基于单片机交通灯智能控制系统研究

夏俊平

[摘 要]进入21世纪以来，我国社会经济发展迅速，同时交通事业也快速发展起来，对于智能交通灯来说，是交通建设工程非常重要的一部分，要想使智能交通灯的功能得到有效实现，便有必要重视智能交通灯控制系统的设计及优化。本课题在分析智能交通灯控制系统软硬件设计的基础上，进一步对基于车流量的交通灯控制系统设计进行分析，希望以此为掌握智能交通灯控制系统设计的技术方法提供一些具有价值的参考建议。

[关键词]智能交通灯；控制系统设计；技术方法；参考建议

中图分类号：TE471 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）19-0394-01

近年来，我国交通建设事业发展快速，而交通智能是交通建设事业发展的必然趋势，对于智能交通灯控制系统设计来说，是交通建设中非常重要的一个环节，在实际设计过程中，需从整体出发，掌握软硬件设计方法，并针对各个部分进行优化设计，使智能交通灯控制系统的功能有效发挥出来[1]。鉴于此，本课题针对“智能交通灯控制系统设计”进行分析与探讨具备一定的价值意义。

一、智能交通灯控制系统的软硬件设计分析

在智能交通灯控制系统设计过程中，软件设计和硬件设计是两大核心设计部分，需充分掌握软件和硬件设计的技术方法，这样智能交通灯控制系统的整体设计才能够得到有效优化及完善。总结起来，智能交通等控制系统的软硬件设计技术方法及内容如下：

（一）软件设计

基于智能交通控制系统的软件设计过程中，主要涵盖了两大方面的设计：其一，汇编；其二VB。其中，汇编设计，主要使下位机的参数采集得到有效实现，同时使数据通讯得到有效实现，包括：违规车辆触发信号、温湿度等测量显示。而VB设计，则使串口通讯与图像采集卡的驱动得到有效实现，同时实现图像信息处理及存储，使上位机能够正常、可靠地运行。当然，在软件设计过程中，还区分了主程序与子程序，这两大程序涉及的内容包括：

（1）软件设计的主程序，主要对整个程序的执行顺序进行梳理，通过初始化，对地址进行合理分配，并使各个子程序的工作得到有效协调。

（2）软件设计的子程序，本程序包括了液晶显示子程序、温度显示子程序、湿度测量与显示、通讯以及图像采集等。对于液晶显示子程序来说，液晶显示为RT12232带中文字库，初始化、写指令、写数据、读数据为主要的编程过程，最终将所需的数据集图形显示出来。温度显示子程序，即温度DS18B20，属于单总线数字输出传感器，软件需对其进行初始化，主要发挥启动及读写的编程作用。对于湿度测量与显示来说，其中的湿度模块输出为模拟信号，通过ADC0809A/D转换成为数字信号之后，再经过软件换算，从而使与之相对的湿度值有效得出[2]。在通讯功能实现方面，通过汇编语言的发送，每一次将一组数据采集完之后便进行发送，接收采取VB编写，可以在图形窗口将该值显示出来。此外，对于图像采集来说，采取VB对图像采集卡的工作加以控制，实现对图像的采集处理及存储，从而使软件的图像采集处理功能得到有效实现。

（二）硬件设计

在智能交通灯控制系统中，硬件设计需将交通控制规则作为基础，进一步对单片机应用系统进行优化设计。硬件设计的主要目标包括：其一，使交通灯控制功能得到有效实现；其二，能够对传感器加以应用，完成相应的环境信息检测，经液晶显示系统将提示信息发布出来，例如：天气、路况等信息；其三，需具备紧急情况处理功能，例如：对图像采集卡加以控制、对违规车牌号进行抓拍等。

上图1为硬件系统框架图，系统主要使用传感器对所需要测量的参量进行采集，然后把采集模拟量经A/D转换之后，向MCS-51单片机当中输入，值得注意的是如果采集量是数字量，则采取直接输入方法，然后进行相应的处理，进一步应用LCD液晶显示器把信息传输出去；应用MCS-51单片机当中的定时系统对红灯时序的实现进行控制，確保交通的规范性；如果出现车辆闯红灯的情况，那么将触发红外传感器，经串行通讯把信息传输至PC机当中，由驱动数据采集卡对抓拍违规汽车的牌号进行控制。

