基于單機片的智能交通紅綠燈控制系統設計

曹競豪+徐天偉+鄭鵬

摘 要：我國的經濟社會不斷發展，交通行業也進入了快速發展階段。在城市交通中，交通紅綠燈控制系統非常重要，只有提高交通控制系統的智能水平，才能疏散交通，解決城市道路擁堵的問題。為了實現上述目標，將單機片應用于交通燈控制系統設計中非常必要。文章將具體探討基于單機片的智能交通紅綠燈控制系統設計，希望能為相關人士提供一些參考。

關鍵詞：單機片；智能交通紅綠燈；控制系統設計

引言

進入新世紀以來，我國的城市化水平不斷提升，城市交通規模不斷擴大，在一定程度上加大了城市管理的難度。在城市交通管理中，交通紅綠燈發揮著重要作用，只有發揮交通紅綠燈的實用價值，對路面交通進行精準控制，才能實現交通系統的正常運轉。隨著網絡信息技術的不斷發展，其與社會各個行業的融合更加緊密，智能化成為城市交通的發展趨勢。在此背景下，以單機片為基礎，進行智能交通紅綠燈控制系統設計勢在必行。

1 單機片概述

1.1 含義

所謂的單機片，就是在計算機技術的支撐之下，把各種電路集中在一種芯片上，賦予單機片數據傳輸和電流輸送的功能。在單機片上有大量的串行電路，這些電路可以把系統中的不同結構要素組成起來，形成動態操作系統，以此實現系統的高速運轉[1]。

1.2 結構

一般來說，單機片是和其他電控設備聯合使用的。在智能交通紅綠燈設計中，需要構建智能交通系統，系統中的硬件組成要素包括單機片、芯片、數碼管、二極管、電阻、電源等等。不同組成部分承擔著不同的職能。以單機片為例，單機片可以儲存不同的控制電路。以芯片為例，芯片可以記錄智能交通系統的關鍵信息。以數碼管為例，數碼管可以儲存大量系統數據，并實現信息數據的傳輸。以二極管為例，二極管可以賦予交通信號燈顏色，提高交通控制的效率。以電阻為例，電阻可以控制智能交通系統的過電流，保障系統的穩定性。

1.3 型號

在交通紅綠燈控制系統中，經常選用AT89S51型號的單機片。該型號的單機片具有極強的實用功能，一方面，AT89S51單機片可以優化智能交通系統的編程，另一方面，AT89S51單機片可以實現IO接口的獨立控制。在應用這一型號的單機片之后，程序儲存器可以擴大和升級，為交通紅綠燈控制系統提供更多的功能信息[2]。

2 基于單機片的智能交通紅綠燈控制系統設計

2.1 設計要求

在以單機片為基礎，對智能交通紅綠燈控制系統進行設計的過程中，應該滿足如下的幾個功能要求：第一，應該保證東南西北四個方向交通信號燈的正常運行，當東南方向的道路開啟時，西北方向交通流應該暫時停轉。第二，應該把準行時間控制在一分鐘或兩分鐘。如果道路的車流量過大，可以設置準行時間為兩分鐘，如果道路的車流量過小，可以設置準行時間為一分鐘。第三，應該明確不同交通信號燈的功能。在準行車輛通過時，應該在綠燈亮起之前，讓四個路口的黃燈同時閃爍，以此為駕駛員提供提示，說明行車方向即將發生改變。第四，應該在不同的路口安裝交通提示牌，在網絡信息技術的支撐下，交通提示牌可以實現全數碼化和智能化，駕駛員和行人通過觀看交通提示牌，可以知曉道路準行或禁止通行的時間。第五，應該以單機片的基本參數作為依據，實現單機片的電路集合功能，同時要把單機片和數碼管結合起來，實現智能交通信號燈的快速轉換。

在以單機片為基礎，對智能交通紅綠燈控制系統進行設計的過程中，應該遵循如下的設計思路：智能交通信號燈的最主要功能就是穩定城市交通運行，因此可以將智能交通信號燈分為三個不同的組成部分，第一個組成部分是剩余時間顯示，駕駛員和行人需要知曉變道剩余時間。第二個組成部分是交通燈顯示，當時間到達設定值后，交通信號燈要實現自動轉換變色。第三個組成部分是按鍵停止運行，當道路交通出現重大事故，應該中斷該段道路的車輛運行，對安全事故采取應急措施[3]。

2.2 設計實際

首先是智能交通紅綠燈系統中的LED剩余時間顯示設計。在進行LED顯示設計時，應該做到如下幾點：第一，應該依靠網路信息技術，實現互聯網和LED顯示屏的連接。第二，在選擇交通紅綠燈的過程中，應該讓不同燈光的位選線先后處在選通的狀態，同時讓其他燈光的位選線處在關閉的狀態，根據位選線的數碼對應值，在顯示屏上進行數據編碼。第三，應該對LED顯示屏的顯示效果進行檢驗。如果字符段碼與實際信號燈相符，可以將LED顯示屏投入到城市交通之中。

其次是智能交通紅綠燈系統中的紅綠黃燈光轉換設計。在城市交通中，不同顏色的信號燈代表了不同的交通指示，紅燈代表停止同行，綠燈代表準許通行，而黃燈代表等待。在進行信號燈轉換設計時，應該做到如下幾點：第一，應該以東西方向為基準，進行初始狀態的設置。東西方向的初始時間可以限制為五十五秒，黃燈的持續時間可以限制為五秒。第二，應該以南北方向為基準，進行初始狀態的設置，南北方向的初試時間和黃燈持續時間與東西方向相同。第三，在時間設置完畢之后，要應用計算機進行初始循環。

再次是智能交通紅綠燈系統中的緊急中斷設計。在城市交通中，經常會出現重大緊急事故，阻礙交通的正常運轉。在進行緊急中斷設計中，應該做到以下幾點：第一，建立一個仿真系統，模擬事故發生現場，并對模擬事故進行程序編制，把編制之后的程序記錄在交通系統之中。第二，應該根據仿真事故制定相應的應急方案，測試系統運行結果，直至測試數據能滿足交通正常運轉的需求[4]。

3 結束語

綜上所述，隨著城市化水平的不斷提升，交通行業迅速發展起來，為了保障交通的快速運轉，以單機片為基礎進行智能交通燈控制系統的設計勢在必行。

參考文獻

[1]劉德新，周志文，張衛豐.基于STC89S52單片機智能交通燈控制系統的設計與制作及應用[J].深圳信息職業技術學院學報，2012，03：38-41.

[2]史振江，劉佳，李靖，等.智能交通燈控制系統的設計與實現[A].美國James Madison大學、武漢大學高科技研究與發展中心、美國科研出版社.Proceedings of International Conference on Engineering and Business Management（EBM2011）[C].美國James Madison大學、武漢大學高科技研究與發展中心、美國科研出版社，2011：4.

[3]莫有印，王少杰，陽泳.基于嵌入式系統的智能交通燈控制系統的設計與論述[J].電子世界，2015，18：107-108.

[4]呂冠艷，王高，吳翠紅.智能交通燈控制系統的設計與模擬[J].數字技術與應用，2013，01：5+7.