基于車流量的智能交通燈控制系統(tǒng)論文
隨著人類社會(huì)的發(fā)展，汽車保有量不斷增加，交通問題日益嚴(yán)重。傳統(tǒng)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越顯示出其局限性，只有利用高科技手段才能改善日趨嚴(yán)重的交通問題，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。以下是基于車流量的智能交通燈控制系統(tǒng)論文，歡迎閱讀。
【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，機(jī)動(dòng)車輛也在不斷增加，交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況在許多大城市相繼出現(xiàn)。為了保障安全高效的交通秩序，提高車輛通行效率，論文介紹一種基于車流量分析和研究的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)以MCS-51單片機(jī)為控制核心，利用超聲波傳感器對(duì)車流量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，使通行時(shí)間隨車流量狀態(tài)而實(shí)時(shí)改變，實(shí)現(xiàn)了交通控制的智能化。
【關(guān)鍵詞】車流量；交通燈控制；單片機(jī)；智能化
1引言
城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，機(jī)動(dòng)車輛的急速增加，交通超負(fù)荷等一系列問題讓道路一再出現(xiàn)擁堵狀況，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，但道路并沒有被高效利用。
本系統(tǒng)通過對(duì)道路上車流量實(shí)時(shí)檢測，合理安排各個(gè)方向通行時(shí)間，有效改善了車輛擁堵狀況，提高了通行效率，解決了交通堵塞問題，另外對(duì)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(tǒng)總體設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)是基于對(duì)現(xiàn)有交通控制系統(tǒng)深入分析和了解的基礎(chǔ)上，運(yùn)用超聲波傳感器檢測、實(shí)時(shí)調(diào)整通行時(shí)間，進(jìn)行智能化控制，其中將傳感器監(jiān)測、調(diào)整實(shí)時(shí)車輛通行算法與單片機(jī)控制相結(jié)合，提出了基于單片機(jī)的交通控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
直行方向和轉(zhuǎn)彎方向運(yùn)用超聲波檢測模塊檢測車流量，傳遞相應(yīng)信號(hào)給接收單片機(jī)。AT89C51單片機(jī)作為該系統(tǒng)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(gòu)成其信號(hào)指示燈，并且每組都有一個(gè)2位八段的數(shù)碼管構(gòu)成了東西南北四個(gè)方向倒計(jì)時(shí)顯示模塊。
根據(jù)檢測到的車流量，51單片機(jī)會(huì)做出檢測結(jié)果的輸送，并且對(duì)數(shù)碼管顯示模塊和紅綠燈顯示模塊做出控制，以實(shí)現(xiàn)充分合理地設(shè)置通行時(shí)間。
3關(guān)鍵技術(shù)
3.1超聲波傳感器檢測
車輛超聲波傳感器檢測車輛是借助于超聲脈沖回波渡越時(shí)間法來實(shí)現(xiàn)的。我們設(shè)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(biāo)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輛時(shí)，實(shí)際是根據(jù)檢測距離的時(shí)間差不同來判斷有無車輛的，接收反射的超聲波信號(hào)，并且計(jì)算接收頻率和時(shí)間的變化參數(shù)以得出車輛的速度及長度，提供車數(shù)量、道路占有率、速度和車型等實(shí)時(shí)信息。
為了檢測出車道上車的數(shù)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(nèi)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），通過這種方式可檢測出車量數(shù)具有兩種基本的使用模式，分別是路邊側(cè)向模式和前方正向模式。
路邊側(cè)向模式可以使用一臺(tái)同時(shí)檢測多至8條車道，并提供每條車道的交通信息。前方正向模式，用一臺(tái)實(shí)時(shí)檢測一條單一車道的交通情況。超聲波傳感器的檢測精度高，且是一個(gè)全天候的車輛檢測器。
3.2紅綠燈顯示和倒計(jì)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(jī)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(dāng)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(dāng)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(duì)應(yīng)，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(dāng)東西方向?yàn)榧t燈最后5秒時(shí)，南北方向黃燈點(diǎn)亮，也是5秒倒計(jì)時(shí)，南北方向紅燈最后5秒也類似，以此來提醒駕駛員注意紅綠燈的轉(zhuǎn)換。
3.2.2倒計(jì)時(shí)顯示
電路LED（LightEmittingDiode）顯示屏作為大型顯示設(shè)備的一種，具有亮度高、價(jià)格低、壽命長、維護(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn)。LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)簡單，分為七段和八段兩種形式，也有共陽和共陰之分。
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(shù)碼管就有I根位選線和8根段選線，要想顯示一個(gè)數(shù)值，就要分別對(duì)它們的高低電平加以控制。
在本系統(tǒng)中，倒計(jì)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(jì)時(shí)顯示，給駕駛員進(jìn)行提示。
使用數(shù)碼管作為顯示設(shè)備，在各個(gè)路口都能明顯看到，方便通行。
3.3核心程序
車流量檢測程序是檢測部分的核心，也是實(shí)現(xiàn)智能交通的關(guān)鍵手段。
該程序通過超聲波傳感器對(duì)距離的檢測，判斷出數(shù)量的情況，與預(yù)定的情形進(jìn)行簡單算法得出交通狀況，送給第三塊單片機(jī)去完成顯示，使得各方向的車輛可以計(jì)時(shí)通過十字路口。
我們設(shè)定的是車輛很多為35s,車輛一般為25s,車輛較少為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)過以上算法之后，得到道路上車輛的具體情況，可以此來分配綠燈點(diǎn)亮的時(shí)間，且不會(huì)太長，避免了讓紅燈車道上的車輛等待太長時(shí)間，行人檢測只要送一個(gè)中斷處理即可。
4結(jié)語
通過實(shí)驗(yàn)，本系統(tǒng)能夠根據(jù)道路上車流量的多少和行人的有無，合理安排各個(gè)方向通行時(shí)間，能夠有效地改善道路車輛擁堵狀況，解決交通堵塞等一系列問題。提高了道路通行效率，也減少了能源的消耗，降低了對(duì)環(huán)境的污染。同時(shí)本系統(tǒng)具有易操作、高效化、經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，市場應(yīng)用前景廣大。
【參考文獻(xiàn)】
【1】萬良生。單片機(jī)在城市智能交通燈控制中的應(yīng)用[J].門窗，2014（09）：23-24.
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