基于單片機交通燈智能控制系統(tǒng)研究

1 引言

隨著經濟發(fā)展，汽車數量急劇增加，城市道路日漸擁擠，交通擁塞已成為一個國際性的問題。因此，設計可靠、安全、便捷的多功能交通燈控制系統(tǒng)有極大的現(xiàn)實必要性。通常情況下，交通信號燈控制主要有兩個缺陷：1、車道放行車輛時，時間設定相同且固定，十字路口經常出現(xiàn)主車道車輛多，放行時間短，車流無法在規(guī)定時間內通過，而副車道車輛少，放行時間明顯過長；2、未考慮急車強通（譬如，消防車執(zhí)行緊急任務時，兩車道都應等待消防車通過）。由于交通信號燈控制系統(tǒng)缺乏有效的應急措施，導致十字路口交通受阻，造成不必要的經濟損失。
本系統(tǒng)利用單片機AT89C51，借助CAN總線作為現(xiàn)場通信總線實現(xiàn)智能交通信號燈控制系統(tǒng)設計，實現(xiàn)了根據區(qū)域車流、紅外遙控以及PC機進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措施，實現(xiàn)了根據十字路口車流、紅外遙控進行交通信號燈智能控制，使交通信號燈現(xiàn)場控制靈活、有效。從一定程度上解決了交通路口堵塞、車輛停車等待時間不合理、急車強通等問題。系統(tǒng)具有結構簡單、可靠性高、成本低、實時性好、安裝維護方便等優(yōu)點，有廣泛的應用前景。
2 設計方案與系統(tǒng)結構
本智能交通信號燈控制系統(tǒng)硬件主要由車流信息檢測電路、鍵盤時間設置電路、紅外遙控發(fā)射/接收電路、單片機控制器、CAN總線控制器、CAN總線收發(fā)器、光電隔離芯片、單片機并行接口、看門狗電路等電路組成。本系統(tǒng)設置與上位PC機相連的上位節(jié)點為主節(jié)點，各路口信號燈控制裝置為底層節(jié)點，共同構成區(qū)域交通信號燈控制系統(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現(xiàn)各十字路口現(xiàn)場信號燈控制，紅外發(fā)射器發(fā)射出的編碼信號經接收器接收后送入單片機控制器，控制信號燈紅綠變換、等待時間、急車強通。另外，車流檢測裝置安放在各十字路口東西、南北道路方向實時檢測車道車流信息。并將檢測到的信息輸至單片機進行處理，通過單片機編程技術實現(xiàn)信號燈綠、紅切換及等待時間設定。此外，PC機通過通訊串口與節(jié)點上的單片機控制器進行通信，實現(xiàn)數據信息在CAN總線上的發(fā)送與接收。PC機負責網絡上所有信號燈控制裝置的集中管理功能；同時向各信號燈控制器下傳工作模式控制信息。