一種智能交通燈的設(shè)計與研究

吳楠

摘 ?要：在以51單片機(jī)為核心的基礎(chǔ)上，利用其內(nèi)部的定時器產(chǎn)生定時中斷刷新時間，同時設(shè)置了四個方向的流量檢測開關(guān)，用以調(diào)節(jié)對應(yīng)方向的紅綠燈時間，實(shí)現(xiàn)了交通燈的智能控制。

關(guān)鍵詞：智能交通燈;流量檢測;智能調(diào)節(jié);數(shù)碼管

中圖分類號：U491.51 ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.093

隨著人們生活水平日益提高，中國家庭擁有的私家車數(shù)量越來越多。近年來，我國機(jī)動車和駕駛?cè)藬?shù)迅猛增長，近五年機(jī)動車年均增量1 500多萬輛，駕駛?cè)四昃隽? 000多萬人。截至2014年底，全國機(jī)動車保有量達(dá)2.64億輛，其中，汽車1.54億輛;機(jī)動車駕駛?cè)送黄?億人，汽車駕駛?cè)顺^2.46億人。日益嚴(yán)重的交通壓力考驗(yàn)著城市的道路交通系統(tǒng)。而研究表明，緩解交通壓力最經(jīng)濟(jì)有效的手段是交通燈系統(tǒng)的智能化。

本文提出了一種簡單、有效的方法，即在盡可能簡單的電路基礎(chǔ)上設(shè)計一種可以根據(jù)車流量自動調(diào)節(jié)對應(yīng)方向紅綠燈時間的設(shè)計方案。

1 ?總體電路設(shè)計

電路采用at89c51單片機(jī)為核心，四個雙位數(shù)碼管顯示對應(yīng)四個方向的紅綠燈時間，接在單片機(jī)的P0口。四個按鍵分別用來檢測四個方向的車流量是否達(dá)到設(shè)定值。

2 ?設(shè)計思路

2.1 ?數(shù)碼管的顯示

由于采用了4個雙位數(shù)碼管，為了節(jié)省I/O口，將4個雙位數(shù)碼管都接在P0口，因此采取動態(tài)顯示。每間隔極短的時間，分別打開四個雙位數(shù)碼管的高低位顯示使能端口。

2.2 ?流量檢測的實(shí)現(xiàn)

現(xiàn)實(shí)中，通常使用在道路中埋設(shè)檢測線圈的方法，當(dāng)某一方向的路段車流量過大導(dǎo)致紅燈時間等待通行的車排隊過長，在檢測線圈上方有車排隊時，即產(chǎn)生一個脈沖信號進(jìn)入單片機(jī)的I/O端。本文設(shè)置了4個開關(guān)，模擬對應(yīng)方向上的車流量是否達(dá)到設(shè)定值而調(diào)節(jié)紅綠燈的時間。

2.3 ?流程設(shè)計

為了準(zhǔn)確定時，考慮采用單片機(jī)內(nèi)部的定時器每隔50 ms產(chǎn)生一次中斷，累計20次使時間+1.這里采用時間軸的方式來顯示紅綠燈時間，如圖1所示。

圖1 ?時間軸顯示示意圖

同時設(shè)計4個子函數(shù)，分別對應(yīng)4個按鍵按下時紅綠燈時間的調(diào)節(jié)。為了不影響時間軸，使調(diào)整前后總周期不變，所以采用這樣的方案——如果北向車流多，則增加北向綠燈通行時

間2，同時減小東西方向綠燈通行時間1.

3 ?系統(tǒng)仿真及結(jié)論

proteus仿真結(jié)果如圖2所示。

圖2 ?proteus仿真結(jié)果

通過protues仿真，系統(tǒng)能夠按照預(yù)設(shè)目標(biāo)針對車流量進(jìn)行紅綠燈時間的調(diào)節(jié)，同時盡可能簡化電路，滿足了多數(shù)情況下的交通流量控制。

4 ?結(jié)束語

電路采用51單片機(jī)為核心，四片雙位數(shù)碼管顯示時間，四組LED管模擬紅黃綠信號，四組開關(guān)模擬流量檢測線圈，電路結(jié)構(gòu)非常簡單，實(shí)現(xiàn)了紅綠燈根據(jù)流量自動調(diào)節(jié)時間的目的。如果要使控制效果更佳，可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，例如采用CCD圖像傳感器檢測實(shí)時車流量，同時采用PID模糊控制對紅綠燈時間進(jìn)行調(diào)節(jié)等，相信效果會更加智能化。

參考文獻(xiàn)

[1]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.

[2]張婧武，周靈彬.單片機(jī)系統(tǒng)的proteus設(shè)計與仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

〔編輯：王霞〕

The Design and Research of a Kind of Intelligent Traffic Light

Wu Nan

Abstract： In 51 microcontroller core based， using its internal timer generates timer interrupt refresh time， and set the four directions of flow detection switch， used to adjust the directions of the corresponding traffic light time， the realization of the intelligent control of traffic lights.

Key words： intelligent traffic light; traffic detection; intelligent adjustment; digital tube

文章編號：2095-6835（2015）14-0094-01