智能交通灯控制系统的设计

金解云， 邹继军

(东华理工大学，江西抚州 344000)

智能交通灯控制系统的设计

金解云， 邹继军

(东华理工大学，江西抚州 344000)

采用AT89C52单片机，设计城市道口智能交通灯控制系统的硬件组成和软件实现方法。以该方法为基础，设计了南北和东西方向的交通灯正常工作时设置直行倒计时为45 s，左拐倒计时为15 s，行人通行的时候设有盲人提示音。该系统不仅有普通交通灯的功能，还增加了特种车辆自动通行功能及紧急情况的处理。设计中的硬件电路和软件程序均已通过调试，介绍的设计方法易于掌握且具有较强的灵活性和通用性。

AT89C52;倒计时;特种车辆;盲人提示音

随着经济的发展，交通运输中出现了一些传统方法难以解决的问题。道路拥挤现象日趋严重，造成的经济损失越来越大，并一直保持大比例的增长。现在交通系统已不能满足经济发展的需求。目前，国内的交通灯一般设在十字路口，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯。加上一个倒计时的计时器来控制行车，对于一般情况下的安全行车、车辆分流尚能发挥作用，但同时也存在明显的缺点:(1)两车道的车辆轮流放行时间相同，在十字路口，经常一个车道为主干道，车辆较多，放行时间应该长些;另一车道为副干道，车辆较少，放行时间应该短些。(2)两条干道的红绿时间不能随时间的改变而修改。(3)没有考虑盲人过十字路口是否方便和特种车辆通行。

道口交通灯控制系统模型采用单片机作为主控制器(梁文海，2002)，用于十字路口的车辆及行人的交通管理，每个方向具有左拐、右拐、直行及行人4种通行指示灯，计时牌显示路口通行转换剩余时间，在出现紧急情况时可由交警手动实现全路口车辆禁行而行人通行的状态。另外，在特种车辆如119、120通过路口时，系统可自动转为特种车辆放行，其他车辆及行人禁止通行的状态，15 s后系统自动恢复正常管理。还有盲人提示音、45 s与15 s通行管理转换等功能。

1 硬件系统

1.1 硬件系统介绍

本电路系统采用的控制器是单片机AT89C52(周立功，2004)。P0口通过74HC244驱动，控制数码管显示通行方向和倒计时的时间;P1口控制东西方向直行、左拐、右拐和行人的红绿灯的亮灭;P2口南北方向直行、左拐、右拐和行人的亮灭;P3.3用于当特殊车辆经过时红外的接收，从而控制所有车辆和行人禁行，方便特殊车辆的经过;P3.7用于当紧急情况出现时，交警按下紧急处理键，所有行人通行，车辆禁止;增加手动复位电路和自激震荡器起振等功能。硬件电路系统总体框图如图1。

图1 交通灯控制系统总体框图Fig.1 General block diagram of traffic light control system

1.2 交通灯输出控制模块

道口交通灯指示采用高亮度红绿双色发光二极管，左拐、右拐、直行及行人各一个。当发光电流为6 mA时，按公式R=(5－1.8)/0.006计算，限流电阻应为510 Ω。由于南北通行时双向指示牌相同，因此每个端口应具有12 mA的吸收电流能力。另外，人行道口按4个灯算需24 mA的吸收电流。在单片机的输出口需接驱动电路74HC244，以保护单片机的输出端口。

1.3 特种车辆自动通行控制模块

十字路口交通灯在特种车辆到来时能自动关闭所有绿灯，让特种车辆通行(江涛，2006)。设计中采用红外线发生器作为特种车的发射器，使用实时中断来响应特种车的通行要求。红外接收器采用一体化红外接收器，具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。当按下KEY键时，触发8050三极管导通，红外发射电路接通，红外发射管发射950 nm的红外光，当红外接收管接收信号，输出低电平，也就是P3.3端口为低电平，系统进入红外中断功能程序。图2为红外发射与接收电路。

图2 红外发射与接收电路Fig.2 Infrared transmitter and receiver circuits

图3 盲人提示音电路Fig.3 Blind tone circuit

1.4 盲人提示音电路

为了方便盲人过人行道，盲人提示音电路与人行道通行控制灯绿灯相同步。盲人提示音采用蜂鸣器。由于蜂鸣器工作需要较大的电流，增加一个三极管功率放大器8550，以提供蜂鸣器足够大的电流。盲人提示音电路如图3所示。

