利用单片机改进交通灯控制系统

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1、万方数据第13卷第4期V01．13No4北京电子科技学院学报J0urnaiofBeijingE10ctronicScienceaIldTech肿logyInstitute2005年12月Dec20051引言利用单片机改进交通灯控制系统杨汉祥刘良福邬喜辉(赣南师范学院物理与电子信息科学系，江西赣州341000)摘要：针对道路交通拥挤、交叉路口经常出现拥堵的情况，利用单片机控制技术，提出了软件和硬件设计方案厦两点改进措施。并对程序流程图进行了详细分析。实验证明此系统能很好地提高市区车辆的通行能力。关键词：交通灯；单片机；I／o口；中断；电平中圈分类号：TP273文献标识码：A文章编号：16

2、72—464x(2005)04—0068一04我国机动车辆发展迅速，而城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后。道路拥挤、阻塞现象及交通事故常有发生。如何利用当今计算机和自动控制技术，有效地疏导交通，提高城镇交通路口的通行能力，减少交通事故是值得我们研究的课题。目前，国内的交通灯一般设在F宁路口，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯，加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用，但根据实际行车过程中出现的情况．还存在以下缺点：l两车道的车辆轮流放行时间相同且固定。而在十字路口，经常一个车道为主干道，车辆较多，放行时间应该长些：另车道为副干道，车辆

3、较少，放行时间应该短些。2．没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施。譬如，消防车执行紧急任务通过时，两车道的车都应停止，让紧急车通过。因此根据行车过程中出现的以上实际情况，我们尝试用单片机来控制交通灯。在软件，硬件方面采取一些改进措施．能使交通灯在控制中灵活而有效。2方案论证图1是一个典型的十字路口示意图。分别用1、2、3、4表明四个流向的主车道，用a、bAp分别表示各主车道的左行车道、直行车道、右行车道眦及人行横道。假设．十字路L』的两条道路(主道：车辆较多，放行时间长的车道；副道：车辆较少，放行时间短些的车道)辑有3盏灯，即红(R)、绿(c)和黄(Y)，以定时的方式自动切换通车，

4、按习惯绿灯行红灿停。为下面分析问题方便起见，将红灯亮的道称红道．绿灯亮的道称绿道。绿灯转为红灯要经过黄灯过渡．红灯则直接转为绿灯，为醒目，在黄灯亮期间，黄灯呈闪烁状态。两组灯的切换操作时净如图2所示。收稿日期：2005—6—183—8邕===卞飞l图1典型十字路口交通灯设置2．P蔓L芒!二}———～⋯+厂Rl——l————』————1—————～红灯Lfl2声二气≥二==绿灯LG2一一。———二拓巧F习o———一期[：±墨￡图2两组路灯切换时间囤图中．Tl为每条道通车时限，T2为绿灯亮，允许通车时间，T3为黄灯闪烁时间。nf见，通车时间T2=T1_T3，目前的状况是’¨不变．即周期小变

5、。不论车道口有无车辆，允许通过时间是固定的．易造成车疏之道空闲．车密之道堵车。为此提出使用周期可变的切换方式，即每条道的通车时限T1可变。缩短车疏或无车之道的通车时间，增长车密之道通车时间。当任何一道有紧急车通过时，紧急车发出请求通过信号(此系统由人工控制)以中断的方式输入单片机。万方数据第13卷杨汉祥刘良福邬喜辉：利用单片机改进交通灯控制系统69·3硬件实现3．1硬件控制线路如图3所示。引脚uIN_Io通过电阻和电源正极连接．为高电平，不产生中断请求，单片机执行主程序。有紧急车通过时，中断引脚采用人工方法接地。为低电平．产生中断请求，单片机执行中断服务程序、让紧急车通过。紧急车通过后

6、，中断引脚变图3硬件拉带j线路3．2红、绿、黄灯控制的基本原理和设计思想车辆放行方向上(A线)绿灯亮25s，黄灯警告亮5s，车辆禁止方向上(B线)红灯亮30s，然后绿灯开始放行。各方向上计数器从30开始递减，减到0从新开始。1，5分钟(12秒)计点暂存器，用于控制绿灯最后一秒闶。状态寄存器：1为南北(主干道，有数码管显示秒)红、东西绿，2为南北红、东西灭(用于绿灯最后一秒闪)．3南北红、东西黄，4为南北绿、东西红，5为南北灭(用于绿灯最后一秒闪)、东西红，6为南北黄、东西红，如此顺序循环。其程序方框如图4所示。3．3单片机控制原理采用单片机的uO口P10口直接和交通灯连接．控制程序放在

7、Mcs一51单片机如805l的ROM中。在十字路口的四组红、黄、绿交通灯中．A道上的两组同色灯蝉联在一起，B道的两组同色也彼此互联，受单片机P2．0～P2．5控制。由于交通灯为发光二极管且阳极通过限流电阻与电源正极相接，因此I，0口输出低电平时，与之相连的相应指示灯会亮，加口输出高电平时，相应的指示灯会灭。P3．O、P3．1分别作为A道、B道有无车辆的传感器输入线．本装置中的传感器用开关模拟控制有无车的情况，当传感器检测到有车时，P30或P3．