基于嵌入式系統(tǒng)的智能交通燈控制系統(tǒng)的設計與論述

邵陽學院信息工程系 重慶幼兒師范高等專科學校 莫有印

邵陽學院信息工程系 王少杰 陽 泳

1 系統(tǒng)的方案設計與論證

以AT89S51單片機為主控芯片，信號燈的顯示包括四部分：紅綠黃交通信號燈、LED數(shù)碼管的時間倒計時顯示、車輛待轉燈以及人行道紅綠燈的狀態(tài)。對車輛進行檢測時可以將某方向車道下放入磁環(huán)用以檢測車流量數(shù)據(jù)，檢測器定時對車流量進行檢測，規(guī)定正常距離為50m，當在通行過程中道路車輛超過50m，系統(tǒng)則視為該方向交通擁堵。在某一周期內定時對車輛進行檢測，將檢測到的模擬數(shù)據(jù)通過AD轉換電路轉換成數(shù)字量送入單片機判斷，如果檢測到交通屬于擁堵狀態(tài)，則相應方向的倒計時時間會發(fā)生改變。此外，設有緊急控制模式，當交通路口出現(xiàn)事故時，可通過緊急模式疏導交通。系統(tǒng)具體工作原理是：通過51單片機調整信號燈的狀態(tài)，指揮交通路口車輛的通行，并用LED數(shù)碼管顯示倒計時的時間提醒車輛行人安全通行。系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行交通信號燈狀態(tài)顯示控制，同時將時間數(shù)據(jù)以倒計時方式輸入到LED數(shù)碼管上實時顯示。

2 硬件電路設計

智能交通信號燈控制系統(tǒng)以AT89S51單片機作為核心控制器，其它外圍電路由車流量信息采集模塊、信號處理模塊、交通信號燈顯示模塊及按鍵控制電路組成。

交通燈顯示模塊包括主要包括四種信號燈：紅黃綠信號燈、LED時間倒計時顯示、

人行道紅綠信號燈、待轉信號燈。

其中，LED時間倒計時顯示采用兩個四位二進制數(shù)碼管顯示一組數(shù)字的方式，可實現(xiàn)00—99秒的時間顯示，四個方向需要8個數(shù)碼管同時顯示。

紅黃綠信號燈采用PROTUES中的元件TRAFFIC LIGHTS顯示，四個TRAFFIC LIGHTS即可滿足四個方向的紅綠藍信號燈顯示。

人行道的信號燈則采用紅、綠兩種類型的發(fā)光二極管實現(xiàn)，當某方向的紅綠黃信號燈為綠色通行狀態(tài)時，該方向的人行道信號燈綠燈亮。

左轉信號燈位于紅綠黃信號燈的左側，東西南北方向各有一個左轉信號燈，當某方向紅燈時間顯示倒計時結束的一小段時間，左轉信號燈會點亮疏導左轉車輛有秩序通行。系統(tǒng)總體硬件電路如圖1所示。

3 程序設計

主程序中需要了解到實時交通情況，如各個方向的紅綠燈狀態(tài)，通行方向的倒計時時間，采集到的車流量，然后對現(xiàn)場擁堵情況分程度作出相應調整，以保證交通通行順暢。系統(tǒng)先對資源進行初始化,打開定時器中斷，外部中斷使能功能，當系統(tǒng)自動運行時定時器開始工作倒計時并由單片機記錄具體時間由LED數(shù)碼管顯示出來，并對東西南北方向的紅綠黃信號燈按照時間規(guī)律自動循環(huán)亮滅。當主程序中檢測到某方向車流量異常時，便記錄車流量等級和相應方向的倒計時時間以作出相應調整，如果十路口出現(xiàn)交通事故則需要執(zhí)行緊急模式。

4 系統(tǒng)仿真與測試

圖1

根據(jù)設計要求，測試智能交通控制系統(tǒng)的基本功能，包括東西南北方向紅綠燈是否顯示準確、數(shù)碼管時間倒計時顯示是否穩(wěn)定、系統(tǒng)是否能根據(jù)車流量的大小自動調整紅綠燈的時間等。電路系統(tǒng)包括四大模塊，單片機最小系統(tǒng)模塊、交通燈模塊、自動控制模塊、緊急控制模塊，顯示部分集中于交通燈模塊。

5 總結

本次交通燈智能控制系統(tǒng)的設計的主要難點在于對時間的控制，由于沒有用到時鐘芯片，需要使用到單片機的定時器中斷來計時，而十字路口時間是連續(xù)性的，也就是說中斷程序要一直運行，這就讓其他程序執(zhí)行起來很困難，尤其是設計要求中的第二個要求是根據(jù)車流量自動調整交通路口的時間來疏導交通，于是如何在定時器不斷中斷的情況下檢測車流量進行AD轉換再自動調整時間是非常困難的。在程序設計時，經過多次修改最后采用在中斷程序中檢測流量再自動調整時間的方案，這種方案容易使程序跑飛，所以中斷程序中使用了許多開關語句減少其在中斷運行的時間。

[1]余發(fā)山.單片機原理及應用技術.中國礦業(yè)大學,2002.

[2]普家.數(shù)字電位器及其應用電路[J].電器時代,2001,7.