基于单片机交通灯智能控制系统研究

2011年第15期0.引言交通灯与我们的日常生活有十分密切关系，它不仅关系到城市交通中的有序进行，也关系我们的出行安全。

如今，人们的生活水平不断提高，对交通道路的安全程度与便捷也提出了新的要求，因此，交通部门建立一个安全、可靠的交通灯智能控制系统是必要的，也具有现实必然性。

1.单片机概述我们所说的单片机就是单片微型机，是微型计算机中的一个重要组成部分，该机种的发展前景较好，主要在控制领域中得以使用，所以也称为微控制器。

实际上，单片机由单块集成电路芯片构成，里面主要的计算机部件有：中央处理器、存储器和I/O 接口电路等。

可见，要使用单片机，只需要将其与外部的一些软件设备连接就可以组成一个单片的控制系统。

单片机经历了好几代的发展，如今也朝着高性能和高标准的方向前景，随着CPU 功能的增强，单片机内部资源逐渐丰富，引角也具有多功能化以及低电压低功耗的特征。

2.系统设计2.1红外遥控发射电路在整个单片机系统中，必须保证十字路口的信号灯能根据不同的方向发生变化。

如果我们假设东西、南北这2个方向，那么就要实现这2个方向信号灯的选定、时间增减、急车强通等功能。

具体的红外遥控发射电路如图1所示。

如果红外遥控发射器和外接的陶瓷谐振器、电容器组成震荡电路，就会产生一定脉冲，形成载频信号。

在输出编码后，使得驱动红外线发射二极管向外发射。

图1红外遥控发射原理框图2.2红外遥控接收电路红外线的接受都是来自发射器的红外信号，但是对于内部的集成电路来讲，放大、解调都是由输出端的输出编码来控制脉冲信号的，通过三极管的方向放大，发送至接收器，再对接收的模块就行调节。

按下反射器的相关按键，接收器会自动输入高电平信号，再通过接入单片机控制器的外中断，使其形成一个自动的中断状态，从而完成中断服务，此原理由图2可知。

图2外接收原理框图2.3CAN 总线节点接口电路每条道路上的交通控制灯与上位机的通讯都是利用各自的CAN 总线和接口硬件来实现的。

总体的硬件电路原理如图3所示。

单片控制器主要是由CAN 的总线控制器连接并初始化，从而控制数据信息的接受和发射，以及最后的发送等一些列的任务。

CAN 总线收发器和CAN 总线接口都是采取了相应的安全和维护措施，这样就为CAN 总线的节点保护与空干扰提供了良好的条件，CAN 控制器通常不会直接与CAN 的收发器直接有效的连接。

仅仅是通过加接高速光电隔离器芯片，实现总线上每个节点之间的电气之间的隔离。

只是光源电路还是采用VCC 和VDD ，该电源必须隔开，不然光源电路就失去意义了，我们可以使用小功率电源隔离模块或不大于5V 隔离输出开关电源来控制模块。

图3CAN 总线节点接口原理框图3.系统设计3.1控制器选择作控制器是交通灯智能控制的中心，所以，控制器的选择是很重要的，我们常见的几个系统有几种：（1）可编程楼及器件FPGA(CPLD)；（2）51系列单片机；（3）其他常见单片机。

这是一种现实的系统，讲究实用性，因此，我们必须考虑价格和使用方面的因素，以上3种系统模式都可以很好的完成交通灯职能控制，而FPGA 是其中最强大的功能，其操作和功能完成也最简单，可是成本价格较高，性价比不高，所以，用其它单片机更好，仍然可以较好的完成任务。

对于单片机来说，51系列单片机的性能良好，优惠的价格，是当下最常见的控制系统，由于使用普遍，大家对其的基本性能和操作也是相当的熟悉，可以综合考虑选择51系列单片机中的AT89S52单片机作为控制器。

