基于單機片的智能交通紅綠燈控制系統設計

王子樂　黃志遠

摘要：隨著技術的不斷發展，智能系統的應用越來越廣泛，單機片的智能控制系統受到越來越多關注。在對單機片進行簡要介紹的基礎上，分析其智能交通紅綠燈控制系統設計系統，就其在智能交通紅綠燈的軟件應用進行深入探討，以期提升城市交通系統的安全性。

關鍵詞：單機片；智能交通紅綠燈；控制系統設計

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）02-0003-01

1 單機片概述

1.1 含義

單片機出現歷史較長，計算機技術的發展不僅帶動了技術提升，也促使單片機等相應設備出現。單片機功能廣泛，通過電路設計可以保證系統按照規定運行，并具備動態接受指令的功能。

1.2 結構

從技術角度分析，單片機其優點是其結構簡單，但可進行復雜化的指令操作，只需簡單的操作指令就可以實現互動操控機器，這正是單片機被人們廣泛接受的關鍵因素。單片機以根據使用者的需求進行功能擴展，從最簡單的電源電路設計并延伸下去。硬件開發技術也較為成熟，使單片機能在各行業進行開發建設。相同的電路只需改芯片，就能實現功率的改變，對各種機器兼容也保證了單片機特性化使用。

1.3 型號

由于結構方面的簡單設計，單片機出現了許多不同的型號，AT89S51就是其中一種。經過大量的電路系統對比，這種型號的單片機對于功能的穩定適應最合適。不僅因為其可靠的運行性能，成本編程等因素也需要納入考慮范圍。針對于交通燈電路簡單數量眾多的特性，可以用單片機分開進行控制。

2 基于單機片的智能交通紅綠燈控制系統設計

2.1 設計要求

單片機作為載體，進行功能上的開發滿足城市交通燈控制的要求，設計過程中需要注意以下問題：第一，交通燈相互間的配合要滿足相應標準，要做到“上一個交通燈開啟，下一個交通燈關閉”的規律來實現交通的正常流轉；第二，交通燈的等候時間和通過時間符合交通條件，以分鐘為間隔標準，以保障正常交通運營，盡量減少交通事故的發生；第三，不同的交通燈要具備不同功能，在交通規劃上根需要實現交通燈的功能設計，并非所有交通燈都是通行停車的功能；第四，在實際道路上，各種交通事故頻發處要進行額外考慮，交通燈的合理放置以及交通標識能否被司機行人注意到。功能上可以進行額外設計使交通燈具有提示行人司機的功能，提升交通安全系數。

交通燈由于使用場地的不同會出現相應的損耗，如干擾和磨損等。對其中控制交通燈工作的單片機也要進行保護，設立警告裝置。當交通燈不能正常按照指令工作時，及時發出警告信息，以迅速做出反應，避免交通混亂。功能上設計也要符合要求，如交通燈迅速轉換信號燈，出現意外時能開啟應急方案，如發生交通事故，通過簡單程序就可通知相應人員，并開啟附近的警告裝置來維持交通秩序。為實現智能化管理交通的模式，單片機的功能標準是迅速快捷，不延誤信息的傳遞。

2.2 設計實際

交通燈的首要設計是其中的電路板結構，通過智能化控制減少功耗，大規模的應用中可無形降低了能源使用，長遠來看符合環保理念。其次就是時間控制，當交通燈的顯示屏切換顏色時要根據預先設定好的時間來更改。

在交通管理系統中實現控制交通燈的功能，紅燈綠燈的切換可受到控制。將信號干擾也要納入到考慮范圍內。單片機的設計可以從相應的方面因素進行考慮：第一，提高系統運行速度，從編程方面對系統進行優化，提高反應時間，無論是紅燈綠燈的切換還是將交通信息反饋給交通控制系統，均需很快的反應時間，并能在失去網絡信號的短時間內調整繼續進行交通控制。第二，交通燈的調試，交通燈應具有三種顏色對應三種交通信號，紅燈用于停止，綠燈用于同行，黃燈警告作用。設計的單片機既要做到紅綠燈之間的切換也要做到與黃燈的切換，并根據實際場地需要來設置交通燈的切換方式。第三，交通燈內部系統的周期，每當交通燈實現完一個周期的循環后需要進入新的周期控制交通燈，而進入新的周期如何重新計時是一個難題。既要考慮到時間的變化，也要同時控制新周期的循環。

3 基于單機片的智能交通紅綠燈的軟件應用設計

3.1 LED動態顯示程序設計

預先設計好系統功能方案，當交通燈運行時按照指令依次按時切換信號，當系統計時時可根據接受到的信息將時間反饋在顯示屏上顯示剩余的切換時間，以此達到智能控制時間的模式。

3.2 交通燈程序應用設計

交通燈內部的程序應依次設計燈光顯示及切換，并在東南西北方向上的識別進行改進，不同方向信號切換的時間不同，提前設計好不同的時間切換間隔滿足交通標準，保證交通道路上的穩定切換。當信號燈切換結束后進入新的周期進行計時，并使各方向的切換時間與原來相比保持不變。

3.3 系統調試設計

單片機設計結束后，要投入使用進行測試觀察出現的問題，輸入的程序不僅要能控制交通燈正常運行，實驗中遇到的故障及時記錄下來，實驗結束后觀察實驗結果并對過程中出現的問題進行調試，系統進行下一步的優化。排除硬件上的問題后對程序進行調試，多次實驗結果進行記錄和比較，出現數據異常時進行排查保證調試結果與所需目標一致。

4 結語

交通燈作為城市管理的重要一環，構建起交通保障網，新設計交通燈基于單片機設計而成，有著傳統交通燈不能比擬的優勢，能實現網絡上的對接，更多的功能加強了對交通的監管和治理，通過網絡控制進行交通管理技術上的提升。從對交通流量的指導和監管，到大數據的實時分析，合理分配城市交通資源，疏導交通流量，減輕了城市壓力。通過智能系統設計的交通燈對功能進行合理配置實現功耗的降低，更多程序可以納入功能的擴展范圍內。對交通燈改進一定程度上提高城市交通的規范水平。如何用單片機進行進一步提升城市質量會是未來的重大突破口，將單片機與現代設施相結合會將生活水平提升到一個更高標準之中，進而提升城市整體發展。

參考文獻

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