趙巧妮

【關(guān)鍵詞】單片機 智能 車流量 通行時間

隨著人民生活水平的提高，越來越多的家庭購買了家庭小橋車，使得到道路上行駛的機動車數(shù)量越來越多。城市機動車增長速度的加快，使得國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速度，故我國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)致運輸速度下降甚至堵塞成為常態(tài)。

1 功能系統(tǒng)描述

針對以上交通系統(tǒng)情況，本論文擬設(shè)計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，動態(tài)的調(diào)整通行時間，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方向，東西南北四個路口均有紅綠黃3燈和倒計時顯示的2個數(shù)碼顯示管。任意時刻，只有一個方向的車輛可以通行，另一個方向的車輛禁止通行，持續(xù)一段時間以后，有過的短暫的過度期后，對調(diào)通行方向，依次輪回。圖中黑色實心圓圈表示燈亮，對應(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)時間45秒。此時，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，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)時間45秒。此時，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，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的轉(zhuǎn)換。

2 系統(tǒng)框圖設(shè)計

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

其中單片機最小系統(tǒng)電路是保證單片機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)置通行的時間和系統(tǒng)的自動或者手動工作模式。

車流量檢測電路用于動態(tài)檢測路口的車輛情況，進而判別是無車、車少、或者車多，或者堵車情況。

數(shù)碼管顯示電路用于倒計時顯示通行或者禁止通行的時間。

3 硬件電路

硬件電路完成倒計時時間的顯示、車流信號的檢測、交通燈（紅、黃、綠三色）的亮和滅。

3.1 數(shù)碼管驅(qū)動和顯示電路

數(shù)碼管顯示電路包括8個數(shù)碼管，每個方位有一對2個LED，用于倒計時顯示時間。電路如圖3所示。采用數(shù)碼管共陰驅(qū)動芯片7448來驅(qū)動8段數(shù)碼管，數(shù)碼管的顯示方式采用動態(tài)掃描方式，單片機的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 信號燈電路

紅、黃、綠信號燈電路如圖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)，與單片機的P1.0-P1.5口連接，當單片機對應(yīng)端口輸出低電平時，相應(yīng)信號燈亮。

3.3 車流檢測電路

用紅外線對管來檢測車流量的多少，在南北方向、東西方向分別安裝一對紅外線探測器。如圖5所示，D3、D2為紅外對管，紅外信號探測輸出端分別與單片機的P0.4（南北方向）、P0.5（東西方向）連接。.有車時，紅外信號無車通過時，紅外線的發(fā)射端發(fā)出的紅外線被接受端接受，運放輸出高電平；有車時，紅外線的發(fā)射端發(fā)出的紅外線被車遮擋，無法到達接受端接受，此時，運放輸出低電平，將低電平信號送入單片機處理器，進行計數(shù)。

3.4 按鍵電路

采用3個獨立按鍵來完成，與單片機的P3.4-P3.6連接。S1為在自動/手動模式選擇按鍵，S2、S3用于具體通行時間設(shè)置的信號，如圖6所示。

4 軟件系統(tǒng)設(shè)計

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別、車輛流量狀況判別、數(shù)碼管動態(tài)顯示流程、定時等。

主流程圖見圖7所示。

子流程圖中車流量的自動判別方式如下：無車時綠燈通行時間為15秒。少車時，通行時間為30秒，多車時，通行時間為60秒。

5 結(jié)束語

本文采用單片機探究了智能交通燈方面的應(yīng)用，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，通用性強，軟件設(shè)計簡單。從功能需求看，能滿足實際需要。

參考文獻

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