智能交通信号灯控制系统设计

当今社会中交通已然在城市经济发展中和人民生活的水平中扮演了一个十分重要的角色。但是随着车辆的增多,道路拥堵已然成为城市通行的一个难题。本课题研究的范围主要是交通道路上的交叉路口,在交叉路口设置交通信号灯来智能控制车辆的通行。交叉路口一直是一个交通事故频发地带,因此此次的研究范围主要是交叉路口的交通管理。

1 系统的设计方案

该系统设置在路口来控制东西、南北的俩条行驶车道。当车辆汇集到十字交叉路口时,根据交通灯的颜色变化来进行通行。系统是用单片机来控制其他器件来进行工作。交通灯是用红色,绿色,黄色的单色发光二极管,需要用12个,每三个不同颜色为一组。每一组和一个2位数码管组成显示电路。其工作状态是当系统得电以后,电路先进行上电复位,然后开始工作。同时考虑到有一些特殊车辆或者交通意外的发生,因此也需要设置一些特殊的功能。交通灯控制原理是根据路口各方向,红,黄和绿三个颜色的变化来指挥交通,交通规则规定:红灯:停止通行。绿灯:可以通行。黄灯:警示和提醒,如果该车在黄灯闪烁期间,通过了禁止线,那么可以允许该车辆继续通行。

2 系统工作原理

单片机对外部设备的控制,本质上是通过I/O端口对设备进行控制,单片机的PO口有两种功能,可以作输出或者输入端口,也可以作为数据总线。在该系统中P0口输出要加上拉电阻,单片机的P3.0口到P3.3口连接到数码管上。程序下载到STC89C51RC单片机中。在十字路口的四组红、黄、绿交通灯中,单片机的P1.0、P1.1、P1.2 控制的是“西”方向上的发光二极管,P1.5、P1.6、P1.7控制的是“东”方向上的发光二极管,P2.0、P2.1、P2.2控制的是“南”方向上的发光二极管,P2.5、P2.6、P2.7控制的是“北”方向的发光二极管。由于单片机工作时是低电平有效,所以电源和端口之间串联个限流电阻。同时,数码管也需要通过驱动,由于是共阴极的,所以用P3.0、P3.1连接的是南北方向数码管的数字(十位和个位),P3.2、P3.3连接的是东西方向数码管的数字(十位和个位)。当P3.0～P3.3输出为低电平时,其相对应控制的位会进入电流,这样对数码管进行驱动。因此当I/O 口输出为低电平时,数码管开始进行时间倒计时,其所控制的发光二极管亮。

本次交通灯的功能设计是在对实际的交通环境和要求所定。交通灯系统由单片机作为主控元件,数码管和LED为通行时间的显示模块,还有特殊按键等元件构成。

交通灯的功能介绍:(1)系统12个发光二极管和四对LED显示器(数码管)。在运行的时候,两条通行方向上的交通指示灯相互转换。

(2)东西,南北方向的通行时间设定为60S,黄灯闪烁是5S。(3)当绿灯亮的时候,车辆可以通行,当红灯亮的时候,道路禁止通行,当黄灯闪烁的时候,车辆应当在停止线上等待,如果已经过线,那么可以继续通过路口。(4)十字路口有时间倒计时显示,司机可以更清楚的把握时。通行时间的单位为秒。(5)有紧急模式按键,当路口发生突发情况或者交通事故的时候,按下按键后交通灯的红灯亮,道路上的车辆禁止通行。(6)有夜间模式按键,由于夜晚的车辆较少,司机也常常处于疲惫状态,按下后黄灯闪烁,让驾驶者能够提高精神。(7)交通通行的时间采用倒计时的方式,通行时间可以通过按键来针对白天,晚上的不同时段的车流量进行设定。

系统由单片机,数码管等元件组成.。同时系统的电路还包括复位电路,时钟电路、晶振电路、中断电路等。

驾驶方向指示使用LED发光二极管,红和绿双色指示放行和禁止,黄灯指示提醒和警示。显示模块用俩个数码管为一组,用4组,显示的时间00～99。

3 交通灯通行模式

本次的系统通行时间一般定为60s,由于考虑到交通车流量的时段问题,为了使车辆通行顺畅,缓减交通压力。系统设置了调节时间功能,就是能够调节俩条方向上的通行时间。这个设计点算是本设计上的一个亮点,在交通道路中,有时候会出现一些大路和小路的交叉口,那么这样的交通灯正好设置在这样的路口是最合适的。这也是一个交通道路上的控制创新。

4 系统运行状态

通过对本市交通道路的实地考察和对车流量的分析,遵循交通道路法的规定,进行设计。假设某交叉路口的某时段初始状态,显示时间从设定的20s开始:

(1)当东西方向上的交通灯绿灯亮时,该方向道路上的车辆可以正常行驶。南北方向上的交通灯红灯亮时,该方向道路上的车辆禁止行驶。(2)当数码管时间显示为5s的时候,绿灯转换成黄灯闪烁,车辆应当在停止线后停车等待,当5s后,东西方向的黄灯变成红灯亮,车辆禁止通行,南北方向的绿灯亮,车辆开始通行。(3)南北方向的时间到5s的时候,绿灯转换成黄灯闪烁,车辆应当在停止线后停车等待,当5s后,黄灯闪烁变成红灯亮,禁止通过,同时东西方向的绿灯亮,车辆可以行进。(4)这样依次替换,进行工作。

