大型路口智能交通燈設計

付秀偉

(吉林化工學院 信息與控制工程學院，吉林 吉林 132022)

1 總體方案

本系統(tǒng)設計是用模糊控制理論的單片機控制交通燈系統(tǒng)。 根據(jù)實際生活中十字路口車輛流動特點，分時調(diào)節(jié)車輛通行時間。 采用檢測各個路口過往的車流量，決定紅路燈的燃亮時間。 總體框圖如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)總體框圖

2 模糊控制模塊

十字路口的車輛流通狀況是十分復雜的， 還經(jīng)常受人為因素的影響[1]。 因此我們采用模糊控制算法，實現(xiàn)路口交通燈的智能化控制。

據(jù)系統(tǒng)要求采集兩個輸入變量：（1）綠燈方向車流量；（2）紅燈方向排隊等候車輛數(shù)。 采集上述數(shù)據(jù)設置了8 個傳感器，如圖2 所示。

紅燈期間排隊等候的車輛數(shù)有兩部分組成， 其一為上次綠燈時間遺留下來的車輛[2]。 根據(jù)車輛通行特點分為三個模糊子集：少、中、多，其從屬度函數(shù)設計如圖3 所示。

圖3 紅綠燈隸屬函數(shù)

此系統(tǒng)有兩個輸入和一個輸出。 此外，還要考慮了三種特殊情況，同樣基于上面的模糊控制為基礎(chǔ)。 在時間調(diào)整上有所改變，特殊時段分別為上班時間，下班時間，凌晨。

3 系統(tǒng)硬件設計

本設計主要以80C51 單片機[3]為核心原件，來實現(xiàn)路口智能交通燈的控制。 具體硬件電路模塊如下：

（1）電源模塊和數(shù)碼管顯示模塊。 采用7805 系列集成穩(wěn)壓5V 直流電壓電路。 LED 采用74LS47[4]作為驅(qū)動電路。

（2）車流量檢測模塊。 本設計采用地感線圈檢測方案。 它是基于電磁感應原理的車輛檢測器，感知車輛。

（3） 蜂鳴器與緊急通行模塊。 本設計所采用常用蜂鳴模塊， 意在人行提醒正過馬路的行人此時交通燈的狀態(tài)即將切換。 同時本設計中用I/O 口接有按鈕開關(guān)，以備特殊車輛特殊時候通過，這時所有燈都為紅燈。

4 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件設計的主要思路為根據(jù)車流量的動態(tài)變化，運用模糊控制算法實現(xiàn)紅綠燈時間的自動調(diào)整。 其總體框圖如圖4 所示。

圖4 系統(tǒng)總體框圖

5 結(jié)論

本設計功能均能在城市交通路口模型上得到很好的實現(xiàn)，在確保功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，充分考慮了控制系統(tǒng)操作方便、可靠性高、穩(wěn)定性好等要求，能根據(jù)情況智能調(diào)整時間。

[1]劉智勇.智能交通控制理論及其應用[M].北京:科學出版社，2008

[2]田海，薛艷春.基于模糊控制的十字路口交通燈控制系統(tǒng)[J].自動化與信息工程，2008，(4):58-72

[3]余錫存，曹國華.單片機原理及接口技術(shù)[M].陜西:西安電子科技大學出版社，2000

[4]張洪潤，張亞凡.單片機原理及應用[M].北京:清華大學出版社，2006