基于單片機(jī)交通燈智能控制系統(tǒng)研究

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，汽車數(shù)量急劇增加，城市道路日漸擁擠，交通擁塞已成為一個(gè)國際性的問題。因此，設(shè)計(jì)可靠、安全、便捷的多功能交通燈控制系統(tǒng)有極大的現(xiàn)實(shí)必要性。通常情況下，交通信號(hào)燈控制主要有兩個(gè)缺陷：1、車道放行車輛時(shí)，時(shí)間設(shè)定相同且固定，十字路口經(jīng)常出現(xiàn)主車道車輛多，放行時(shí)間短，車流無法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)通過，而副車道車輛少，放行時(shí)間明顯過長；2、未考慮急車強(qiáng)通（譬如，消防車執(zhí)行緊急任務(wù)時(shí)，兩車道都應(yīng)等待消防車通過）。由于交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)缺乏有效的應(yīng)急措施，導(dǎo)致十字路口交通受阻，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
本系統(tǒng)利用單片機(jī)AT89C51，借助CAN總線作為現(xiàn)場通信總線實(shí)現(xiàn)智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)區(qū)域車流、紅外遙控以及PC機(jī)進(jìn)行十字路口交通信號(hào)燈智能控制，并在軟、硬件方面采取一些改進(jìn)措施，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)十字路口車流、紅外遙控進(jìn)行交通信號(hào)燈智能控制，使交通信號(hào)燈現(xiàn)場控制靈活、有效。從一定程度上解決了交通路口堵塞、車輛停車等待時(shí)間不合理、急車強(qiáng)通等問題。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低、實(shí)時(shí)性好、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，有廣泛的應(yīng)用前景。
2 設(shè)計(jì)方案與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)硬件主要由車流信息檢測電路、鍵盤時(shí)間設(shè)置電路、紅外遙控發(fā)射/接收電路、單片機(jī)控制器、CAN總線控制器、CAN總線收發(fā)器、光電隔離芯片、單片機(jī)并行接口、看門狗電路等電路組成。本系統(tǒng)設(shè)置與上位PC機(jī)相連的上位節(jié)點(diǎn)為主節(jié)點(diǎn)，各路口信號(hào)燈控制裝置為底層節(jié)點(diǎn)，共同構(gòu)成區(qū)域交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

系統(tǒng)利用紅外遙控裝置實(shí)現(xiàn)各十字路口現(xiàn)場信號(hào)燈控制，紅外發(fā)射器發(fā)射出的編碼信號(hào)經(jīng)接收器接收后送入單片機(jī)控制器，控制信號(hào)燈紅綠變換、等待時(shí)間、急車強(qiáng)通。另外，車流檢測裝置安放在各十字路口東西、南北道路方向?qū)崟r(shí)檢測車道車流信息。并將檢測到的信息輸至單片機(jī)進(jìn)行處理，通過單片機(jī)編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈綠、紅切換及等待時(shí)間設(shè)定。此外，PC機(jī)通過通訊串口與節(jié)點(diǎn)上的單片機(jī)控制器進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息在CAN總線上的發(fā)送與接收。PC機(jī)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)上所有信號(hào)燈控制裝置的集中管理功能；同時(shí)向各信號(hào)燈控制器下傳工作模式控制信息。