基于单片机的新型智能交通灯控制系统
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２０１２年第４期 福 建 电脑 １５３ 基于单片机的新型智能交通灯控制系统 覃娴 （广西现代职业技术学院广西河池５４７０００） 【摘 要】：针对传统交通灯控制系统无法实现实时控制的缺点，本文提出了一种基于单片 机的新型智能交通灯控制系统。通过增加车流量检测装置检测不同方向的实际车流量．再与给定 车流量对比，根据二者的偏差值进行红绿灯时间的分配，使其实现实时控制。 【关键词】：单片机；交通灯；车流量检测；实时控制 Ｏ、引言 近年来随着机动车辆日益普及．城镇道路建 设由于历史等原因的相对滞后．人们也越来越受 到交通拥堵、交通事故频发等问题所带来的困扰． 特别是街道的各十字路口．更成为交通网中通行 能力的隘口和交通事故的多发源。为使交通畅通． 防止交通阻塞．交通灯在大多数城市得到了广发 的应用 传统的交通灯控制系统采用的是固定周期控 制的方式。这样虽然简单易于控制，但缺点是随着 车流量的增多．控制信号往往与实际的交通流量 不适应．无法实现实时控制，遇到紧急情况也无法 及时处理 这种输出只受输人控制的系统称为开 环控制系统．其控制精度和抑制干扰的特性都比 较差。（如图ｌ所示） 输入量 Ｉ控制器ｌ Ｉ 执行器 Ｉ ｌ被控对象 Ｉ 输出量 （设定亮灭时序） （单片机）Ｉ ＇１（时序控制装置）Ｉ Ｉ（红绿灯）『—呻（灯亮灭时序） 图ｌ十字路口交通灯开环控制系统框图 针对上述问题．本文根据自动控制原理的一 些相关知识．提出了一种新型的智能交通灯控制 系统．在原系统的基础上增加一个车流检测装置 作为反馈部件，使之成为一个闭环控制系统，提高 系统的控制精度和抗干扰能力。（如图２所示） 时问． 图２智能交通灯闭环控制系统框图 １、方案论证 灯时长为一特定时间以此控制十字路口的车流 量．若此时检测装置检测到实际车流量与给定车 流量不一致，出现了偏差（偏差＝设定车流量一实 际车流量）．设偏差增大，那么控制电路设定的时 问也会相应增长．则此方向车流通过十字路口的 量变大．滞留的车流量变小．检测装置检测到的实 际车流量也相应变小，偏差随之缩小，直到偏差为 零或者二者达到一个新的平衡。反之亦然。 ２、具体方案设计 具体方案设计如图３所示．主要包括控制系 统模块、红绿灯输出显示控制模块、时间显示模 块、车流量检测模块、电源模块等。 【 卜— ｌ镌潮豫 Ｉ 。 ＾Ｔｇ ｆ－ｉ 母’’帆 Ｉ 艟求楗块 ｌ — 图３智能交通灯系统设计框图 ２．１控制系统模块 控制系统模块采用ＡＴ８９Ｃ５１单片机控制芯 片，它是一种低功耗、高性能的微控制器，可以为 众多嵌入式应用系统提供灵活、有效的解决方案， 可通过其内部的定时器控制红绿灯的亮灭、接收 检测信号和设定时间．外部接口亦能方便的输出 控制信号 ２．２红绿灯输出显示模块 实际车 红绿灯输出显示模块主要用来显示车辆通行 流瓠 状况。ＮＮ Ｎ￣Ｏ＿ｅｒ、黄、绿发光二级管，通过单片 机外部输出Ｉ／Ｏ引脚指示各方向车辆通行情况。 ２．３数码管显示模块 给定某方向车流量．通过控制电路设定红绿 在 通灯上方安装一个显示绿灯通行时间和