2 软件设计

2.1 主程序

主程序主要负责总体程序管理功能，实现人机交换设定(任中民，2005)。由于采用动态扫描方式显示时间，因此主程序大部分时间要调用扫描显示程序。主程序之前先初始化，然后扫描单片机各个端口，判断P3.7口紧急情况按键是否按下，如果按下则跳出主程序进入紧急情况处理程序，执行完紧急情况处理程序后重新回到主程序;同理，判断P3.3是否接收到红外发射，如果接收到了，则进入特殊车辆经过处理程序，执行完后回到主程序;否则就执行主程序。在执行主程序的期间要不停地进行扫描、判断和处理。主程序流程图4所示。

图4 主程序流程图Fig.4 The main program flow chart

2.2 红外中断1服务程序

当有特种车辆经过时，车中发射红外线信号(朱兆优，2004)，其信号被道口控制板上的接收器接收，并输出一个低电平触发中断1。外中断1处理程序流程如图5所示。

图5 外中断1中断服务程序流程图Fig.5 External interrupt 1 interrupt service routine flowchart

2.3 紧急情况手动按键程序

当道口出现紧急情况时，比如现场发生车祸、有不法份子发生暴动等等，由交警按下硬件电路图中的KEY键，P3.7就为低电平有效，系统进入紧急情况手动按键程序(谭浩强，2005)。关定时器T0，开定时器T1，行人指示灯全绿，10 s到计时开始，左拐、右拐和直行指示灯全红。所有东西和南北方向的行人通行，其它各路车辆禁止。当倒计时到5 s的时候，盲人提示音开始，盲人提示音每隔0.5 s响一次，一直到10s倒计时结束。10 s倒计时结束后，定时器T1关闭，定时器T0重新开启，交通恢复正常，该功能的程序流程图如图6所示。

2.4 倒计时定时器T0的中断程序

定时器T0中断程序是本系统最基本的功能程序，是实现东西方向和南北方向倒计时的设置。定时器T0的中断程序流程图如图7所示。

4 结束语

利用单片机作为控制芯片，与外围电路构成智能交通控制系统。该系统该系统不仅具有普通交通灯的功能，还人性化设计了特种车辆自动通行和盲人提示音功能，以及紧急情况处理等功能。

图6 紧急情况手动程序流程图Fig.6 The emergency manual process flow chart

梁文海.2002.单片机AT89C2051构成的智能型频率计［J］.现代电子技术，133(2):7-9.

江涛.2006.交通灯控制器的EWB仿真［J］.毕节学院学报，24(4):39-41.

任中民.2005.交通灯数字控制系统的电路设计［J］.辽宁省交通高等专科学校学报，7(2):54-55.

谭浩强.2005.C程序设计［M］.北京:清华大学出版社.

周立功.2004.增强型80C51单片机速成与实战［M］.北京:北京航空航天大学出版社.

朱兆优.2004.DTMF收发器与单片机的接口设计［J］.东华理工学院学报，27(3):285-288.

The Design of Intelligent Traffic Control System

JIN Jie-yun， ZOU Ji-jun
(East China Institute of Technology，Fuzhou，JX 344000，China)

In this paper，the hardware System frame and software designing means of intelligent urban traffic light control system are described on AT89C52 microcontroller.Based on this approach，the design of the north-south and east-west direction traffic light to the core of AT89C52，sets straight to work when the countdown for the 45s，lefts the countdown for the 15s，When the pedestrian is crossing at the traffic Crossroads，the tone for the blind is set.The system has not only functions of ordinary traffic signals，also has Special vehicle automatic access，blind tone prompts functions and handling of emergency situations.The design of hardware and software has been through the debugging，the design method is described easy to grasp and has a strong flexibility and versatility.

AT89C52;countdown;special vehicles;blind tone prompts

TM764.2

A

1674-3504(2011)03-293-04

10.3969/j.issn.1674-3504.2011.03.015

2010-11-01

金解云(1976—)，女，研究生，讲师，研究方向:嵌入式系统。

图7 定时器T0的中断程序流程图Fig.7 T0 timer interrupt program flow chart