單片機智能交通燈設計

黃英

摘 要：本設計的目的在于設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。在對目前交通控制進行深入分析的基礎上，采用檢測傳感、實時調整智能化控制的實現技術。系統包括直行、左轉、右轉、以及基本的交通燈的功能，能夠根據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律變化。實現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先通行等。

關鍵詞：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/計數器集成在一塊芯片上，適合應用于工業過程控制、智能儀器儀表和測控系統的前端裝置。

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存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發成本。

1.2 單片機交通控制系統的功能要求

本設計能模擬基本的交通控制系統，用紅綠黃燈表示禁行，通行和等待的信號發生，還能進行倒計時顯示，車流量檢測及調整，交通違規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車流量檢測及調整。隨著我國經濟建設的蓬勃發展，交通擁擠堵塞現象日趨嚴重，交通事故時有發生。一般車流量檢測器采用傳感器+單片機+外圍器件來實現。

⑶時間手動設置。除系統根據車流量自動控制調整，也可以通過鍵盤進行手動設置，增加了人為的可控性，避免自動故障和意外發生，并再緊急狀態下，可設置所有燈變為紅燈。

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

⑸違規檢測。交通規則必須人人遵守，但是違反規則，如闖紅燈等，也時有發生，交警等交通管理人員雖然可以進行實時監管，但是耗費精力，在路口設置檢測傳感器就可以進行自動的警報提示

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提供實時數據，系統對所獲數據進行模糊處理。實現紅綠燈模糊控制必須解決對當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，系統采集兩個輸入量，即兩個方向的車流量；⑵輸出量的確認，即紅綠燈時間值；⑶設計將輸入映照到輸出的模糊規則；⑷決定被激活模糊規則的組合方式和清晰處理，生成精確的輸出控制信號。

為了采集上述數據，在十字路口的四側共設置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，在每半個循環周期，系統會檢測到兩個方向的車流量數據，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，以確定下一次循環紅綠燈時間，達到調整的目的。

2.2 違規檢測電路及模擬

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

3 系統軟件程序的設計及調試

3.1 程序主體設計流程

全部控制程序實際上分為若干模塊：鍵盤設置處理程序，狀態燈控制程序，LED顯示程序，消抖動延時程序，次狀態判斷及處理程序，緊停或違規判斷程序，中斷服務子程序，車流量計數程序，紅綠燈時間調整程序等。

3.2 特殊車輛通行時紅外線檢測電路的調試

在模擬小車中放一塊紅外線發射模塊，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 系統分析

本系統以AT89C52單片機為核心，程序調試階段采用W78E516B進行在線編程及修改，可大大加快調試進度。設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段數碼管，可以直觀的顯示紅綠燈的開放和關閉的時間；設計中應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的設計。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，進行不同狀態的組合。

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