基于紅外感應的智慧城市交通平臺設計

汪東芳 張飛龍 梁紀偉 李迪

摘要：隨著汽車工業的迅速發展，人們擁有汽車的數量日益增多，交通擁堵問題也日益顯現出來，傳統的交通控制系統雖然在一定程度上可以滿足指揮路口交通的需求，但隨著城市規模的不斷擴大，原有的交通控制系統已經表現出明顯的不足，紅綠燈時間周期固定，不能根據車流量及時調整紅綠燈的時間，同時功能比較單一，對特殊情況的出現也無法給予有效的提示。該文旨在介紹基于單片機的智能交通控制系統的兩種方案，在紅綠燈路口增設車輛計數裝置，對路口附近車數量進行區間計數，根據對比十字路口車的數量，對紅綠燈時間做出及時合理的調整。

關鍵詞：單片機;區間計數;智能交通;紅綠燈;控制系統

中圖分類號：TP301? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1009-3044（2019）03-0256-02

Abstract： With the rapid development of automobile industry， the number of cars owned by people is increasing， and the traffic congestion problem is becoming more and more obvious. Although the traditional traffic control system can meet the traffic demand of command intersection to a certain extent， with the continuous expansion of city scale， the original traffic control system has shown obvious deficiencies. This paper aims to introduce two kinds of single-chip based traffic control system. The intelligent traffic control system of the machine adds a vehicle counting device at the traffic light intersection， counts the number of vehicles near the intersection， and makes timely and reasonable adjustments to the traffic light time according to the number of vehicles at the intersection.

Key words： based on single chip computer; interval counting; intelligent transportation; traffic lights; control system

1 方案設計

1.1 功能描述

實現十字路口附近車輛區間計數;根據本周期不同方向車流量自動調整本周期或下一周期倒計時時間;增設緊急模式;

1.2 設計思路

方案一，在同一周期內調整紅綠燈倒計時時間。如圖1所示是十字交叉路口路線圖。在距十字路口的四條不同方向的道路60米和0米處安裝金屬探測器，車輛經過60米處時，探測器感應到有車輛經過，此區間計數器計數+1，同理，車輛經過0米處時此區間計數器計數-1，由此方法計算出四個路口[0，60]米區間A，B，C，D內車的數量，由于A，B區間和C，D區間內的車輛是同時行駛或同時等待，以東西方向為例，東西方向為綠燈時，比較區間A和B的數量，找出A，B中車數量最多（車數量多的可以通過，車數量少的同樣可以通過）的一個區間maxE，同理比較出南北方向C，D區間車數量的最大值maxF，如表1所示是max E與倒計時的變化關系。

方案二，為紅綠燈的周期性控制方法不是對有車輛通過時實時改變紅綠燈的時間，而是實現其周期性的改變，在我國普通紅綠燈路口，紅綠燈路口的每個方向基本上都會出現一個紅燈一個綠燈，則這必然會有一個方向的車是可以正常通行的，而另一方向上的車是在等待通行，但要實現紅綠燈路口的智能化控制，統計其路口每個方向的車流量是必不可少的，而這一計數數據是由通過的車流量實時更改的，無法同時得到兩個方向車流量的準確值，所以只能在某一周期內對通過車輛進行計數保存，然后與同周期內等待的車量進行比較，得到的數據改變其下一周期內紅綠燈的變化，從而實現在車流量較少的方向縮短其綠燈通行時間，縮短車流量較大的方向紅燈等待時間，以提高紅綠燈的利用率。

例如，在本周期開始時對每個方向的通行車流量和等待車流量進行計數，計算出每個方向的總車流量，若在此周期內某一方向的車流量為0，則直接把車流量為0的方向的綠燈通行時間改為10秒，然后跳轉到有車流量通行一側的綠燈43秒，若計數的兩方向車流量比列小于2：5，則直接把車流量較少方向的綠燈通行時間改為25秒，然后跳轉到車流量較大一側使其綠燈通行時間為43秒。若計數的兩方向車流量比列大于2：5，則無須改變其紅綠燈的時間。

緊急模式情況通過遙控器控制或者通過按鈕控制，按鈕安裝在十字路口紅綠燈桿上或者其他合適的地方，在緊急情況下可以由交警或行人自行打開，四個紅綠燈信號燈都同時變為紅燈并閃爍。

2 硬件實現

主要硬件設備：本項目用到的硬件主要有arduino開發板、金屬探測器、紅外感應傳感器、數碼管、移位寄存器、發光二極管、USB分線器、電阻、電線等。

金屬探測器和紅外感應傳感器，其作用都是檢測區間內車的數量，車輛進入路口附近60米區間則區間車數量+1，車輛駛離60米區間則區間車數量-1，金屬探測器通過感應汽車的金屬車體檢測是否有車輛經過，紅外感應傳感器通過是否被經過的車輛遮擋光線檢測是否有車輛經過。

數碼管、發光二極管與移位寄存器：數碼管用于顯示倒計時，發光二極管有紅黃綠三種，用于代替不同顏色信號燈，通過單片機中設定好的程序向移位寄存器中發送數據控制數碼管的倒計時顯示和發光二極管的狀態。

USB分線器：作為智能交通系統的電源，分別為金屬探測器，紅外感應傳感器和單片機、數碼管及紅綠燈提供電源。

3 小結

本文主要闡述了關于紅綠燈變化規律的兩種方案，與傳統紅綠燈不同的是：兩種方案都是通過對路口區間車數量的計數，根據不同方向車數量的比例，分析十字路口通行的狀態，再通過對比不同方向的車數量，進而盡快調整紅綠燈倒計時時間，使得路口通行率最大化。

參考文獻：

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[2] 王英輝.城市十字路口的自動化紅綠燈系統的設計[J].中國新技術新產品，2018（11）.

[3] 王崢.基于PLC的交通紅綠燈控制系統[J].科技創新導報，2013（18）.

【通聯編輯：謝媛媛】