5 结语

智能交通信号灯控制系统设计

陈东升

(天津职业技术师范大学,天津 300222)

摘要:该设计介绍的是以单片机为系统主控单元,再将软件程序载入来单片机内来实现交通信号灯的智能化控制。该交通灯控制系统是由STC89C51RC单片机,时钟电路、复位电路、电源电路构成。系统通过数码管进行显示,以红、黄、绿三种颜色的LED灯作为信号指示,采用倒计时的方式实现,模拟真实的交通环境。

关键词:STC89C51RC单片机；交通灯；LED

中图分类号:U491.51文献标识码:A文章编号:1007-9416(2017)10-0017-01

收稿日期:2017-10-15

作者简介:陈东升(1960—),男,汉族,河北丰润人,实验师,研究方向:电力电子技术。

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路段,并且在控制的过程中,是需要将显示的时间始终存于AT89S52单片机内部的RAM的R3中,利用系统内部的定时器,对时间进行相应的设定,将定时器工作设定方式1,时间设定为10ms,所以在定时时间达到100次的时候,其时间也就达到1s,这时的R3倒计时的时数会相应减少。另外,针对现实的部分,应当对子程序进行相应的编写,并且在定时器子程序处于定时器0的时候,就会产生中断的现象,所以这个时候就需要对显示的子程序进行相应的调整,以此保证显示器数字的准确性。

(2)模糊计算。交通信号控制是软件控制系统中重要的一项内容,主要是道路交叉口车辆有序的运行,避免发生道路交叉口出现交通拥堵的现象。其实,道路交叉口延误和拥堵等现象发生,主要是与信号周期、配时、交通量等方面有关。因此,面对这样的情况,若是想保证城市交通叉口处于正常的运行状态,应当利用模糊计算的方式,通过利用相应的公式,设置相应的目标函数,通过目标函数构建相应AT89S52单片机的智能交通灯控制系统模型,并且应当进行相应的评价,和对滞后时间和等待时间进行相应的调整,以此构成延误时间,模糊公式为:

,

其中,d 表示车辆平均延误;λ为绿信号;σ为饱和度;C 为信号周期;Q 为实际车流;δ为常数;ρ为总流量比,即各相位上关键流量

比的和。

3 结语

综上所述,本文对单片机的智能交通灯控制系统的实现方案,进行了简要的分析和阐述,通过对硬件和软件等两大部分的分析和合计,并且通过利用公式,以此保证单片机的智能交通灯控制系统运行的准确性,实现了该项系统的科学性和合理性,进而缓解了城市交通拥堵的现象,并且这对城市的发展,也是非常有利的。参考文献

[1]陆海全,李志军,闫非凡,吴江龙.基于单片机的智能交通灯控制系统[J].电子技术与软件工程,2016,(03):51-53.

[2]欧玉荣,张力,王虎,王正玉.基于51单片机与nRF905收发器的无线智能控制交通灯的设计[J].陕西科技大学学报(自然科学版),2012,30(01): 54-57.

[3]曹纯子,李业德.基于单片机的智能交通灯控制器设计[J].山东理工大学学报(自然科学版),2011,25(03):105-107.

[4]曹纯子.基于嵌入式系统的智能交通灯管理系统的研究[D].山东理工大学,2011.

[5]孙玉芳.基于单片机的智能交通灯控制系统的研究[D].哈尔滨工程大学,2009.

Implementation scheme of Intelligent Traffic light Control System Based on single

chip Microcomputer

He You

(Electronic information engineering, International College, Wuhan University of Science and Technology, Hubei Wuhan 430081)

Abstract:This paper introduces a method of designing intelligent traffic lights control time traffic flow dynamic changes based on AT89S52 single chip microcomputer, automatic traffic statistics; fuzzy algorithm according to the distribution of green time of each lane to achieve dynamic adjustment of traffic.

Key Words:single chip microcomputer；intelligent traffic lights；control system；implementation scheme

本课题研究的范围主要是交通道路上的交叉路口,在交叉路口设置交通信号灯来智能控制车辆的通行。交叉路口一直是一个交通事故频发地带,因此此次的研究范围主要是交叉路口的交通管理。本系统能够有效的缓解道路交通拥堵,减少事故的频发,针对其不同的时段来控制其不同的通行时间,从而使道路交通更加顺畅。

Intelligent Traffic Signal Control System Design

Chen Dongsheng

(Tianjin Vocational Technical Normal University,Tianjin 300222)

Abstract:The design introduces a single chip microcomputer as the main control unit and software program is loaded into a single chip to realize intelligent control of traffic signals.The traffic light control system is composed of STC89C51RC single chip microcomputer, clock circuit, reset circuit and power supply circuit.Through the digital tube, the system displays the LED lights of red, yellow and green colors as signals, and the countdown is implemented to simulate the real traffic environment.

Key Words:STC89C51RC single chip microcomputer；Traffic lights；The LED

参考文献

[1]李忠国.单片机应用技能实训[M].北京:人民邮电出版社,2006.[2]侯殿有.单片机C语言程序设计[M].北京:人民邮电出版社,2010.[3]李朝青.单片机原理及接口技术(修订版)[M].北京:北京航空航天大学出版社,1998.

表1 交通灯和AT89S52单片机控制连线对应的关系分析

1R 1Y 1B 1R 1Y 1B P1.5 p1.4 p1.3 p1.2 p1.1 p1.0 南北红灯 南北黄灯 南北绿灯 东西红灯 东西黄灯 东西绿灯

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