智能交通灯【文献综述】

文献综述

电气工程及自动化

智能交通灯

摘要：文章首先介绍了交通灯的发明历史，然后简单介绍了我们可以用来控制交通灯比较方便的两种工具PLC和单片机，简略地比较两种工具各自的特点。然后根据我国交通现状，决定采用单片机来设计整个系统，最后展望一下单片机的运用前景。

关键词：智能交通灯；单片机；PLC；控制

1.前言

随着社会经济的飞速速发展，世界各国的大中城市的交通问题越来越引起人们的关注。现在，人们生活水平的提高，私家车也越来越多。人，车，路的协调，已经成为交通管理部门急需解决的重要问题之一。所以，如何采取合适的控制方法，最大限度利用有限的道路资源，缓解城市主干道与城区以及城市周围的交通拥堵状况，越来越成为亟待解决的问题。经过查阅各种书刊，我们将利用单片机设计一种控制交通灯的方案，以缓解现在的交通压力。

当今，红绿灯已经安装在各个路口，已经成为疏导交通车辆行人最常见和最有效的手段了。这一技术的出现还得追溯到19世纪。

1958年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝双色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它是由红绿两色以旋转式方形玻璃灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月，煤气灯爆炸，造成警察受伤，然后被取消。

较现代的交通灯的出现在1914年，那时电气启动的红绿灯出现在了美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市C5号大街的一座高楼上。红灯表示“停止”，绿灯表示“通行”。而中国最早的马路交通灯是诞生于1928年的上海英租界。从最早的手牵皮带到20世纪50年代的电气控制。

2.交通灯控制方案

2.1基于PLC的交通灯控制方案

可编程控制器（PLC）是在继电器控制技术和计算机技术的基础上发展起来的一种新型的工业自动控制设备，它以微处理为核心，集自动化技术、计算机技术、通信技术为一体，广泛应用于自动化的各个领域。PLC从原来具有逻辑控制、顺序控制等功能，发展到现在已具有模拟量输入/输出、定位控制、旋转角度检测、高速技术、数据处理、联网通信等功能。PLC使用面向控制过程、面向

用户的“自然语言”编程，适应工业环境，简单易懂，操作方便，是可靠性高的新一代通用工业控制装置。

PLC特点:可靠性高，抗干扰能力强;配套齐全，功能完善，适用性强;系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造;体积小，重量轻，能耗低

2.2基于单片机的交通灯控制方案

单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。

在MCS-51系列单片机中，有两个子系列：51子系列和52子系列。每个子系列中有若干个中型号。51系列有8051、8751、8031三个型号，后来经过改进产生了80c51、87c51、80c31三个型号；52系列有5021、8752、8032三个型号，改进后的型号是80c52、87c52、80c32。改进后的型号更加省电。52系列比对应的51系列增加了定时器T2并将内部程序存储器增加到8KB。Inter公司停止生产MCS-51系列单片机之后将生产权让给了许多其他公司，于是出现了许多与MCS-51兼容的单片机。现在生产MSC-51兼容单片机的公司对其进行了不同程度地改进和提高。我们现在使用比较多的是AT89C51和AT89S51等。

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器、和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单边机控制系统。

单片机经过1、2、3，三代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU 功能在增强，内部资源在增多，引脚的多功能化及低电压低能耗。

单片机的特点:性价比高，开发周期短，易于产品化;集成度高，可靠性好，抗干扰性强;功能完善，接口多样;低功耗、低电压;总线多样，易于扩展

2.3交通灯控制方案分析

目前设计交通灯的方案有很多，有应用CPLD设计实现交通信号灯控制器的方法；有应用PLC 实现对交通灯控制系统的设计；有应用单片机实现对交通信号灯设计的方法。目前，国内的交通灯一般设在十字路口没在醒目的位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯。加上一个倒计时的显示计时器来控制路上行车。对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用，但是根据实际行车过程中出现的情况，还是存在缺陷：两车道的车辆交替放行时间相同且固定，在十字路口上，经常一个车道为主干道，车辆比较多，放行时间应该长些；另外一个车道为副干道，车辆较少，放行时间应该短些。

针对这种交通拥挤，交叉路口经常出现拥堵的情况。利用单片机控制技术，对软件和硬件设计

方案进行修改，使其能够对车流量的不同对放行时间能够自由、灵活控制。

3.结论与展望

单路口交通的控制就是确定交叉路口的红绿灯信号配时，使通过交叉口的车辆延误尽可能缩小。传统的控制一般是采用模型控制或预先人为地设定多套方案，实践表明这种方法的控制效果并不是很理想。由于道路上的交通流具有较大的随机性和非常大的复杂性，所实施的相位控制也应随交通流的不同而相对变化。交通警察在实际的交通指挥中可以根据实际情况来控制交通，比如：交警可以通过观察路口车辆数的多少来机动地控制各个路口的红绿灯时间。如果东西方向的车流量大，则其放行时间长，南北方向这流量小，则其放行时间短。

在总结交警的经验基础上，运用单片机对十字路口的信息进行模糊控制，达到减少堵塞的，增加效率的目的。

由于单片机的性价比PLC高，所以单片机更容易被大规模运用在基础设施上。而且相对于现在我国大部分路口的定时控制器，单片机的灵活性将发挥更大的优势。

当然，我们可以进一步扩展，使其与更多的设施连接起来，能够综合分析一大块路况信息，实现整个交通系统的优化控制，达到“和谐”交通。在未来的交通系统中，这种单片机控制交通器将占主导地位。

参考文献

[1]周兴华．手把手教你学单片机[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2007，10．

[2]徐泳龙．单片机原理及应用[M]．北京：机械工业出版社，2004，1．

[3]张毅坤．单片微型计算机原理及应用[M]．西安：西安电子科技大学出版社．2011，1．

[4]楼然苗．51系列单片机设计实例[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2005，9．

[5]李海滨，片春媛等．单片机技术课程设计与项目实例[M]．中国电力出版社，2009，10．

[6]李学海．标准80C51单片机基础教程[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2006，8．

[7]吴黎明．单片机原理及应用技术[M]．北京：科学出版社，2005，8．

[8]邓成文．用PLC实现智能交通灯[J]．可编程控制器与工厂自动化(PLC FA),2004(11):40~43

[9]乔维德．基于PLC的交通灯模糊控制[J]．电气时代，2006(12):20~22．

[10]Cai Meiqin.etc.MSC-51 series single-chip microcomputer system and its

application[M]．Beijing:Higher Education Press,2004,2．