一种智能交通灯的设计与研究

吴楠

摘  要：在以51单片机为核心的基础上，利用其内部的定时器产生定时中断刷新时间，同时设置了四个方向的流量检测开关，用以调节对应方向的红绿灯时间，实现了交通灯的智能控制。

关键词：智能交通灯;流量检测;智能调节;数码管

中图分类号：U491.51              文献标识码：A               DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.093

随着人们生活水平日益提高，中国家庭拥有的私家车数量越来越多。近年来，我国机动车和驾驶人数迅猛增长，近五年机动车年均增量1 500多万辆，驾驶人年均增量2 000多万人。截至2014年底，全国机动车保有量达2.64亿辆，其中，汽车1.54亿辆;机动车驾驶人突破3亿人，汽车驾驶人超过2.46亿人。日益严重的交通压力考验着城市的道路交通系统。而研究表明，缓解交通压力最经济有效的手段是交通灯系统的智能化。

本文提出了一种简单、有效的方法，即在尽可能简单的电路基础上设计一种可以根据车流量自动调节对应方向红绿灯时间的设计方案。

1  总体电路设计

电路采用at89c51单片机为核心，四个双位数码管显示对应四个方向的红绿灯时间，接在单片机的P0口。四个按键分别用来检测四个方向的车流量是否达到设定值。

2  设计思路

2.1  数码管的显示

由于采用了4个双位数码管，为了节省I/O口，将4个双位数码管都接在P0口，因此采取动态显示。每间隔极短的时间，分别打开四个双位数码管的高低位显示使能端口。

2.2  流量检测的实现

现实中，通常使用在道路中埋设检测线圈的方法，当某一方向的路段车流量过大导致红灯时间等待通行的车排队过长，在检测线圈上方有车排队时，即产生一个脉冲信号进入单片机的I/O端。本文设置了4个开关，模拟对应方向上的车流量是否达到设定值而调节红绿灯的时间。

2.3  流程设计

为了准确定时，考虑采用单片机内部的定时器每隔50 ms产生一次中断，累计20次使时间+1.这里采用时间轴的方式来显示红绿灯时间，如图1所示。

图1  时间轴显示示意图

同时设计4个子函数，分别对应4个按键按下时红绿灯时间的调节。为了不影响时间轴，使调整前后总周期不变，所以采用这样的方案——如果北向车流多，则增加北向绿灯通行时

间2，同时减小东西方向绿灯通行时间1.

3  系统仿真及结论

proteus仿真结果如图2所示。

图2  proteus仿真结果

通过protues仿真，系统能够按照预设目标针对车流量进行红绿灯时间的调节，同时尽可能简化电路，满足了多数情况下的交通流量控制。

4  结束语

电路采用51单片机为核心，四片双位数码管显示时间，四组LED管模拟红黄绿信号，四组开关模拟流量检测线圈，电路结构非常简单，实现了红绿灯根据流量自动调节时间的目的。如果要使控制效果更佳，可以在此基础上进一步对系统进行改进，例如采用CCD图像传感器检测实时车流量，同时采用PID模糊控制对红绿灯时间进行调节等，相信效果会更加智能化。

参考文献

[1]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.

[2]张婧武，周灵彬.单片机系统的proteus设计与仿真[M].北京：电子工业出版社，2007.

〔编辑：王霞〕

The Design and Research of a Kind of Intelligent Traffic Light

Wu Nan

Abstract： In 51 microcontroller core based， using its internal timer generates timer interrupt refresh time， and set the four directions of flow detection switch， used to adjust the directions of the corresponding traffic light time， the realization of the intelligent control of traffic lights.

Key words： intelligent traffic light; traffic detection; intelligent adjustment; digital tube

文章编号：2095-6835（2015）14-0094-01