基于单片机的智能交通灯控制系统设计

1、    基于单片机的智能交通灯控制系统设计    李友亮摘要：近年来，随着科技的飞速发展，单片机逐渐得到人们的青睐。使用单片机需要结合具体的软硬件结构。十字路口车辆穿梭能够有条不紊，交通信号灯的自动指挥系统在此扮演了一个重要的角色。本系统采用单片机和一些外围电路，设计了的交通灯电路，电路能够显示倒计时时间，根据实际车流量通过设置红、绿灯燃亮时间。关键词：单片机;交通灯;倒计时;时间显示随着社会经济的发展，城市人口密度越来越大，人们的生活条件越来越好，道路上机动车数量和各种交通工具迅速增加，随之而来的是城市交通负荷增长，压力增大。目前，交通拥堵问题已成为城

2、市交通的一大隐患。交通信号灯是疏导路面交通通行的重要手段，是城市道路交通管理不可或缺的一部分。目前大多数交通灯的通行时间都是人为设定的，不能根据实时的道路交通状况改变，这也是造成道路拥堵甚至瘫痪的主要原因之一。针对这一现象，本文提出了一种基于单片机的多工作模式交通灯控制系统。该系统不仅能够实现传统模式，还可以工作在根据车流量的大小自动调节红绿灯时间的智能模式，以及特殊车辆到来时的紧急模式。在所有情况下，电子（逻辑）电路都是用来控制电源电路的。电子逻辑电路通常由电子设计的基本数字元件组成，包括振荡器、定时器、计数器、解码器、微处理器等，而电源电路则包括灯和驱动电路。数字电路的设计使输出与设计选择

3、相适应。电源单元的设计目的是产生稳定的电源电压，用于逻辑电路供电。输出由一系列灯组成，这些灯根据设计按特定的顺序照明。通过逻辑电路设计，使灯具按照特定的顺序出现，每一种颜色都代表该列车辆不同的运动状态。但是，我们需要更多了解信号灯，并结合实际需求，不断创新发展，才能达到发展的需求，所以研究交通信号灯极为重要。一、交通灯电路的系统硬件设计交通灯的硬件设计是整个系统的基础，要考虑的方方面面很多，我们除了实现交通灯基本功能以外，需要考虑的主要还有以下因素：芯片运行稳定度;编程的复杂度等;以下对各个模块的选择方案进行了简单的探讨。（一）交通灯方案设计我们基于51型单片机，数码管显示倒计时。根据预期目标

4、要求，研究现在经常使用的各功能模块的设计方案，并对各个方案进行了认真的对比，从功耗、体积、性能等多维角度仔细研究各个方案是否可行。在进行了严密的推敲和研究之后，设计的系统决定采用包括以下几个模块，各个模块方案论证也在下文进一步给出。交通灯总体设计框图，主要有单片机控制、按键控制、红外电路、驱动显示等电路组成。（二）电源方案为使单片机工作时能有稳定的电流源，而不是高低不同的电压电流，我们采用的电源必须能够稳压输出。有以下两种方案：方案一：独立的稳压电源。此方案虽然稳定可靠，且各种成品电路市场上很多，我们可以随意挑选，但如果各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。方案二：单片机控制

5、模块提供电源。此方案简单易懂，成本节约;但功率的输出不高。所以基于以上讨论，在设计的时候我们选择第二种方案。（三）显示界面方案交通灯系统要求完成倒计时功能。基于上述原因，本次设计考虑了两种方案：方案一：点阵式led显示。此方案可显示各种内容的文字，图形等，但实现复杂，软件工作量会变大。方案二：数码管显示。此方案实现简单，但功能较少，只能显示有限的文字，综合考虑，方案二就能达到要求，所以选用方案二完成显示功能。二、基于51型单片机的总体设计方案本設计采用模块化设计，单片机是整个硬件系统的核心组成，它既控制整个系统有条不紊的进行工作，又能进行数据的处理。我们的项目旨在通过使用智能系统自动减少道路上