3.2计数器硬件延时3.2.1初值计算定时器工作时必须给计数器送计数器初值，这个值是送到TH 和TL 中的。

它是通过加法计数的，从全1到全0时自动产生溢出中断请求。

因此，通常将计数器记满为零所需的计数值设定为C 和计数初值设定为TC 。

3.2.21秒的方法我们通常会在主程序中设置一个20的软件计数器和使TO 定时50毫秒，这样每当TO 到50毫秒时，CPU 就是提出溢出中断请求，从而进入中断服务程序。

在中断服务中，CPU 先使软件计数器减1，最后判定是否为0。

为零表示1秒已到可以返回到输出时间显示程序。

3.3系统控制方案3.3.1感应-定时信号控制方案在实践操作中，控制器也会出现各种问题，例如计时的问题，我们必须克服定时控制中单段式的控制无法使用交通流的变化这一问题，因此，需采用多段式控制方法来解决这一难题，同时改善定时控制系统的性能，最好就是采用一种叫做“感应-定时信号控制”的系统，这种交通控制机可以在信号控制中，记录下每个时间段各个位置的实际绿灯时间，并进行统计分析。

如果在测量中发现实际绿灯时间变化大，说明这个时段，在这个交叉口的交通流量很不稳定，可以采用感应信号控制来进行改善。

可以，如果在规定的周期数内发现所测到的实际绿灯时间还是在既定的范围内波动，说明这个和时间的车辆流量处在比较稳定的状态，可以采用定时信号的控制方法，此时，控制机会将系统立即切换到该运行方式，所出现的各相位的最佳绿灯（下转第156页）基于单片机交通灯智能控制系统研究杨婷如（海南师范大学物理与电子工程学院海南海口571158）【摘要】随着国家经济的发展，交通已经成为人们重点关注的话题。

文章提出了交通灯的系统设计和系统控制方案，对单片机交通灯智能控制系统做了相关研究，全面实现交通灯的智能控制。

【关键词】单片机；交通灯；智能控制系统◇高教论述◇792011年第15期●●（上接第79页）时间就是统计出来的平均值。

同时，为了继续记录和统计实际绿灯时间，如果统计的数据超过了既定的范围，又切换到另一种新的运行方式或状态。

这种控制方法可以解决很多难题，保证信号能适应各种不同阶段的交通流量。

3.3.2红绿灯模糊控制在通常情况下，感应式控制主要是测量车辆数据，并通过分析对下一时间的车辆数据进行预测和监控，这不是对当时的交通信号灯进行实时控制，它是有一段延时的。

但这样可能导致空等的问题，所以，还应编制较多和较为复杂的计算程序。

在设计中，可以拟定出1套红绿灯的模糊控制方案，根据交通道路岔口的2个方向上的车辆的动态，进行对应的调整，保证最大的车流量，预防车辆拥堵等问题，以此来实现红绿灯的最佳控制。

此外，为了准确的采集绿灯方向的车辆量，在十字路口的每个侧面可以安装压力传感器，以此来获得有效的数据。

4.总结随着世界经济的发展，作为发展中国家的中国，应该与时俱进，全面完善城市化建设，与世界接轨。

为了促进城市经济建设、建设和谐社会、提高人们的生活水平，政府对城市各方面的基础建设投入了大量资金，其中交通建设就占据了较重的比例，因为交通是拉动经济的血脉。

而交通信号控制系统作为现代城市交通控制和疏导的重要手段，其必定拥有广阔的市场前景。

怎样才能加强和提升国产交通信号控制系统的竞争力，完善交通道路建设，积极推进科技研发、创新科技建设是关键，希望随着科技和经济的进步，我国的交通信号控制能实现一个质的飞跃。

