基于車(chē)流量的智能交通燈控制系統論文
隨著(zhù)人類(lèi)社會(huì )的發(fā)展，汽車(chē)保有量不斷增加，交通問(wèn)題日益嚴重。傳統的交通解決方案例如拓寬道路、加大路網(wǎng)密度、建立立體交通等越來(lái)越顯示出其局限性，只有利用高科技手段才能改善日趨嚴重的交通問(wèn)題，因此，智能交通的引進(jìn)和發(fā)展成為交通發(fā)展的必然趨勢。交通路口處交通燈的智能控制正是其中一個(gè)重要組成部分。以下是基于車(chē)流量的智能交通燈控制系統論文，歡迎閱讀。
【摘要】隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，城市規模不斷擴大，機動(dòng)車(chē)輛也在不斷增加，交通超負荷運行的情況在許多大城市相繼出現。為了保障安全高效的交通秩序，提高車(chē)輛通行效率，論文介紹一種基于車(chē)流量分析和研究的交通燈控制系統的設計與實(shí)現。該系統以MCS-51單片機為控制核心，利用超聲波傳感器對車(chē)流量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，使通行時(shí)間隨車(chē)流量狀態(tài)而實(shí)時(shí)改變，實(shí)現了交通控制的智能化。
【關(guān)鍵詞】車(chē)流量；交通燈控制；單片機；智能化
1引言
城市規模的不斷擴大，機動(dòng)車(chē)輛的急速增加，交通超負荷等一系列問(wèn)題讓道路一再出現擁堵?tīng)顩r，而我國大部分城市仍然采用平均定時(shí)分配方式控制交通燈，雖然緩解了交通矛盾，但道路并沒(méi)有被高效利用。
本系統通過(guò)對道路上車(chē)流量實(shí)時(shí)檢測，合理安排各個(gè)方向通行時(shí)間，有效改善了車(chē)輛擁堵?tīng)顩r，提高了通行效率，解決了交通堵塞問(wèn)題，另外對減少能源消耗，降低環(huán)境污染程度也有一定的積極作用。
2系統總體設計
本系統是基于對現有交通控制系統深入分析和了解的基礎上，運用超聲波傳感器檢測、實(shí)時(shí)調整通行時(shí)間，進(jìn)行智能化控制，其中將傳感器監測、調整實(shí)時(shí)車(chē)輛通行算法與單片機控制相結合，提出了基于單片機的交通控制系統設計方案。
直行方向和轉彎方向運用超聲波檢測模塊檢測車(chē)流量，傳遞相應信號給接收單片機。AT89C51單片機作為該系統的檢測與控制顯示的核心。4組紅黃綠三色的發(fā)光二極管構成其信號指示燈，并且每組都有一個(gè)2位八段的數碼管構成了東西南北四個(gè)方向倒計時(shí)顯示模塊。
根據檢測到的車(chē)流量，51單片機會(huì )做出檢測結果的輸送，并且對數碼管顯示模塊和紅綠燈顯示模塊做出控制，以實(shí)現充分合理地設置通行時(shí)間。
3關(guān)鍵技術(shù)
3.1超聲波傳感器檢測
車(chē)輛超聲波傳感器檢測車(chē)輛是借助于超聲脈沖回波渡越時(shí)間法來(lái)實(shí)現的。我們設超聲波脈沖由傳感器發(fā)出到接收所經(jīng)歷的時(shí)間為t,超聲波在空氣中的傳播速度為c,則從傳感器到目標物體的距離D可用下式求出：
D=ct/2.