6、的交通，从而消除道路上的延误。它通过传感器来确定每条路上的交通状况。利用这些交通信息，我们可以管理信号时间和处理道路上的交通。在每条道路上，我们放置红外传感器来检测車辆，并给出每条道路上的当前交通信息。信号的时间是根据每条道路的交通水平来调整的。如果某条路的水平比其他路高，那么这条路就会分配绿色信号，而其他路则会分配红色信号。它还提供了在紧急车辆出现时释放紧急车辆的附加功能，即当看到紧急车辆时释放。本课题以某城市交通信号灯控制器为研究对象，采用红外传感器对其进行优化设计，开发了基于51单片机的交通信号灯控制器。提出这一方案的目的是为了减少交通阻塞，减少因交通阻塞而导致的绿灯等待时间过长、油料损

7、失和经济损失。为了国家的发展，有必要减少主要道路上的交通堵塞。该系统的核心是单片机stc89c52。该单片机属于8051单片机，包括芯片rom，采用闪存形式。经过一段时间，闪存可以擦除，这提供了快速的进程。我们选择at89c52单片机开发板，是因为它编程简单，输入输出线数量充足，ram和rom大小易于管理，结构简单。系统程序和应用程序采用ram和rom存储，itlcs的框图由单片机、输入开关矩阵、实时时钟1307、时钟电路、继电器驱动器uln2003、led接口电路组成。三、系统软件设计基于单片机的智能交通灯控制系统对传统的交通灯系统加以改进，可以根据十字路口的实时路况灵活地调节交通灯的通行时

8、间，充分地利用道路资源，提高道路的通行能力，改善拥堵现象，具有一定的实用推广价值。本系统也存在不足之处，在智能模式与紧急模式转换上可以做一些改进，当检测到有警车或救护车出行时，系统自动启动紧急模式，当检测到紧急车辆通过后系统自动恢复到正常模式。在系统开始时，南北直行方向为绿灯，东西方向为红灯;36s过后，南北方向为黄灯，东西方向仍为红灯;再过4s，南北左转方向为绿灯。60s过后，南北方向为红灯，东西直行方向为绿灯。又过36s，东西方向为黄灯，南北方向仍为红灯4。再过4s，东西左转方向为绿灯。20s过后，红绿灯回到初始状态。原设定时间周期中，南北方向和东西方向的红灯时间都是60s，由于两个方向都

9、存在车流量检测，在程序设计时，需要注意两个方向的相互影响2。若南北直行方向的车流量大于东西直行方向车流量，则南北直行的绿灯设定时间由原来的36s变为46s，黄灯闪烁时间不变，东西方向的红灯时间相应增加，变为70s。若南北左转方向的车流量大于东西左转方向车流量，则南北左转的绿灯设定时间由原来的20s变为30s，黄灯闪烁时间仍不变，东西方向的红灯时间也相应地变化到70s。通过程序的自动调节可以减少车辆等待时间，有效地缓解道路拥挤的问题。红灯转变为绿灯前的5s钟对各个红灯方向的车流量检测进行采样，通过两个方向采样值的比较来调节各个方向的红绿灯时间。当警车或救护车出行时，按下紧急按键，系统进入紧急模式

10、。所有路口的设置均为红灯，等警车和救护车通过后，仍可以按下此键恢复到正常模式下工作。结束语文中设计的交通信号灯以红绿灯控制为主，可以做到在节假日等交通流量大的日子里，为确保民众安全，在各个交通路口增派交警临时指挥，以缓解交通压力，虽然此类设计已经有效缓解了大部分情况，但我们仍需研究更加之智能化的交通管理设施，避免人员伤害和保护交警的安全。所以，合理控制流量，利用好各个高速道路，是交管部门待解决的主要问题。参考文献：1潘琳.基于stc89c52单片机的智能交通灯控制系统设计j.信息化研究，2018，44（03）：74-78.2周碧莹，刘宏.基于单片机的智能交通红绿灯控制系统的设计分析j.广东蚕业，2017，51（12）：18.3何悠.基于单片机的智能交通灯控制系统实现方案分析j.数字技术与应用，2017（1