科【参考文献】［1］毕海滨，刘玉德，林建龙等．交通信号控制系统的现状与发展对策[J]．北京工商大学学报（自然科学版），2008，26，（1）．［2］陈毅，许飞，王学飞.基于单片机的交通灯智能控制系统[J].中国高新技术企业，2009，(15).［3］郑建光,李永.基于AT89C51单片机的交通灯系统设计[J].自动化与仪器仪表，2008，(6).［4］穆怀艳.单片机控制交通灯设计方案[J].青年科学，2009，(2).［5］林军.用单片机控制的交通信号灯[J].哈尔滨：电脑学习，2001，8，（4）.当代的高职学生生活条件优越，大多是独生子女，在加上家庭的娇生惯养，使得他们的心理承受能力特别差；以自我为中心没有集体观念，我行我素，因此引导高职学生树立正确的观念至关重要。

正确的观念就是指健康的心理，正确认知自我，增强自控能力。

如何引导学生树立健康的观念，其具体方法如下：1．结合生活实际，引导大学生树立正确观念，增强其心理保健意识“观念”是人的思想意识的重要组成部分，对人的心理和行为起着重要的影响和指导作用。

“健康”是我们所熟悉的概念，也是人们所关注的问题。

人们非常注意自己的健康状况，但一提到“健康”，总把它与“疾病”相联系，认为身体无“疾病”就是“健康”。

其实就人的躯体而言，“健康”并不难定义。

现代医学已足能鉴定和验证：只要任何器官都没有实质上的细胞病变，就可以说是健康的。

但我们所讲的“健康”，并不单纯指的是生理上的健康：“而是除此之外，还要有完整的生理、心理状态和社会适应能力。

”这说明，人作为一个整体，身体和心理是相互依附、彼此制约的，只有在生理和心理两方面都属于正常状态，并对社会有良好的适应能力，才能鉴定为“健康”。

因此，要进一步改善和提高大学生心理健康水平，就必须引导学生树立正确的观念，增强其心理保健意识。

为此，我们在课堂讲授中，特别强调学生在日常生活中，除了加强体育锻炼，注意饮食卫生，保证自己的生理健康外，还要努力学习、加强交往、注重个人修养，确保自己的心理健康。

因为：（1）心理健康是大学生接受思想政治教育以及学习科学文化知识的前提，是大学生进行正常学习、交往、生活各方面得到发展的保证。

（2）心理健康是从事未来职业以及处理人际关系的必须。

（3）从现实情况和社会发展需要来看，作为新世纪的一代大学生，除了具有良好的思想道德素质和科学文化素质外，还必须具有相应心理素质和适应能力，现代社会的特征是生活节奏加快、竞争意识增强，原有思维方式、行为方式、价值观念、择业观念以及道德规范都发生了巨大变化，要想尽快适应社会，重要的一条是提高心理素质和适应能力。

2.养成科学的生活方式，生活方式对心理健康的影响已为科学研究所证明健康的生活方式指生活有规律、劳逸结合、科学用脑、坚持体育锻炼、少饮酒、不吸烟、讲究卫生等。

大学生的学习负担较重，心理压力较大，为了长期保持学习的效率，必须科学地安排好每天的学习、锻炼、休息，使生活有规律。

学会科学用脑就是要勤用脑、合理用脑、适时用脑，避免用脑过度引起神经衰弱，使思维、记亿能力减退。

3.加强自我心理调节自我调节心理健康的核心内容包括调整认识结构、情绪状态，锻炼意志品质，改善适应能力等。

大学生处于青年期阶段，青年期的突出特点是人的性生理在经历了从萌发到成熟的过渡之后，逐渐进入活跃状态。

从心理发展的意义上说，这个阶段是人生的多事之秋。

这是因为，经验的缺乏和知识的幼稚决定了这个时期人的心理发展的某些方面落后于生理机能的成长速度。

因而，在其发展过程中难免会发生许多尴尬、困惑、烦恼和苦闷。

另一方面，我国正处实现十二五规划的关键时期。

社会情况正在发生复杂和深刻的变化，社会竞争日趋激烈，生活节奏日益加快，科学技术急剧发展。

这种情况也会在早晚要进入社会的青年学生中引发这样或那样的心理矛盾和心理冲突，例如父母下岗、家庭生活发生变故、学习成绩不佳、交友失败、失恋等。