智能交通燈控制系統的研究

南江萍 劉珺蕙 王娟娟 王亞亞

【摘 要】本文主要研究的是基于STC89C52單片機的智能交通控制系統，設計了系統的主要電路模塊，并應用Proteus仿真軟件和Keil軟件編程軟件，使用單片機C語言對單片機進行編程，實現了以單片機為核心控制器，用紅、黃、綠三種發光二極管作為交通信號燈來指揮車輛的通行與禁止的作用。并且使用7段數碼管作為倒計時顯示器，來控制交通燈狀態切換的時間，在保證安全的情況下最大限度的提高車輛通過路口的效率，從而實現了智能交通控制的要求。本系統不僅實現了通過傳感器來檢測十字路口各個方向通過車輛的多少，來控制十字路口上的倒計時顯示器；并且能夠同時控制信號燈的變化以達到緩解交通擁堵情況，而且大大減少交通事故的發生。

【關鍵詞】STC89C52單片機；智能交通燈；Protues；Keil

智能交通系統（ITS）便是將先進的信息、數據傳輸、電子感應、自動控制及計算機數據處理等技術有效地融入地面交通管理體系，創建的一種綜合交通運輸管理體系，它可以在很大的區域內全面發揮作用，具備高時效、高精度等特點。ITS可以有效地使用現在的基礎設施、削減交通壓力和對環境破壞、確保車輛通行安全、大大提高了交通運輸的速度。隨著ITS技術的發展更加的成熟，在交通運輸方面獲得了越來越多的應用，其能夠發揮的重要作用也獲得了越來越多的關注，進一步加速了ITS技術的發展。

一、系統總體設計

本文采用了STC89C52單片機，通過交通信號燈的狀態來控制車輛的通行與禁止，并用倒計時系統來顯示車輛的通行時間。此外還設定了一個應對突發狀況的緊急的控制按鈕。如果有突發狀況或緊急車輛急需通過時，就可以按下緊急控制按鈕，十字路口各方向上的交通信號燈均為紅燈，禁止普通車輛通行，優先讓特殊車輛通行；等到處理完突發狀況或緊急車輛通過之后，釋放緊急控制按鈕，使得十字路口的交通秩序恢復正常。

交通信號燈分別紅燈來表示禁止通行、綠燈來表示可以通行、黃燈來表示等待通行。根據現實生活中交通運輸的需求，我們將東西方向綠燈時間設置為80s，南北方向綠燈時間為設置60s，黃燈時間都設置為3s。

交通信號燈亮、滅時間表，如表1.1所示。

二、硬件系統搭建

本次系統是基于單片機芯片來設計的，主要分為兩大模塊：單片機最小系統和外圍系統。在這里我們采用了STC89C52型單片機作為單片機最小系統的核心，并選擇了一些電子元器件來構成我們的單片機外圍系統。外圍系統有LED倒計時模塊、按鍵設置模塊和信號燈狀態模塊。圖2.1為系統結構框圖。

在本系統外圍電路中，最重要的就是交通信號燈系統和倒計時顯示系統。交通信號燈系統是由12個LED燈組成，它們分為紅、黃、綠三種顏色，每種顏色的LED燈共四種。用這12個LED燈模擬交通信號燈，分別代表紅燈、綠燈以及黃燈，放置在十字路口的四個方向上，用來指示車輛的通行與禁止。倒計時顯示系統由四個2位共陽極的七段數碼管組成，代表實際中的倒計時顯示系統，放置在十字路口各個方向上的交通信號燈上方，用來指示車輛通行與禁止的時間。以下介紹各個模塊。

（一）STC89C52單片機芯片

STC89C52單片機芯片是一種高性能，低電壓COMOS8的微型處理器，它自帶有8K字節閃存的可反復編輯/清除的只讀存儲器。具備有512字節的RAM，32個I/O 端口，8k字節的閃存，看門狗定時器，3個十六位定時器或計數器，四個外部中斷和一個七矢量的四級中斷結構內置4KB EEPROM，MAX810復位電路，全雙工串接口。其主要特性如表1.1所示。此外 STC89C52單片機芯片可以將靜態邏輯運行降至0Hz ，支持兩種軟件，可以選擇省電模式?？臻e模式CPU 不允許工作，其他模塊工作（例如RAM、定時/計數器、中斷指示燈）可以繼續工作。掉電保護模式保存RAM狀態，單片機芯片終止所有操作，到下個中斷或手動復位后才開始工作。

（二）倒計時顯示模塊電路

因為十字路口的東西方向的車輛通行時間是相同的，南北方向車輛的通行時間也是相同的，因此東西方向可以通行的時間為80s，南北方向可以通行的時間為60s，黃燈可以通行的時間均為3s。因為東西方向、南北方向的通行時間都小于100s，所以可以使用兩位數的七段數碼管。倒計時顯示模塊電路的接線圖如圖2.2所示。

（三）交通信號燈模塊電路

基于信號燈的穩定性本設計中在硬件上東西方向上的同色燈沒有連接到一起，南北方向上的同色燈也沒有連接到一起。十字路口的交通信號燈變換規則為綠燈→黃燈→紅燈依次變換。綠燈代表可以通行，黃燈代表等待通行，紅燈代表禁止通行。交通信號燈的具體燃亮時間在表1.1中已經介紹過了，交通信號燈模塊的接線圖如圖2.3所示。

圖2.3中發光二極管的顏色根據圖中的Red（R）、Yellow（Y）以及Green（G）的順序依次排列。

三、軟件系統搭建

系統總流程圖如圖3.1所示。在圖3.1中，開始為東西綠燈、南北紅燈，當倒計時80s完成時變為東西黃燈、南北紅，此時時間顯示器開始倒計時3s，之后變為東西紅燈、南北綠燈，時間顯示器再次倒計時60s后變為東西紅燈、南北黃燈，最后時間顯示器經過倒計時3s后變為東西綠燈、南北紅燈，按照這樣的順序依次循環。當有緊急車輛通過時，按下緊急開關K=1，東西南北均為紅燈個，緊急車輛通過后K=0，按照原定程序繼續運行。

四、結論

本系統仿真是在Proteus軟件上進行，在進行仿真之前，首先使用Keil軟件對系統的軟件進行調試，以保證軟件程序能夠流暢、準確的運行，各個子程序的運行順序正確，以及各子程序之間的銜接順暢。系統程序調試結果能夠實現智能交通燈控制系統的設計要求。不僅實現了通過傳感器來檢測十字路口各個方向通過車輛的多少，來控制十字路口上的倒計時顯示器；能夠同時控制信號燈的變化以達到緩解交通擁堵情況，而且大大減少交通事故的發生。

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