基于單片機交通燈智能控制系統研究

1 引言

隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展，汽車(chē)數量急劇增加，城市道路日漸擁擠，交通擁塞已成為一個(gè)國際性的問(wèn)題。因此，設計可靠、安全、便捷的多功能交通燈控制系統有極大的現實(shí)必要性。通常情況下，交通信號燈控制主要有兩個(gè)缺陷：1、車(chē)道放行車(chē)輛時(shí)，時(shí)間設定相同且固定，十字路口經(jīng)常出現主車(chē)道車(chē)輛多，放行時(shí)間短，車(chē)流無(wú)法在規定時(shí)間內通過(guò)，而副車(chē)道車(chē)輛少，放行時(shí)間明顯過(guò)長(cháng)；2、未考慮急車(chē)強通（譬如，消防車(chē)執行緊急任務(wù)時(shí)，兩車(chē)道都應等待消防車(chē)通過(guò)）。由于交通信號燈控制系統缺乏有效的應急措施，導致十字路口交通受阻，造成不必要的經(jīng)濟損失。
本系統利用單片機AT89C51，借助CAN總線(xiàn)作為現場(chǎng)通信總線(xiàn)實(shí)現智能交通信號燈控制系統設計，實(shí)現了根據區域車(chē)流、紅外遙控以及PC機進(jìn)行十字路口交通信號燈智能控制，并在軟、硬件方面采取一些改進(jìn)措施，實(shí)現了根據十字路口車(chē)流、紅外遙控進(jìn)行交通信號燈智能控制，使交通信號燈現場(chǎng)控制靈活、有效。從一定程度上解決了交通路口堵塞、車(chē)輛停車(chē)等待時(shí)間不合理、急車(chē)強通等問(wèn)題。系統具有結構簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、實(shí)時(shí)性好、安裝維護方便等優(yōu)點(diǎn)，有廣泛的應用前景。
2 設計方案與系統結構
本智能交通信號燈控制系統硬件主要由車(chē)流信息檢測電路、鍵盤(pán)時(shí)間設置電路、紅外遙控發(fā)射/接收電路、單片機控制器、CAN總線(xiàn)控制器、CAN總線(xiàn)收發(fā)器、光電隔離芯片、單片機并行接口、看門(mén)狗電路等電路組成。本系統設置與上位PC機相連的上位節點(diǎn)為主節點(diǎn)，各路口信號燈控制裝置為底層節點(diǎn)，共同構成區域交通信號燈控制系統。系統原理框圖如圖1所示。

系統利用紅外遙控裝置實(shí)現各十字路口現場(chǎng)信號燈控制，紅外發(fā)射器發(fā)射出的編碼信號經(jīng)接收器接收后送入單片機控制器，控制信號燈紅綠變換、等待時(shí)間、急車(chē)強通。另外，車(chē)流檢測裝置安放在各十字路口東西、南北道路方向實(shí)時(shí)檢測車(chē)道車(chē)流信息。并將檢測到的信息輸至單片機進(jìn)行處理，通過(guò)單片機編程技術(shù)實(shí)現信號燈綠、紅切換及等待時(shí)間設定。此外，PC機通過(guò)通訊串口與節點(diǎn)上的單片機控制器進(jìn)行通信，實(shí)現數據信息在CAN總線(xiàn)上的發(fā)送與接收。PC機負責網(wǎng)絡(luò )上所有信號燈控制裝置的集中管理功能；同時(shí)向各信號燈控制器下傳工作模式控制信息。