智能交通燈控制系統(tǒng)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(jī)的智能交通控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的主要電路模塊，并應(yīng)用Proteus仿真軟件和Keil軟件編程軟件，使用單片機(jī)C語言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了以單片機(jī)為核心控制器，用紅、黃、綠三種發(fā)光二極管作為交通信號(hào)燈來指揮車輛的通行與禁止的作用。并且使用7段數(shù)碼管作為倒計(jì)時(shí)顯示器，來控制交通燈狀態(tài)切換的時(shí)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(shí)現(xiàn)了智能交通控制的要求。本系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了通過傳感器來檢測(cè)十字路口各個(gè)方向通過車輛的多少，來控制十字路口上的倒計(jì)時(shí)顯示器；并且能夠同時(shí)控制信號(hào)燈的變化以達(dá)到緩解交通擁堵情況，而且大大減少交通事故的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】STC89C52單片機(jī)；智能交通燈；Protues；Keil

智能交通系統(tǒng)（ITS）便是將先進(jìn)的信息、數(shù)據(jù)傳輸、電子感應(yīng)、自動(dòng)控制及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理等技術(shù)有效地融入地面交通管理體系，創(chuàng)建的一種綜合交通運(yùn)輸管理體系，它可以在很大的區(qū)域內(nèi)全面發(fā)揮作用，具備高時(shí)效、高精度等特點(diǎn)。ITS可以有效地使用現(xiàn)在的基礎(chǔ)設(shè)施、削減交通壓力和對(duì)環(huán)境破壞、確保車輛通行安全、大大提高了交通運(yùn)輸?shù)乃俣取ｋS著ITS技術(shù)的發(fā)展更加的成熟，在交通運(yùn)輸方面獲得了越來越多的應(yīng)用，其能夠發(fā)揮的重要作用也獲得了越來越多的關(guān)注，進(jìn)一步加速了ITS技術(shù)的發(fā)展。

一、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本文采用了STC89C52單片機(jī)，通過交通信號(hào)燈的狀態(tài)來控制車輛的通行與禁止，并用倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)來顯示車輛的通行時(shí)間。此外還設(shè)定了一個(gè)應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況的緊急的控制按鈕。如果有突發(fā)狀況或緊急車輛急需通過時(shí)，就可以按下緊急控制按鈕，十字路口各方向上的交通信號(hào)燈均為紅燈，禁止普通車輛通行，優(yōu)先讓特殊車輛通行；等到處理完突發(fā)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(fù)正常。

交通信號(hào)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(jù)現(xiàn)實(shí)生活中交通運(yùn)輸?shù)男枨?，我們將東西方向綠燈時(shí)間設(shè)置為80s，南北方向綠燈時(shí)間為設(shè)置60s，黃燈時(shí)間都設(shè)置為3s。

交通信號(hào)燈亮、滅時(shí)間表，如表1.1所示。

二、硬件系統(tǒng)搭建

本次系統(tǒng)是基于單片機(jī)芯片來設(shè)計(jì)的，主要分為兩大模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)和外圍系統(tǒng)。在這里我們采用了STC89C52型單片機(jī)作為單片機(jī)最小系統(tǒng)的核心，并選擇了一些電子元器件來構(gòu)成我們的單片機(jī)外圍系統(tǒng)。外圍系統(tǒng)有LED倒計(jì)時(shí)模塊、按鍵設(shè)置模塊和信號(hào)燈狀態(tài)模塊。圖2.1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

在本系統(tǒng)外圍電路中，最重要的就是交通信號(hào)燈系統(tǒng)和倒計(jì)時(shí)顯示系統(tǒng)。交通信號(hào)燈系統(tǒng)是由12個(gè)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(gè)LED燈模擬交通信號(hào)燈，分別代表紅燈、綠燈以及黃燈，放置在十字路口的四個(gè)方向上，用來指示車輛的通行與禁止。倒計(jì)時(shí)顯示系統(tǒng)由四個(gè)2位共陽極的七段數(shù)碼管組成，代表實(shí)際中的倒計(jì)時(shí)顯示系統(tǒng)，放置在十字路口各個(gè)方向上的交通信號(hào)燈上方，用來指示車輛通行與禁止的時(shí)間。以下介紹各個(gè)模塊。

（一）STC89C52單片機(jī)芯片

STC89C52單片機(jī)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(jié)閃存的可反復(fù)編輯/清除的只讀存儲(chǔ)器。具備有512字節(jié)的RAM，32個(gè)I/O 端口，8k字節(jié)的閃存，看門狗定時(shí)器，3個(gè)十六位定時(shí)器或計(jì)數(shù)器，四個(gè)外部中斷和一個(gè)七矢量的四級(jí)中斷結(jié)構(gòu)內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)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(jī)芯片可以將靜態(tài)邏輯運(yùn)行降至0Hz ，支持兩種軟件，可以選擇省電模式。空閑模式CPU 不允許工作，其他模塊工作（例如RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷指示燈）可以繼續(xù)工作。掉電保護(hù)模式保存RAM狀態(tài)，單片機(jī)芯片終止所有操作，到下個(gè)中斷或手動(dòng)復(fù)位后才開始工作。

（二）倒計(jì)時(shí)顯示模塊電路

因?yàn)槭致房诘臇|西方向的車輛通行時(shí)間是相同的，南北方向車輛的通行時(shí)間也是相同的，因此東西方向可以通行的時(shí)間為80s，南北方向可以通行的時(shí)間為60s，黃燈可以通行的時(shí)間均為3s。因?yàn)闁|西方向、南北方向的通行時(shí)間都小于100s，所以可以使用兩位數(shù)的七段數(shù)碼管。倒計(jì)時(shí)顯示模塊電路的接線圖如圖2.2所示。

（三）交通信號(hào)燈模塊電路

基于信號(hào)燈的穩(wěn)定性本設(shè)計(jì)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(hào)燈變換規(guī)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(hào)燈的具體燃亮?xí)r間在表1.1中已經(jīng)介紹過了，交通信號(hào)燈模塊的接線圖如圖2.3所示。

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

三、軟件系統(tǒng)搭建

系統(tǒng)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(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)80s完成時(shí)變?yōu)闁|西黃燈、南北紅，此時(shí)時(shí)間顯示器開始倒計(jì)時(shí)3s，之后變?yōu)闁|西紅燈、南北綠燈，時(shí)間顯示器再次倒計(jì)時(shí)60s后變?yōu)闁|西紅燈、南北黃燈，最后時(shí)間顯示器經(jīng)過倒計(jì)時(shí)3s后變?yōu)闁|西綠燈、南北紅燈，按照這樣的順序依次循環(huán)。當(dāng)有緊急車輛通過時(shí)，按下緊急開關(guān)K=1，東西南北均為紅燈個(gè)，緊急車輛通過后K=0，按照原定程序繼續(xù)運(yùn)行。

四、結(jié)論

本系統(tǒng)仿真是在Proteus軟件上進(jìn)行，在進(jìn)行仿真之前，首先使用Keil軟件對(duì)系統(tǒng)的軟件進(jìn)行調(diào)試，以保證軟件程序能夠流暢、準(zhǔn)確的運(yùn)行，各個(gè)子程序的運(yùn)行順序正確，以及各子程序之間的銜接順暢。系統(tǒng)程序調(diào)試結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。不僅實(shí)現(xiàn)了通過傳感器來檢測(cè)十字路口各個(gè)方向通過車輛的多少，來控制十字路口上的倒計(jì)時(shí)顯示器；能夠同時(shí)控制信號(hào)燈的變化以達(dá)到緩解交通擁堵情況，而且大大減少交通事故的發(fā)生。

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