交通灯控制系统设计论文
摘要：针对我国城市交通控制的现状和存在的问题，介绍了一种利用单片机AT89S51作为核心元件，进行智能交通控制系统设计的方案，并详细阐述了该系统的组成结构、工作原理、硬件电路和软件设计。该系统实现了信号灯对路面状况的智能控制，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力，具有一定的实用价值。
关键词：单片机 交通灯控制系统 发光二极管
随着我国社会经济的发展，机动车数量急剧增加，城市交通面临巨大压力，城市道路建设相对滞后，特别是街道的十字路口，更是成为交通网中通行能力的瓶颈和交通事故的多发地。为了有效缓解交通阻塞，确保交通安全，交通信号灯在所有城市都得到了广泛应用。传统的交通信号灯控制系统具有很大的局限性[1]，结合计算机和自动控制技术，设计智能化的'交通信号灯指挥系统具有十分重要的现实意义。
1 智能交通灯控制系统的系统分析
1.1 设计任务
在由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口处，每个入口设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，且黄灯是禁行方向转换信号。用红、绿、黄发光二极管作信号灯，设东西向为主干道，南北为支干道，如图1所示。在任一时刻只允许一条干道通行，另一条干道禁行，持续一定时间后，经过短暂的过渡，将允许另一条干道通行，循环往复。每条干道的信号转换顺序为：绿—>黄—>红，绿灯的最短时间为20秒，最长时间为40秒，红灯最短时间为25秒，最长时间为45秒，黄灯时间为5秒。
1.2 系统的体系结构及其功能
该系统由单片机、车流量检测模块、违规检测模块、按键设置模块、信号灯状态模块、LED倒计时模块组成最小控制系统，如图2所示[2]。采用单片机作为控制核心，直接控制信号灯的状态变化，可以实现基本的交通指挥功能。LED数码管显示倒计时间，以提醒行使者，更具人性化。违规检测传感器和车流量检测传感器为单片机采集数据，在此基础上单片机及时调整控制指挥。
该系统不仅能实现基本的交通指挥功能，还能进行倒计时显示、车流量检测及调整、按键设置、交通违规处理和紧急处理等功能。
2 智能交通灯控制系统的硬件设计
该系统选用AT89S51单片机及外围器件构成最小控制系统，12个发光二极管分成4组红绿黄三色灯构成信号灯指示模块，8个LED东西南北各两个构成倒计时显示模块，车流量检测传感器采集流量数据，光敏传感器捕获违规信号，若干按键组成时间设置和紧急按钮，该系统硬件电路如图3所示[3]。
3 智能交通灯控制系统的软件设计
该系统的软件部分采用汇编语言实现，包括键盘设置处理、状态灯控制、LED显示、消抖动延时、次状态判断及处理、紧停或违规判断、中断服务、车流量计数、红绿灯时间调整等模块组成。整个软件程序可分为两大部分：主程序部分和中断处理程序，如图4所示。
该智能交通灯控制系统的软件设计采用顺序执行并反复循环的方法，该系统在正常工作的情况下，每55s循环变化一次。在每个循环周期还剩5s时，通行路口的黄灯点亮并开始闪烁，以提醒路上行人和车辆交通灯即将发生变化，在此期间若中断按键按下则转入中断服务子程序进行相关处理[4]。
4 结语
本文介绍了基于AT89S51单片机的智能交通灯控制系统的设计与实现过程。模拟实验结果表明，该系统完全符合设计要求，并且该系统设计简单、易于安装和维护、成本低、能灵活挂接外围硬件设备可扩展性好，具有很强的实用价值。
[1]洪伟，牟轩沁等.交叉路网交通灯的协调模糊控制方法[J].系统仿真学报，2008，013（005）：551.
[2]边海龙，孙永奎.单片机开发与典型工程项目实例详解[M].电子工业出版社，2008.
[3]李学海.标准80C51单片机基础教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.
