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单片机在交通灯智能控制中的应用探究

作者:原创论文网 时间:2018-09-10 11:07 加入收藏

  摘要:在现代的经济发展当中, 城市交通是不可缺少的一个重要的组成部分, 在城市的发展中扮演着重要的角色, 本文主要阐述了基于单片机的交通灯智能控制设计和相关方案, 进一步实现交通灯的智能控制技术的提高。

  关键词:交通灯智能控制; 单片机; 设计;

交通灯论文配图

  我国的经济和城市的发展速度越来越快, 对于交通控制的智能化和自动化要求也越来越严格, 因此目前社会发展的必然趋势就是基于单片机的交通灯智能控制安全性、可靠性的提升。

  1 智能交通灯研究的意义

  随着社会的不断进步, 传统的交通灯已经不能满足日益增长的车流量, 不能达到满意的效果。尤其是在城市道路交通中比较常见的交叉路口, 目前主要的调节道路交通交叉路口的方式有单交叉路口控制和多交叉路口控制两种方法, 但是单交叉路口控制存在很多不足的地方, 主要表现为车辆即使在第一个交叉路口顺利通过, 也可能在第二个交叉路口遇到红灯而停车, 很大程度上阻碍了交通的快速性。目前我国的人均车辆保有量正在逐年的上升, 单交叉路口控制方法已经不能满足目前的交通状况, 需要在城市中使用多交叉路口控制方法进行交通车流量的控制, 有效的解决城市交通的堵塞问题, 很大程度缓解了交通压力, 保障了通行的顺畅。目前很够很好满足这一要求的就是基于单片机的智能交通灯控制系统, 交叉路口的交通信号灯可以通过程序对时间长短进行智能控制, 有效的结合下一个交叉路口的交通信号灯, 对道路的利用率有了很大程度的提高。

  2 系统设计原理

  2.1 红外遥控发射电路

  我们在进行智能交通信号灯系统设计的时候, 一定要考虑交叉路口每个方向上的信号灯的不同变化, 尤其要对每个方向上信号灯的时间、选择进行控制, 添加机车强通等功能。红外遥控发射器、电容器、外接陶瓷谐振器三部分组成了红外线发射电路, 产生的载频信号具有相似的脉冲宽度, 通过放大的方式驱使输出编码信号红外线向外发射二极管。

  2.2 红外遥控接收电路

  解调模块和红外线模块将发射器单片机发射出的红外线信号进行收集, 放大和调节需要利用内部集成电路的方式来完成, 信号通过输出端的编码进行脉冲处理, 通过三极管将其放大, 译码编辑接收器解调的模块, 相应的译码在按下发射器之后就会得出, 开启单片机控制需要进行通过或非门, 中断或者关闭单片机控制也需要进行相应的非门接入。

  2.3 CAN总线节点接口电路

  交叉路口的交通信号灯智能控制和上位机通信控制通过CAN总线和接口模块共同完成, 初始化任务的传播和相关数据的收发工作, 主要通过CAN总线节点接口进行实现的, 在CAN总线收发器和CAN总线接口位置都具有一定的抗干扰能力, 为了保障CAN总线的节点抗干扰能力的提升, 一般情况下不和CAN收发器进行直接有效的收发。我们采用加速高速光电隔离器的芯片达到阻碍总线上每个节点的电气, 为保障整个电路存在的意义, 我们一般要保障CAN总线上所有的的电源都要处于完全的隔绝状态, 主要采用的办法为使用小于5伏的隔离输出开关电源和功率比较小的电源。

  3 系统控制方案

  3.1 单片机信号控制方案

  交流电的变化通过单片机中单段式的控制不能很好的得到满足, 其中主要的问题和缺点我们主要采用多段式代替单段式进行解决, 感应信号通过改善定时控制来实现, 方案的整体运行效果要从更高的角度进行控制, 我们一般称这种方式为“感应-定时信号控制”, 这种交通控制对比实际红绿灯保持和转换的时间在不同的周期和不同的位置下的各种情况, 能够进行精确的统计。在进行相关数据整理的时候, 某个交叉路口的红绿灯转换时间较长或者变换过于频繁, 就说明该地区的交通情况可能发生堵塞的情况, 需要采用严格的交通智能控制。规定时间内周期数的变化超过了以往的周期数变化范围, 那么就表示在这个时间段内, 该地区的交通属于不稳定的状态, 一般我们采用定时信号的控制方法来缓解该路段的交通压力, 车流量在规定时间内出现异常的情况就要马上切换到定时信号控制的方式, 最佳的交通信号灯转换时间可以通过两者相加取平均值的方式得到, 如果统计的时间和记录的时间存在差异, 就要适当的采取切换运行方式和状态, 有效的适应车流量在不同时段的不同特点。

  3.2 红绿灯模糊控制

  一般情况下, 检测车辆的数据我们通常采用基于单片机的感应式的控制来实现, 不同时刻的匹配方式通过比较合理的方式进行分析, 不需要进行实时的红绿灯交通信号的控制, 可能会发生某段时间内的延时情况。延时情况的发生可能导致空等的现象, 具有比较严格和复杂的编程要求, 因此程序设计的初期阶段, 一定要考虑制定一套红绿灯模糊控制体系, 根据车辆在交叉路口的每个方向上的状态, 进行适当的调整, 保障每个方向上的车流量保持通畅, 避免出现严重的交通堵塞现象和超速的情况发生, 实现交叉路口的最佳控制。

  4 系统软件设计

  C语言是编写基于单片机的智能交通灯控制系统的主要程序, 也是其最大的特点, 在计算机语言当中C语言是比较通用的一种语言, 具有较强的可读性和可移植性, 因此单片机上许多比较复杂的功能C语言都能进行辅助, 最后得以实现。

  5 结语

  经过以上的研究分析发现, 一个城市的交通控制和交通疏导的重要手段就是采用交通信号灯的智能控制系统, 随着我国市场经济体系的不断发展, 在城市的道路交通设施中, 交通信号灯的智能控制在其中占到的比重越来越多, 因此可见我们要不断的加强基于单片机的交通灯智能控制的发展, 保障我国经济水平和城市基础建设的进一步发展。

  参考文献
  [1]于磊, 王晓丽, 吴威.基于模糊模式的交通灯智能控制研究应用[J].吉林建筑工程学院学报, 2012, 29 (01) :92-94.
  [2]马浩轩.基于交通流检测的智能交通系统的研究[J].科技视界, 2012 (19) :5-7+64.
  [3]靳涛, 张红星.基于动态图像识别的智能交通灯控制[J].科技传播, 2012, 4 (20) :214-215.

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