基于單片機交通控制系統總體設計研究

祁楚航　佟倩

摘 要 交通控制系統是現代社會一套獨特的公共管理系統，該系統可以保證高效安全的交通秩序。基于單片機的交通燈控制系統設計，包括通行方案的設計，系統的硬件設計、軟件編程與仿真調試等。本文只是針對交通控制的總體設計進行了研究。

關鍵詞 單片機 交通控制 整體設計

中圖分類號：TP311.1 文獻標識碼：A

1單片機交通控制系統的通行方案設計

設在十字路口，分為東西向和南北向，在任一時刻只有一個方向通行，另一方向禁行，持續一定時間，經過短暫的過渡時間，將通行禁行方向對換。

通過路口交通燈狀態的分析，我們可以把這四個狀態歸納如下：

（1）東西方向紅燈滅，同時綠燈亮，南北方向黃燈滅，同時紅燈亮，倒計時20秒。此狀態下，東西向禁止通行，南北向允許通行。

（2）東西方向綠燈滅，同時黃燈亮，南北方向紅燈亮，倒計時2秒。此狀態下，除了已經正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態轉換。

（3）南北方向紅燈滅，同時綠燈亮，東西方向黃燈滅，同時紅燈亮，倒計時20秒。此狀態下，東西向允許通行，南北向禁止通行。

（4）南北方向綠燈滅，同時黃燈亮，東西方向紅燈亮，倒計時2秒。此狀態下，除了已經正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態轉換。

東西南北四個路口均有紅綠黃3燈和數碼顯示管2個，在任一個路口，遇紅燈禁止通行，轉綠燈允許通行，之后黃燈亮警告行止狀態將變換。

2 單片機交通控制系統的功能要求

2.1 倒計時顯示

倒計時顯示是用來減少駕駛員在信號燈色改變的關鍵時刻做出復雜判斷的1種方法，它可以提醒駕駛員燈色發生改變的時間，幫助駕駛員在“停止”和“通過”兩者間作出合適的選擇。

2.2 車流量檢測及調整

車輛檢測器作為智能交通系統的基本組成部分，在智能交通系統中占有重要的地位。現階段，車輛檢測器檢測方式有很多，各有其優缺點。一般車流量檢測器采用傳感器+單片機+外圍器件來實現。而且，目前國內使用的紅綠燈都是固定的紅綠燈時間，并自動切換。紅燈時間和綠燈時間，是根據道口東西向和南北向的車流量，利用統計方法確定的。交通警察不斷觀察十字路口的兩個方向，根據車輛密度和流速決定是否切換紅綠燈，以保證最佳的道路交通控制狀態。

2.3 時間手動設置

除系統根據車流量自動控制調整，也可以通過鍵盤進行手動設置，增加了人為的可控性，避免自動故障和意外發生，并在緊急狀態下，可設置所有燈變為紅燈。鍵盤是單片機系統中最常用的人機接口，一般情況下有獨立式和行列式兩種。前者軟件編寫簡單，但在按鍵數量較多時特別浪費I/0口資源，一般用于按鍵數量少的系統。后者適用于按鍵數量較多的場合，但是在單片機I/0口資源相對較少而需要較多按鍵時，此方法仍不能滿足設計要求。

2.4 緊急處理

交通路口出現緊急狀況在所難免，如特大事件發生，救護車等急行車通過等，我們都必須盡量允許其暢通無阻，畢竟在這種情況下是分秒必爭的，時時刻刻關系著公共財產安全，個人生死攸關等。由此在交通控制中增設禁停按鍵，就可達到想此目的。

2.5 違規檢測

交通規則必須人人遵守，但是違反規則，如闖紅燈等，也時有發生，交警等交通管理人員雖然可以進行實時監管，但是耗費精力，在路口設置檢測傳感器就可以進行自動的警報提示。

3 單片機交通控制系統的基本構成及原理

單片機設計交通燈控制系統，可用單片機直接控制信號燈的狀態變化，基本上可以指揮交通的具體通行，當然，接入LED數碼管就可以顯示倒計時以提醒行使者，更具人性化。本系統在此基礎上，加入了違規檢測電路和車流量檢測電路為單片機采集數據，單片機對此進行具體處理，及時調整控制指揮，為了超越視覺指揮的局限性，同時接上蜂鳴器，在聽覺上加強了指揮提醒作用。據此，本設計系統以單片機為控制核心，連接成最小系統，由車流量檢測模塊，違規檢測模塊，和按鍵設置模塊等產生輸入，信號燈狀態模塊，LED倒計時模塊和蜂鳴器狀態模塊接受輸出。下圖為系統的總體框圖。

鍵盤設置模塊對系統輸入模式選擇及具體通行時間設置的信號，系統進入正常工作狀態，執行交通燈狀態顯示控制，同時將時間數據倒計時輸入到LED數碼管上實時顯示。在此過程中還要實時捕捉違規檢測和緊急按鍵信號，以達到對異常狀態進行實時控制的目的。急停按鍵和違規檢測隨時調用中斷。

在模式選擇上，若為自動模式，將不斷調用車流量檢測模塊對車流量進行檢測統計，到達一定時間將修正通行時間一滿足不同路況的需要。

4 結語

交通燈控制在交通運輸領域有著非常重要的作用。本文完成了基于單片機交通控制系統總體設計，即：主要確定了交通系統具體的通行方案，規定東西向和南北向車輛的行止狀態和時間分配，以及要求其他多功能的實現，為進一步實現智能化的交通運行打下了基礎。