)，利用車流量檢測對交通信號燈的時間進(jìn)行控制，在正常通行的情況下，交通信號燈在進(jìn)行工作的時候，其是按照相關(guān)路口的通行的交通規(guī)則進(jìn)行運行，不斷反復(fù) 轉(zhuǎn)換紅綠燈的模式，而且紅綠燈的狀態(tài)可以提前進(jìn)行設(shè)定。

表1：正常通行模式及亮燈狀態(tài)

圖1：控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

圖2：控制系統(tǒng)硬件電路圖

在正常通行的狀態(tài)下，一個時鐘的周期為68s，其中會進(jìn)行四個狀態(tài)的轉(zhuǎn)化，從東西綠燈、南北紅燈到東西黃燈、南北紅燈，然后到東西紅燈、南北綠燈，最后是南北黃燈、東西紅燈，按照這種狀態(tài)進(jìn)行反復(fù)循環(huán)。綠燈會亮30s，而紅燈會亮4s。在設(shè)計軟件部分的程序流程時，需要先設(shè)計延時子程序，然后再設(shè)計定時器的初始化程序。

3 總結(jié)

綜上所述，在城市化進(jìn)程不斷加快、交通運輸行業(yè)迅速發(fā)展的過程中，交通信號燈對維持交通的有序運行具有重要的作用。在交通信號控制系統(tǒng)的作用下，能夠保證交通系統(tǒng)的高效和安全性，從而更好保障人們的生活水平。交通信號燈的應(yīng)用能夠有效改善交通道路的環(huán)境，通過相應(yīng)的交通信號控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)監(jiān)測到的交通道路車流量的多少進(jìn)行紅綠燈亮的時間長短的控制，從而充分利用城市道路上的交通信號燈。在本文的研究中，分析了交通信號控制系統(tǒng)的總體設(shè)計，對控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計也進(jìn)行了相應(yīng)的探討。