在利用超聲波傳感器檢測車(chē)輛時(shí)，實(shí)際是根據檢測距離的時(shí)間差不同來(lái)判斷有無(wú)車(chē)輛的，接收反射的超聲波信號，并且計算接收頻率和時(shí)間的變化參數以得出車(chē)輛的速度及長(cháng)度，提供車(chē)數量、道路占有率、速度和車(chē)型等實(shí)時(shí)信息。
為了檢測出車(chē)道上車(chē)的數量，超聲波束的發(fā)射方向上以2M為一個(gè)層面分展探測物體，超聲波束在15度范圍內投影形成一個(gè)分為32個(gè)十層面的橢圓形波束，（橢圓的寬度取決于儀器選擇的工作方式），通過(guò)這種方式可檢測出車(chē)量數具有兩種基本的使用模式，分別是路邊側向模式和前方正向模式。
路邊側向模式可以使用一臺同時(shí)檢測多至8條車(chē)道，并提供每條車(chē)道的交通信息。前方正向模式，用一臺實(shí)時(shí)檢測一條單一車(chē)道的交通情況。超聲波傳感器的檢測精度高，且是一個(gè)全天候的車(chē)輛檢測器。
3.2紅綠燈顯示和倒計時(shí)顯示
3.2.1紅綠燈顯示
顏色燈的顯示是交通燈的最基本顯示功能，每個(gè)路口都需要紅、黃、綠色燈各一盞，東、西方向的兩組同色燈是蟬聯(lián)在一起，南、北方向的兩組同色也是彼此互聯(lián)。
這6盞燈分別與單片機的P2.0-P2.2和P2.4-P2.6連接。D1、D2、D3代表東西方向的紅、綠、黃燈；N1、N2、N3則代表南北方向的紅、綠、黃燈。
當東西方向顯示為綠燈時(shí)，P2.1口輸出為低電平，綠燈D2亮；同樣，P2.5口也輸出的是低電平，南北方向綠燈N2點(diǎn)亮。
當東西方向顯示為紅燈時(shí)，P2.0口就會(huì )輸出低電平，則紅燈D1點(diǎn)亮；相對應，P2.5口也會(huì )輸出低電平，南北方向的綠燈N2就點(diǎn)亮。
而當東西方向為紅燈最后5秒時(shí)，南北方向黃燈點(diǎn)亮，也是5秒倒計時(shí)，南北方向紅燈最后5秒也類(lèi)似，以此來(lái)提醒駕駛員注意紅綠燈的轉換。
3.2.2倒計時(shí)顯示
電路LED（LightEmittingDiode）顯示屏作為大型顯示設備的一種，具有亮度高、價(jià)格低、壽命長(cháng)、維護簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。LED數碼管的結構簡(jiǎn)單，分為七段和八段兩種形式，也有共陽(yáng)和共陰之分。
以八段共陰管為例，它有8個(gè)發(fā)光二極管（比七段多一個(gè)發(fā)光二極管，用來(lái)顯示sP,即點(diǎn)），每個(gè)發(fā)光二極管的陰極連在一起。
這樣，一個(gè)LED數碼管就有I根位選線(xiàn)和8根段選線(xiàn)，要想顯示一個(gè)數值，就要分別對它們的高低電平加以控制。
在本系統中，倒計時(shí)顯示的主要功能就是讓紅、黃、綠燈的延時(shí)進(jìn)行倒計時(shí)顯示，給駕駛員進(jìn)行提示。
使用數碼管作為顯示設備，在各個(gè)路口都能明顯看到，方便通行。
3.3核心程序
車(chē)流量檢測程序是檢測部分的核心，也是實(shí)現智能交通的關(guān)鍵手段。
該程序通過(guò)超聲波傳感器對距離的檢測，判斷出數量的情況，與預定的情形進(jìn)行簡(jiǎn)單算法得出交通狀況，送給第三塊單片機去完成顯示，使得各方向的車(chē)輛可以計時(shí)通過(guò)十字路口。
我們設定的是車(chē)輛很多為35s,車(chē)輛一般為25s,車(chē)輛較少為15s.
下面是檢測程序的核心部分：
voidConut（unsignedcharj）{time=TH0*256+TL0;TH0=0;TL0=0;S=（long）（time*0.17）；//算出來(lái)是CMif（（S>=400）||flag==1）//超出測量范圍顯示“ERR0”
{flag=0;disbuff[j]=1;}
else{if（S<5）disbuff[j]=0;elsedisbuff[j]=1;}
}
經(jīng)過(guò)以上算法之后，得到道路上車(chē)輛的具體情況，可以此來(lái)分配綠燈點(diǎn)亮的時(shí)間，且不會(huì )太長(cháng)，避免了讓紅燈車(chē)道上的車(chē)輛等待太長(cháng)時(shí)間，行人檢測只要送一個(gè)中斷處理即可。
4結語(yǔ)
通過(guò)實(shí)驗，本系統能夠根據道路上車(chē)流量的多少和行人的有無(wú)，合理安排各個(gè)方向通行時(shí)間，能夠有效地改善道路車(chē)輛擁堵?tīng)顩r，解決交通堵塞等一系列問(wèn)題。提高了道路通行效率，也減少了能源的消耗，降低了對環(huán)境的污染。同時(shí)本系統具有易操作、高效化、經(jīng)濟性等優(yōu)點(diǎn)，市場(chǎng)應用前景廣大。
【參考文獻】
【1】萬(wàn)良生。單片機在城市智能交通燈控制中的應用[J].門(mén)窗，2014（09）：23-24.
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