智能交通燈控制系統(tǒng)的設計

金解云， 鄒繼軍

(東華理工大學，江西撫州 344000)

智能交通燈控制系統(tǒng)的設計

金解云， 鄒繼軍

(東華理工大學，江西撫州 344000)

采用AT89C52單片機，設計城市道口智能交通燈控制系統(tǒng)的硬件組成和軟件實現(xiàn)方法。以該方法為基礎，設計了南北和東西方向的交通燈正常工作時設置直行倒計時為45 s，左拐倒計時為15 s，行人通行的時候設有盲人提示音。該系統(tǒng)不僅有普通交通燈的功能，還增加了特種車輛自動通行功能及緊急情況的處理。設計中的硬件電路和軟件程序均已通過調試，介紹的設計方法易于掌握且具有較強的靈活性和通用性。

AT89C52;倒計時;特種車輛;盲人提示音

隨著經濟的發(fā)展，交通運輸中出現(xiàn)了一些傳統(tǒng)方法難以解決的問題。道路擁擠現(xiàn)象日趨嚴重，造成的經濟損失越來越大，并一直保持大比例的增長?，F(xiàn)在交通系統(tǒng)已不能滿足經濟發(fā)展的需求。目前，國內的交通燈一般設在十字路口，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈。加上一個倒計時的計時器來控制行車，對于一般情況下的安全行車、車輛分流尚能發(fā)揮作用，但同時也存在明顯的缺點:(1)兩車道的車輛輪流放行時間相同，在十字路口，經常一個車道為主干道，車輛較多，放行時間應該長些;另一車道為副干道，車輛較少，放行時間應該短些。(2)兩條干道的紅綠時間不能隨時間的改變而修改。(3)沒有考慮盲人過十字路口是否方便和特種車輛通行。

道口交通燈控制系統(tǒng)模型采用單片機作為主控制器(梁文海，2002)，用于十字路口的車輛及行人的交通管理，每個方向具有左拐、右拐、直行及行人4種通行指示燈，計時牌顯示路口通行轉換剩余時間，在出現(xiàn)緊急情況時可由交警手動實現(xiàn)全路口車輛禁行而行人通行的狀態(tài)。另外，在特種車輛如119、120通過路口時，系統(tǒng)可自動轉為特種車輛放行，其他車輛及行人禁止通行的狀態(tài)，15 s后系統(tǒng)自動恢復正常管理。還有盲人提示音、45 s與15 s通行管理轉換等功能。

1 硬件系統(tǒng)

1.1 硬件系統(tǒng)介紹

本電路系統(tǒng)采用的控制器是單片機AT89C52(周立功，2004)。P0口通過74HC244驅動，控制數(shù)碼管顯示通行方向和倒計時的時間;P1口控制東西方向直行、左拐、右拐和行人的紅綠燈的亮滅;P2口南北方向直行、左拐、右拐和行人的亮滅;P3.3用于當特殊車輛經過時紅外的接收，從而控制所有車輛和行人禁行，方便特殊車輛的經過;P3.7用于當緊急情況出現(xiàn)時，交警按下緊急處理鍵，所有行人通行，車輛禁止;增加手動復位電路和自激震蕩器起振等功能。硬件電路系統(tǒng)總體框圖如圖1。

圖1 交通燈控制系統(tǒng)總體框圖Fig.1 General block diagram of traffic light control system

1.2 交通燈輸出控制模塊

道口交通燈指示采用高亮度紅綠雙色發(fā)光二極管，左拐、右拐、直行及行人各一個。當發(fā)光電流為6 mA時，按公式R=(5－1.8)/0.006計算，限流電阻應為510 Ω。由于南北通行時雙向指示牌相同，因此每個端口應具有12 mA的吸收電流能力。另外，人行道口按4個燈算需24 mA的吸收電流。在單片機的輸出口需接驅動電路74HC244，以保護單片機的輸出端口。

1.3 特種車輛自動通行控制模塊

十字路口交通燈在特種車輛到來時能自動關閉所有綠燈，讓特種車輛通行(江濤，2006)。設計中采用紅外線發(fā)生器作為特種車的發(fā)射器，使用實時中斷來響應特種車的通行要求。紅外接收器采用一體化紅外接收器，具有很高的靈敏度和較強的抗干擾能力。當按下KEY鍵時，觸發(fā)8050三極管導通，紅外發(fā)射電路接通，紅外發(fā)射管發(fā)射950 nm的紅外光，當紅外接收管接收信號，輸出低電平，也就是P3.3端口為低電平，系統(tǒng)進入紅外中斷功能程序。圖2為紅外發(fā)射與接收電路。

