智能交通燈電路的設計和研究

趙巧妮

【關鍵詞】單片機 智能 車流量 通行時間

隨著人民生活水平的提高，越來越多的家庭購買了家庭小橋車，使得到道路上行駛的機動車數量越來越多。城市機動車增長速度的加快，使得國家不斷加大城市道路建設的力度，但仍趕不上車輛的增長速度，故我國城市中道理面積率依舊偏低。加上交通管理設備依舊欠缺的因素，使得交通事故頻發，導致運輸速度下降甚至堵塞成為常態。

1 功能系統描述

針對以上交通系統情況，本論文擬設計一套十字路口的智能交通燈電路，不僅具有十字路口的通用功能，還能依據車流量的情況，動態的調整通行時間，并且將交通的異常情況發送到指揮中心。

如圖1所示在交通十字路口，分為南北和東西兩個方向，東西南北四個路口均有紅綠黃3燈和倒計時顯示的2個數碼顯示管。任意時刻，只有一個方向的車輛可以通行，另一個方向的車輛禁止通行，持續一段時間以后，有過的短暫的過度期后，對調通行方向，依次輪回。圖中黑色實心圓圈表示燈亮，對應方向的車輛可以通行，空心圓圈表示燈不亮。

圖1中（a）-（d）表示了正常情況下交通路口紅、綠、黃燈的亮滅周期狀態。

（a）圖中表示南北方向綠燈亮，紅、黃燈滅；東西方向黃、綠燈滅，紅燈亮，持續時間45秒。此時，南北方向車輛允許通行；東西向禁止通行。

（b）圖表示南北方向綠、紅燈滅，黃燈亮；東西方向黃、綠燈滅，紅燈亮，持續5秒。此時，除了南北方向中正在通行中的其他所有車輛都需等待交通信號的轉換。

（c）圖表示南北方向紅燈亮，綠黃燈滅；東西方向紅、黃燈滅，綠燈亮。持續時間45秒。此時，東西方向車輛允許通行，南北向禁止通行。

（d）圖表示東西方向綠、紅燈滅，黃燈亮；南北方向黃、綠燈滅，紅燈亮，持續5秒。此時，除了東西方向中正在通行中的其他所有車輛都需等待交通信號的轉換。

2 系統框圖設計

按照功能可將系統功能圖畫出，如圖2所示。包括單片機最小系統電路、按鍵電路、車流量檢測電路、數碼管顯示電路、紅黃綠燈信號燈電路等五大部分。

其中單片機最小系統電路是保證單片機控制能正常工作的最小電路，包括在復位電路和晶振電路。

按鍵電路用于設置通行的時間和系統的自動或者手動工作模式。

車流量檢測電路用于動態檢測路口的車輛情況，進而判別是無車、車少、或者車多，或者堵車情況。

數碼管顯示電路用于倒計時顯示通行或者禁止通行的時間。

3 硬件電路

硬件電路完成倒計時時間的顯示、車流信號的檢測、交通燈（紅、黃、綠三色）的亮和滅。

3.1 數碼管驅動和顯示電路

數碼管顯示電路包括8個數碼管，每個方位有一對2個LED，用于倒計時顯示時間。電路如圖3所示。采用數碼管共陰驅動芯片7448來驅動8段數碼管，數碼管的顯示方式采用動態掃描方式，單片機的P0.0-P0.3接位數碼管的位控端，P2.0-P2.7分別接數碼管的8段碼。

3.2 信號燈電路

紅、黃、綠信號燈電路如圖4所示。分析圖1可知在南北、東西方向分別有東西紅燈、東西綠燈、東西黃燈、南北紅燈、南北綠燈、南北黃燈共六種狀態，與單片機的P1.0-P1.5口連接，當單片機對應端口輸出低電平時，相應信號燈亮。

3.3 車流檢測電路

用紅外線對管來檢測車流量的多少，在南北方向、東西方向分別安裝一對紅外線探測器。如圖5所示，D3、D2為紅外對管，紅外信號探測輸出端分別與單片機的P0.4（南北方向）、P0.5（東西方向）連接。.有車時，紅外信號無車通過時，紅外線的發射端發出的紅外線被接受端接受，運放輸出高電平；有車時，紅外線的發射端發出的紅外線被車遮擋，無法到達接受端接受，此時，運放輸出低電平，將低電平信號送入單片機處理器，進行計數。

3.4 按鍵電路

采用3個獨立按鍵來完成，與單片機的P3.4-P3.6連接。S1為在自動/手動模式選擇按鍵，S2、S3用于具體通行時間設置的信號，如圖6所示。

4 軟件系統設計

軟件系統包括主流程圖和子流程圖。子流程圖包括按鍵的識別、車輛流量狀況判別、數碼管動態顯示流程、定時等。

主流程圖見圖7所示。

子流程圖中車流量的自動判別方式如下：無車時綠燈通行時間為15秒。少車時，通行時間為30秒，多車時，通行時間為60秒。

5 結束語

本文采用單片機探究了智能交通燈方面的應用，系統結構簡單，價格低廉，通用性強，軟件設計簡單。從功能需求看，能滿足實際需要。

參考文獻

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