基于单机片的智能交通红绿灯控制系统设计

曹竞豪+徐天伟+郑鹏

摘 要：我国的经济社会不断发展，交通行业也进入了快速发展阶段。在城市交通中，交通红绿灯控制系统非常重要，只有提高交通控制系统的智能水平，才能疏散交通，解决城市道路拥堵的问题。为了实现上述目标，将单机片应用于交通灯控制系统设计中非常必要。文章将具体探讨基于单机片的智能交通红绿灯控制系统设计，希望能为相关人士提供一些参考。

关键词：单机片；智能交通红绿灯；控制系统设计

引言

进入新世纪以来，我国的城市化水平不断提升，城市交通规模不断扩大，在一定程度上加大了城市管理的难度。在城市交通管理中，交通红绿灯发挥着重要作用，只有发挥交通红绿灯的实用价值，对路面交通进行精准控制，才能实现交通系统的正常运转。随着网络信息技术的不断发展，其与社会各个行业的融合更加紧密，智能化成为城市交通的发展趋势。在此背景下，以单机片为基础，进行智能交通红绿灯控制系统设计势在必行。

1 单机片概述

1.1 含义

所谓的单机片，就是在计算机技术的支撑之下，把各种电路集中在一种芯片上，赋予单机片数据传输和电流输送的功能。在单机片上有大量的串行电路，这些电路可以把系统中的不同结构要素组成起来，形成动态操作系统，以此实现系统的高速运转[1]。

1.2 结构

一般来说，单机片是和其他电控设备联合使用的。在智能交通红绿灯设计中，需要构建智能交通系统，系统中的硬件组成要素包括单机片、芯片、数码管、二极管、电阻、电源等等。不同组成部分承担着不同的职能。以单机片为例，单机片可以储存不同的控制电路。以芯片为例，芯片可以记录智能交通系统的关键信息。以数码管为例，数码管可以储存大量系统数据，并实现信息数据的传输。以二极管为例，二极管可以赋予交通信号灯颜色，提高交通控制的效率。以电阻为例，电阻可以控制智能交通系统的过电流，保障系统的稳定性。

1.3 型号

在交通红绿灯控制系统中，经常选用AT89S51型号的单机片。该型号的单机片具有极强的实用功能，一方面，AT89S51单机片可以优化智能交通系统的编程，另一方面，AT89S51单机片可以实现IO接口的独立控制。在应用这一型号的单机片之后，程序储存器可以扩大和升级，为交通红绿灯控制系统提供更多的功能信息[2]。

2 基于单机片的智能交通红绿灯控制系统设计

2.1 设计要求

在以单机片为基础，对智能交通红绿灯控制系统进行设计的过程中，应该满足如下的几个功能要求：第一，应该保证东南西北四个方向交通信号灯的正常运行，当东南方向的道路开启时，西北方向交通流应该暂时停转。第二，应该把准行时间控制在一分钟或两分钟。如果道路的车流量过大，可以设置准行时间为两分钟，如果道路的车流量过小，可以设置准行时间为一分钟。第三，应该明确不同交通信号灯的功能。在准行车辆通过时，应该在绿灯亮起之前，让四个路口的黄灯同时闪烁，以此为驾驶员提供提示，说明行车方向即将发生改变。第四，应该在不同的路口安装交通提示牌，在网络信息技术的支撑下，交通提示牌可以实现全数码化和智能化，驾驶员和行人通过观看交通提示牌，可以知晓道路准行或禁止通行的时间。第五，应该以单机片的基本参数作为依据，实现单机片的电路集合功能，同时要把单机片和数码管结合起来，实现智能交通信号灯的快速转换。

在以单机片为基础，对智能交通红绿灯控制系统进行设计的过程中，应该遵循如下的设计思路：智能交通信号灯的最主要功能就是稳定城市交通运行，因此可以将智能交通信号灯分为三个不同的组成部分，第一个组成部分是剩余时间显示，驾驶员和行人需要知晓变道剩余时间。第二个组成部分是交通灯显示，当时间到达设定值后，交通信号灯要实现自动转换变色。第三个组成部分是按键停止运行，当道路交通出现重大事故，应该中断该段道路的车辆运行，对安全事故采取应急措施[3]。

2.2 设计实际

首先是智能交通红绿灯系统中的LED剩余时间显示设计。在进行LED显示设计时，应该做到如下几点：第一，应该依靠网路信息技术，实现互联网和LED显示屏的连接。第二，在选择交通红绿灯的过程中，应该让不同灯光的位选线先后处在选通的状态，同时让其他灯光的位选线处在关闭的状态，根据位选线的数码对应值，在显示屏上进行数据编码。第三，应该对LED显示屏的显示效果进行检验。如果字符段码与实际信号灯相符，可以将LED显示屏投入到城市交通之中。

其次是智能交通红绿灯系统中的红绿黄灯光转换设计。在城市交通中，不同颜色的信号灯代表了不同的交通指示，红灯代表停止同行，绿灯代表准许通行，而黄灯代表等待。在进行信号灯转换设计时，应该做到如下几点：第一，应该以东西方向为基准，进行初始状态的设置。东西方向的初始时间可以限制为五十五秒，黄灯的持续时间可以限制为五秒。第二，应该以南北方向为基准，进行初始状态的设置，南北方向的初试时间和黄灯持续时间与东西方向相同。第三，在时间设置完毕之后，要应用计算机进行初始循环。

再次是智能交通红绿灯系统中的紧急中断设计。在城市交通中，经常会出现重大紧急事故，阻碍交通的正常运转。在进行紧急中断设计中，应该做到以下几点：第一，建立一个仿真系统，模拟事故发生现场，并对模拟事故进行程序编制，把编制之后的程序记录在交通系统之中。第二，应该根据仿真事故制定相应的应急方案，测试系统运行结果，直至测试数据能满足交通正常运转的需求[4]。

3 结束语

综上所述，随着城市化水平的不断提升，交通行业迅速发展起来，为了保障交通的快速运转，以单机片为基础进行智能交通灯控制系统的设计势在必行。

参考文献

[1]刘德新，周志文，张卫丰.基于STC89S52单片机智能交通灯控制系统的设计与制作及应用[J].深圳信息职业技术学院学报，2012，03：38-41.

[2]史振江，刘佳，李靖，等.智能交通灯控制系统的设计与实现[A].美国James Madison大学、武汉大学高科技研究与发展中心、美国科研出版社.Proceedings of International Conference on Engineering and Business Management（EBM2011）[C].美国James Madison大学、武汉大学高科技研究与发展中心、美国科研出版社，2011：4.

[3]莫有印，王少杰，阳泳.基于嵌入式系统的智能交通灯控制系统的设计与论述[J].电子世界，2015，18：107-108.

[4]吕冠艷，王高，吴翠红.智能交通灯控制系统的设计与模拟[J].数字技术与应用，2013，01：5+7.