（三）系统软硬件设计评价

在智能交通灯控制系统软硬件设计中，为了确保整体系统设计的优化及完善，需注重方案设计、电路设计、硬件连接、程序设置以及系统调试等工作的积极开展[3]。加强对系统功能需求的分析，使整体设计方案体现出完善的特点；与此同时，需对系统的电路设计进行完善，使各大功能模块的设计体现出优化的特点，符合相关设计的基本要求；并使用单片机和PC机之间的通讯，使上位机和下位机之间的连接得到有效实现，进而使PV980m视频采集卡得到有效驱动，使道路交通状况的实时监控得到有效实现。

二、基于车流量的交通灯控制系统设计探讨

在上述分析过程中，认识到在交通等控制系统设计过程中，既需要重视软件部分的设计，同时也需要重视硬件部分的设计。为了更加深入掌握交通灯控制系统设计，下面重点对基于车流量的交通灯控制系统设计进行探讨，具体内容如下：

（一）设计的目的

随着城市人口的增加，交通流量也不断扩大，从而致使移动缓慢及交通堵塞。从交通控制角度分析，倘若未能采取有效控制措施，那么在交通流量超出规定范围内的情况下，便会形成交通堵塞，甚至发生交通事故等。为了使这些问题得到有效解决，便有必要对现有的交通基础设施进行扩大；与此同时，需认识到智能交通的优势，将车流量作为基础，优化设计交通等控制系统，一方面使车流量得到有效控制，另一方面使交通堵塞、事故发生等情况得到有效控制[4]。

（二）车流量检测分析

在基于车流量的交通灯控制系统设计过程中，做好车流量检测工作非常重要。比如：可以采取视频车辆检测方法，此方法对模式识别的相关原理加以利用，由路边摄像机对主要的交通监控视频进行捕获，十字路口部分把视频回送至当地的交通服务中心，然后交通服务中心对接收到的监控视频进行详细分析，进一步将相应的流量参数及事件信息获取出来[5]。对视频检测技术加以利用，能够保护目前的路基，使路基的维护成本得到有效控制，与此同时检测效果好，范围广；所以，在车流量检测过程中，便可以合理、科学地应用视频车辆检测技术。

（三）基于车流量的交通灯控制系统模拟

利用Java语言对基于车流量的交通灯控制系统的执行情况进行编写，然后将车流量与排队长度等相关信息输入进去，这样系统便能够以获取的数据对相应的算法进行执行，进一步获取绿灯时长，最终完成配时。此外，值得注意的是，基于不作操作的条件下，此模拟器的执行仅根据传统红绿灯的固定配时方案进行，红灯与绿灯的固定配时都将“45s”作为基准时间。

三、结语

通过本课题的探究，认识到智能交通是交通业发展的必然趋势，对于智能交通灯控制系统来说，其应用能够解决交通堵塞等相关问题，使交通更加通畅，控制交通事故的发生。因此，有必要重视智能交通灯控制系统的设计，将系统软件及硬件设计作为核心，使智能交通控制系统的功能得到有效实现。此外，结合此次研究，认识到基于车流量的交通等控制系统设计过程中，需明确设计的目的，进行车流量检测分析可应用到视频车辆检测技术方法，进一步利用Java语言对基于车流量的交通灯控制系统模拟，最终使交通灯控制系统在车流量控制中发挥显著作用。

参考文献

[1] 张维.基于单片机的可编程智能交通灯控制系统[J].电子设计工程，2016，04：171-174.

[2] 徐鑫，杨利亚，周磊，胡允森，郑建领.单片机智能交通灯控制系统的设计[J].电子世界，2013，23：23-24.

[3] 王贯安.基于AT89C51单片机的交通灯控制系统设计与仿真[J].硅谷，2014，07：24-37.

[4] 王晓娟.基于PLC的智能交通灯控制系统设计[J].机电一体化，2015，03：68-72.

[5] 郭秀珍，王丽丹，何真承，范玥，汪静，段书凯.基于自适应九点算法的智能交通灯控制系统[J].西南师范大学学报（自然科学版），2017，03：157-162.