红灯等待时间的显示电路．采用数码管显示电路 １５４ 福建 电脑 ２０１２年第４期 是一种很好的方法 虽然单片机有ＰＯ—Ｐ３四个并 行端口．但Ｐ０和Ｐ２通常用于外部传送地址和数 据．Ｐ３口有第二个功能。真正供用户使用的是Ｐ１ 口 而红绿灯和数码管显示模块都接于单片机的 Ｐｌ端口．这样端口引脚不够用．因此通过８２５５芯 片扩展。 ２．４电源模块 由于整个系统采用的电源电压只需＋５Ｖ电 压．故选用常用的ＬＭ７８０５即可满足系统电源的 要求。 ２．５车流量检测模块 车流量检测主要是通过各种传感设备对路面 行驶车辆进行探测，获取相关交通参数，以达到对 公路各路段交通状况及异常事件的自动检测、监 控、报警等目的。近年来．对车流量的检测已有很 多种方法，如空气管道检测技术、磁感应检测技 术、波频检测技术和视频检测技术等，可对车流 量、车速灯进行准确的检测，因此本文对车流量的 检测不做专门讨论。仅在Ｐ３口通过按键模拟车流 量的检测信号收发情况。车流量传感器一个位于 东西方向取样．一个对南北向取样。检测到实际车 流量的值送给单片机．单片机在通过程序运算与 给定车流量的大小进行比对．由此得到的偏差值 来控制各方向的红绿灯时长．并由数码管显示。 ２．６车流量检测程序设计 由于存在南北向和东西向两个方向的车流量 检测装置．故在程序设计时．需注意两个方向的相 互影响。设原设定时问周期中南北向红灯亮６０ 秒，东西向绿灯亮５５秒，黄灯闪烁５秒，之后切换 为东西向红灯亮６０秒．南北向绿灯亮５５秒，黄灯 闪烁５秒。若南北向车流量增大（东西向车流量不 变）．其通行时间变长，南北向绿灯设定时问由原 来的５５秒变为６０秒．黄灯闪烁的时间不变．则东 西向的红灯时长也相应出现变化．变为６５秒．并 相应减少南北向红灯的时长．变为５５秒．以此减 少车辆等待时间 车流量检测采样程序于红灯转变为绿灯前的 ５秒钟采样．通过两个方向的采样值与设定值所 得到的两个偏差进行对比．再根据对比结果分配 各方向红绿灯的时 。若两个方向的偏差值相等， 原设定的时长不变：若南北向的偏差大于东西向 的偏差．南北向通行绿灯显示时间变长；若东西向 的偏差大于南北向的偏差．东西向通行绿灯显示 时间变长 ３、结束语 基于单片机的新型智能交通灯控制系统在传 统交通灯系统设计的基础上进行改进．通过增加 车流量检测装置，既充分利用单片机芯片的功能， 提高系统的可靠性和稳定性．又实现了交通灯的 实时控制，且系统设计简单，实用性强，操作简单， 有较强的实际应用价值。 参考文献： ［１】张文灼，《单片机应用技术》【Ｍ】．北京：机械工业出版社， ２００９ 【２】刘东．ＩＴＳ中的车辆检测技术［Ｄｌ北京：公安大学学报 （自然科学版），２０００，２０（４）：３５－３９． 【３】郝芸，陈相志．自动控制原理及应用【Ｍ】．大连：大连理工 大学出版社．２００８． 一。 一一… 一一一一一一一。 一’一一一一一一一一一。一一一一’一一一’一一一一一一一。一一一一一一一一一一一一一一一一一。１ ｌ Ｉ ｝ ＿ ｌ Ｉ ｌ Ｉ 《福建电脑》投稿须知 ： Ｉ Ｉ 《福建电脑》（国际标准刊号：ＩＳＳＮ １６７３—２７８２；国内统一刊号ＣＮ ３５—１１１５／ＴＰ）是福建省科技厅主管，福 － 建省计算中心和福建省计算机学会主办的计算机学科综合月刊 欢迎投稿： · １．论文所涉及的项目如国家或地方基金课题。请在来稿中注明课题项目、编号、来源。署作者真实姓 ： 名、工作单位、电话、通信地址、邮政编码和电子信箱。 ： ２．来稿文责自负．如摘引他人作品．务请在参考文献中予以著录。 ： ３．投稿前请作者自审一遍，所投稿件要求结构严谨，表达简明、语义确切、逻辑性强。文稿一般不超过５ ： 千字（包括图、表、原程序、参考文献）；图表和照片一般不超过４个（包括应用程序框图等）。文章层次编序（ ： 二、三级标题）采用以下格式：０；１；２；…；１．１；１．２；１．２．１；…。 ： ４．本刊只受理电子邮件投稿。文档请用ＷＯＲＤ编排，并以附件形式发送。同一篇稿件请不要反复传送 · ５．编辑部收到作者稿件后．１０个工作日内以电子邮件方式返馈初审意见。 · ６．编辑部投稿信箱：ｆｊｄｎ＠ｖｉｐ．１６３．ｃｏｒｎ ．
