智能交通燈電路的設(shè)計(jì)和研究

趙巧妮

【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 智能 車流量 通行時(shí)間

隨著人民生活水平的提高，越來(lái)越多的家庭購(gòu)買了家庭小橋車，使得到道路上行駛的機(jī)動(dòng)車數(shù)量越來(lái)越多。城市機(jī)動(dòng)車增長(zhǎng)速度的加快，使得國(guó)家不斷加大城市道路建設(shè)的力度，但仍趕不上車輛的增長(zhǎng)速度，故我國(guó)城市中道理面積率依舊偏低。加上交通管理設(shè)備依舊欠缺的因素，使得交通事故頻發(fā)，導(dǎo)致運(yùn)輸速度下降甚至堵塞成為常態(tài)。

1 功能系統(tǒng)描述

針對(duì)以上交通系統(tǒng)情況，本論文擬設(shè)計(jì)一套十字路口的智能交通燈電路，不僅具有十字路口的通用功能，還能依據(jù)車流量的情況，動(dòng)態(tài)的調(diào)整通行時(shí)間，并且將交通的異常情況發(fā)送到指揮中心。

如圖1所示在交通十字路口，分為南北和東西兩個(gè)方向，東西南北四個(gè)路口均有紅綠黃3燈和倒計(jì)時(shí)顯示的2個(gè)數(shù)碼顯示管。任意時(shí)刻，只有一個(gè)方向的車輛可以通行，另一個(gè)方向的車輛禁止通行，持續(xù)一段時(shí)間以后，有過(guò)的短暫的過(guò)度期后，對(duì)調(diào)通行方向，依次輪回。圖中黑色實(shí)心圓圈表示燈亮，對(duì)應(yīng)方向的車輛可以通行，空心圓圈表示燈不亮。

圖1中（a）-（d）表示了正常情況下交通路口紅、綠、黃燈的亮滅周期狀態(tài)。

（a）圖中表示南北方向綠燈亮，紅、黃燈滅；東西方向黃、綠燈滅，紅燈亮，持續(xù)時(shí)間45秒。此時(shí)，南北方向車輛允許通行；東西向禁止通行。

（b）圖表示南北方向綠、紅燈滅，黃燈亮；東西方向黃、綠燈滅，紅燈亮，持續(xù)5秒。此時(shí)，除了南北方向中正在通行中的其他所有車輛都需等待交通信號(hào)的轉(zhuǎn)換。

（c）圖表示南北方向紅燈亮，綠黃燈滅；東西方向紅、黃燈滅，綠燈亮。持續(xù)時(shí)間45秒。此時(shí)，東西方向車輛允許通行，南北向禁止通行。

（d）圖表示東西方向綠、紅燈滅，黃燈亮；南北方向黃、綠燈滅，紅燈亮，持續(xù)5秒。此時(shí)，除了東西方向中正在通行中的其他所有車輛都需等待交通信號(hào)的轉(zhuǎn)換。

2 系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)

按照功能可將系統(tǒng)功能圖畫出，如圖2所示。包括單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、按鍵電路、車流量檢測(cè)電路、數(shù)碼管顯示電路、紅黃綠燈信號(hào)燈電路等五大部分。

其中單片機(jī)最小系統(tǒng)電路是保證單片機(jī)控制能正常工作的最小電路，包括在復(fù)位電路和晶振電路。

按鍵電路用于設(shè)置通行的時(shí)間和系統(tǒng)的自動(dòng)或者手動(dòng)工作模式。

車流量檢測(cè)電路用于動(dòng)態(tài)檢測(cè)路口的車輛情況，進(jìn)而判別是無(wú)車、車少、或者車多，或者堵車情況。

數(shù)碼管顯示電路用于倒計(jì)時(shí)顯示通行或者禁止通行的時(shí)間。

3 硬件電路

硬件電路完成倒計(jì)時(shí)時(shí)間的顯示、車流信號(hào)的檢測(cè)、交通燈（紅、黃、綠三色）的亮和滅。

3.1 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)和顯示電路

數(shù)碼管顯示電路包括8個(gè)數(shù)碼管，每個(gè)方位有一對(duì)2個(gè)LED，用于倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)間。電路如圖3所示。采用數(shù)碼管共陰驅(qū)動(dòng)芯片7448來(lái)驅(qū)動(dòng)8段數(shù)碼管，數(shù)碼管的顯示方式采用動(dòng)態(tài)掃描方式，單片機(jī)的P0.0-P0.3接位數(shù)碼管的位控端，P2.0-P2.7分別接數(shù)碼管的8段碼。

3.2 信號(hào)燈電路

紅、黃、綠信號(hào)燈電路如圖4所示。分析圖1可知在南北、東西方向分別有東西紅燈、東西綠燈、東西黃燈、南北紅燈、南北綠燈、南北黃燈共六種狀態(tài)，與單片機(jī)的P1.0-P1.5口連接，當(dāng)單片機(jī)對(duì)應(yīng)端口輸出低電平時(shí)，相應(yīng)信號(hào)燈亮。

3.3 車流檢測(cè)電路

用紅外線對(duì)管來(lái)檢測(cè)車流量的多少，在南北方向、東西方向分別安裝一對(duì)紅外線探測(cè)器。如圖5所示，D3、D2為紅外對(duì)管，紅外信號(hào)探測(cè)輸出端分別與單片機(jī)的P0.4（南北方向）、P0.5（東西方向）連接。.有車時(shí)，紅外信號(hào)無(wú)車通過(guò)時(shí)，紅外線的發(fā)射端發(fā)出的紅外線被接受端接受，運(yùn)放輸出高電平；有車時(shí)，紅外線的發(fā)射端發(fā)出的紅外線被車遮擋，無(wú)法到達(dá)接受端接受，此時(shí)，運(yùn)放輸出低電平，將低電平信號(hào)送入單片機(jī)處理器，進(jìn)行計(jì)數(shù)。

3.4 按鍵電路

采用3個(gè)獨(dú)立按鍵來(lái)完成，與單片機(jī)的P3.4-P3.6連接。S1為在自動(dòng)/手動(dòng)模式選擇按鍵，S2、S3用于具體通行時(shí)間設(shè)置的信號(hào)，如圖6所示。

4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)包括主流程圖和子流程圖。子流程圖包括按鍵的識(shí)別、車輛流量狀況判別、數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示流程、定時(shí)等。

主流程圖見圖7所示。

子流程圖中車流量的自動(dòng)判別方式如下：無(wú)車時(shí)綠燈通行時(shí)間為15秒。少車時(shí)，通行時(shí)間為30秒，多車時(shí)，通行時(shí)間為60秒。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文采用單片機(jī)探究了智能交通燈方面的應(yīng)用，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，通用性強(qiáng)，軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。從功能需求看，能滿足實(shí)際需要。

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