圖2 紅外發(fā)射與接收電路Fig.2 Infrared transmitter and receiver circuits

圖3 盲人提示音電路Fig.3 Blind tone circuit

1.4 盲人提示音電路

為了方便盲人過人行道，盲人提示音電路與人行道通行控制燈綠燈相同步。盲人提示音采用蜂鳴器。由于蜂鳴器工作需要較大的電流，增加一個三極管功率放大器8550，以提供蜂鳴器足夠大的電流。盲人提示音電路如圖3所示。

2 軟件設計

2.1 主程序

主程序主要負責總體程序管理功能，實現(xiàn)人機交換設定(任中民，2005)。由于采用動態(tài)掃描方式顯示時間，因此主程序大部分時間要調用掃描顯示程序。主程序之前先初始化，然后掃描單片機各個端口，判斷P3.7口緊急情況按鍵是否按下，如果按下則跳出主程序進入緊急情況處理程序，執(zhí)行完緊急情況處理程序后重新回到主程序;同理，判斷P3.3是否接收到紅外發(fā)射，如果接收到了，則進入特殊車輛經過處理程序，執(zhí)行完后回到主程序;否則就執(zhí)行主程序。在執(zhí)行主程序的期間要不停地進行掃描、判斷和處理。主程序流程圖4所示。

圖4 主程序流程圖Fig.4 The main program flow chart

2.2 紅外中斷1服務程序

當有特種車輛經過時，車中發(fā)射紅外線信號(朱兆優(yōu)，2004)，其信號被道口控制板上的接收器接收，并輸出一個低電平觸發(fā)中斷1。外中斷1處理程序流程如圖5所示。

圖5 外中斷1中斷服務程序流程圖Fig.5 External interrupt 1 interrupt service routine flowchart

2.3 緊急情況手動按鍵程序

當?shù)揽诔霈F(xiàn)緊急情況時，比如現(xiàn)場發(fā)生車禍、有不法份子發(fā)生暴動等等，由交警按下硬件電路圖中的KEY鍵，P3.7就為低電平有效，系統(tǒng)進入緊急情況手動按鍵程序(譚浩強，2005)。關定時器T0，開定時器T1，行人指示燈全綠，10 s到計時開始，左拐、右拐和直行指示燈全紅。所有東西和南北方向的行人通行，其它各路車輛禁止。當?shù)褂嫊r到5 s的時候，盲人提示音開始，盲人提示音每隔0.5 s響一次，一直到10s倒計時結束。10 s倒計時結束后，定時器T1關閉，定時器T0重新開啟，交通恢復正常，該功能的程序流程圖如圖6所示。

2.4 倒計時定時器T0的中斷程序

定時器T0中斷程序是本系統(tǒng)最基本的功能程序，是實現(xiàn)東西方向和南北方向倒計時的設置。定時器T0的中斷程序流程圖如圖7所示。

4 結束語

利用單片機作為控制芯片，與外圍電路構成智能交通控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)該系統(tǒng)不僅具有普通交通燈的功能，還人性化設計了特種車輛自動通行和盲人提示音功能，以及緊急情況處理等功能。

圖6 緊急情況手動程序流程圖Fig.6 The emergency manual process flow chart

梁文海.2002.單片機AT89C2051構成的智能型頻率計［J］.現(xiàn)代電子技術，133(2):7-9.

江濤.2006.交通燈控制器的EWB仿真［J］.畢節(jié)學院學報，24(4):39-41.

任中民.2005.交通燈數(shù)字控制系統(tǒng)的電路設計［J］.遼寧省交通高等?？茖W校學報，7(2):54-55.

譚浩強.2005.C程序設計［M］.北京:清華大學出版社.

周立功.2004.增強型80C51單片機速成與實戰(zhàn)［M］.北京:北京航空航天大學出版社.

朱兆優(yōu).2004.DTMF收發(fā)器與單片機的接口設計［J］.東華理工學院學報，27(3):285-288.

The Design of Intelligent Traffic Control System

JIN Jie-yun， ZOU Ji-jun
(East China Institute of Technology，F(xiàn)uzhou，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，講師，研究方向:嵌入式系統(tǒng)。

圖7 定時器T0的中斷程序流程圖Fig.7 T0 timer interrupt program flow chart