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基于单片机的智能交通信号灯控制系统设计与实现

内容摘要

随着我国社会发展和经济水平提升，道路上的交通工具种类和数量不断增多，路面交通状况也日趋复杂，应用智能交通信号灯势在必行。为了提升智能交通信号灯的控制质量，应推进电子信息技术在其中的合理应用。

本文采用单片机作为控制器，设计了一个智能交通信号灯控制系统。除了实现基本的红绿灯功能外，还可以检测违规车辆，同时可以检测车辆信息流。系统硬件电路由流检测电路，单片机，违反检测电路，状态指示灯，LED显示器，按钮和蜂鸣器组成。系统实现的交通灯具有电路简单、工作稳定、功能相对齐全、性价比较高等特点。

关键词：单片机；智能交通信号灯；控制技术

目录

TOC\o1-3\h\z\u内容摘要 1

1绪论 3

1.1课题的背景及意义 3

1.2国内外发展现状 4

1.2.1国外智能交通灯发展现状 4

1.2.2我国智能交通灯发展现状 6

1.3本文的主要内容 7

2系统整体方案设计 8

2.1设计要求 8

2.2方案设计 9

3硬件系统设计 9

3.1系统硬件电路构成 9

3.2硬件电路设计 10

3.2.1单片机电路设计 10

3.2.2车流量检测电路 12

3.2.3违规检测电路及模拟 13

3.2.4红绿灯发光二极管电路设计 14

3.2.5蜂鸣器 14

3.2.6按键电路设计 15

4软件程序设计 15

4.1系统控制流程图 15

4.2控制程序的设计 16

5结论 21

参考文献 21

1绪论

1.1课题的背景及意义

现在，无论是大城市还是小城市，由于交通拥堵现象已经严重影响了人们的日常生活。许多城市不仅建造了大量的立交桥，高架道路和城市环形道路，而且拓宽了道路，增加了交通信号灯。虽然，他们所做的一切都在一定程度上暂时缓解了交通拥堵的问题。但是，交通压力不仅是取决于道路状况，而且还和交通信号灯的控制方法有关。因此，如何充分利用道路和交通信号灯的现有资源来改善交通状况具有一定的研究意义。

改善现有交通系统的交通流量和安全性的一种方法是将自动化和智能控制方法应用于路边基础设施和车辆[1]。运输研究的目标是优化人员和货物的运输流程。下面是典型的常规交通信号灯控制器的问题：

A.交通拥堵

随着道路上车辆数量的增加，主要城市的交通拥堵大大增加。这种情况通常发生在主要交界处，通常在早晨，办公时间之前和晚上，办公时间之后。这件事的主要影响是增加了人们在路上的时间浪费。解决此问题的方法是开发程序，为不同的路口设置不同的设置延迟。流量较高的路口的延迟时间应设置为比流量较低的路口的延迟时间长。此操作称为正常模式[2]。

B.没有交通，但仍然需要等待

在某些路口，有时即使没有交通，人们也必须等待。由于交通信号灯在预设的时间段内保持红色，因此道路使用者应等到交通灯变成绿色。如果他们闯红灯，他们必须支付罚款。解决该问题的方法是开发一种系统，该系统可以检测每条道路上的交通流量并相应地设置信号的计时。此外，相邻路口的交通信号同步也是必要的[3]。

C.急救车卡在交通拥堵中

通常，在交通堵塞期间，紧急车辆（例如救护车，消防队和警察）会被卡住，尤其是在交通信号灯交界处。这是因为等待交通信号灯的车辆比较多，而交通灯又不够智能化，所以万一遇到紧急情况可能导致事情变得复杂甚至威胁到生命。

D.缺乏用户交通信息

当前的交通系统无法提供交通信息，包括拥挤的道路和在拥挤的情况下可用的替代路线。

当前，很多大城市里经常出现路况拥堵、交通事故频发的问题。交通信号灯是最基础的交通网络组成要素，在保障人民群众生命安全，推动城市交通运输有序发展和运行中发挥着重要的作用。现如今，电子信息技术发展相当迅速，而且其应用领域广泛。运用电子信息技术分析车辆通行规律，调整交通信号灯的闪烁时间，对于完善道路通行准则非常具有现实意义[4]。

智能交通信号灯由智能交通控制终端模块、控制中心模块、数据采集模块、交通电源管理、定时显示模块四个部分组成。智能交通控制终端模块是负责管理交通信号变化，继而指引行人或者车辆可否通行。智能交通信号灯一般由红、黄、绿三颜色组成，红色表示禁止通行，黄色表示减速通行，绿色表示正常通行，行人可以观察指示灯的颜色，来决定是否通行。智能交通信号灯该终端控制模块能够有效收集和整理当前阶段的路况信息，从而做出最科学有效的判断，进而有效保障城市交通的有序运行。电子信息技术交通信号灯数据采集模块，其最主要的功能则是采集路况信息数据，并将采集到的数据信息传递给交通控制中心模块。交通电源管