1、80 基于单片机的智能交通控制系统的设计基于单片机的智能交通控制系统的设计幸Intelligent Transportation-control System Based on Single-chip Computer韩洁琼 (仲恺农业工程学院计算机科学与工程学院，广东广州510230)摘要主要介绍了利用单片机的计数器来实现一种智能的交通控制系统。该系统利用外部触发的脉冲来模拟车流量，通过定时计数器来对车的流量进行采集，从而实现车辆信息的数字化。与此同时单片机会根据历史预存数据和自动检测到的车流量信息进行对比，通过设置的控制模型算法选取适当的信号配比控制方案，实现交通信号灯的智能调控。关键词：
2、单片机。智能控制系统，定时计数器AbstractThis paper mainly introduces a kind of Intelligent Transportationcontrol System which uses the timercounter of thesinglechip computerThis system simulates the vehicle flow by external impulseCollecting the vehicle flow by timercounterto realize the infOrmation digitalizationA
3、t the same time，comparing the information with the data which is stored in advancethen according to the controlling models algorithm to choose the appropriate plan to intelligently control the traffic lightsKeywords：single-chip computer，intelligent control system。timercounter城市交通控制系统主要是用于城市交通数据监测、交通
4、信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它已经成为现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。因此，在各个十字路口安装红绿灯，已经成为当今疏导交通车辆及行人最常见和最有效的管理手段，而如何利用先进的信息技术改造城市交通系统已成为城市交通管理者的共识。1 系统组成本交通信号灯控制系统是用来接收、处理十字路口的交通流量数据的系统，并根据交通流鼍情况，进而智能地调整交通信号灯的亮灭时间长短。设计该控制系统的目的主要有两个：首先完成十字路口东西、南北两个方向的交通流最的检测，从而为基于实验数据的建模方法提供数据；其次利用该控制系统对交通信号灯进行智能化控制。考虑到实际的可行性，本系统采用LED来代替
5、实际的交通信号灯，而交通流量的数据则用外部输入的脉冲来进行模拟。从功能上可以将整个控制系统分为主控制模块、交通流最的检测模块和交通信号灯的控制模块。交通信号灯控制系统的一般功能结构如图1所示。信l交通流丝f泓， l - 榨l多制处器受通信。灯 l 理圈1调控系统组成从图中可以看出，与常规的交通控制系统相比，本系统主要具有以下特点：1)控制模块采用单芯片微控制器，各功能模块均在lC芯片基础上进行开发，各模块和IC芯片之间以近距离的总线方式相连；2)控制系统中。信号和数据的流向是单向的。计数器系统提仲恺农业工程学院校基金项目(G3081806)资助供交通流量数据，经过微控制器运算处理后，成为交通信
6、号灯的控制指令，输出到信号灯控制系统；3)微控制器能够及时地对各种信号进行相应处理；4)各器件之间以总线方式共享数据，系统结构紧凑、数据安全性好；5)可作为更加智能化的控制系统的硬件基础。2系统设计本系统硬件的元器件的选用主要由美国ATMEL公司的Ar89S52单片机、Intel公司的8255可编程通用并行接口和可编程定时计数器8253。AT89S52单片机是低功耗、高性能的CMOS 8位单片机。片内带有8KB的Flash存储器。允许在系统内改写或用编程器编程。Ar89S52的指令系统和引脚与80C52完全兼容，片内还有256B的RAM、32条IO口线、3个16位定时计数器、看门狗、6个中断源
7、、一个全双工串行口等，完全可以满足本系统的实际需要。(1)计数器采用单片机的外部计数芯片，如82C53、82C54等作为专用的计数器，以外部输入的脉冲信号作为计数芯片的计数脉冲，实现对外部脉冲的数字化。从而将道路上的交通流量转化为单片机所能识别的脉冲计数，为单片机完成控制程序和控制指令的输出提供基本数据。采用外部计数器实现计数的具体过程如下：利用外部的晶振电路产生一定频率的计数脉冲；将该频率的计数脉冲作为将要测量的计数信号，作为外部计数器的计数脉冲，外部芯片在门控周期内对计数脉冲进行计数；在计数结束后，外部芯片的输出产生的低电平将触发单片机的中断，单片机将专用芯片的计数值读回，并进行控制算法的
8、运算处理。计数脉冲的频率依靠外部的晶振频率，虽然外部晶振的频率越高越有助于提高脉冲计数的精度，但是最终输入到外部计数器的脉冲频率最好不要超过10MHz。万方数据工业控制计算机2010年第23卷第2期 81使用单片机的外部计数器实现脉冲计数法主要有两个内容：首先是硬件电路设计，包括单片机各端El的连接、中断信号的设计等；再次是单片机的计数程序，主要负责控制各个中断和定时器完成相应的脉冲计数过程。(2)交通灯信号控制模块交通信号灯控制模块是靠接受单片机向交通信号灯控制器发出的指令来驱动交通信号灯而按要求亮灭的模块，单片机在获得了交通流量信息后，经过控制算法的处理，做出对当前车辆信息的正确判断后，根
9、据各方向的交通流量对信号灯做出优化的调整，并显示在LED上，进行现场实际情况的模拟。在本控制系统中，采用LED来模拟现实的交通信号灯，东、西、南、北四个方向各有3盏LED；颜色为红黄绿，一共是12盏；分别代表四个路口的交通信号灯。各个方向的交通信号灯通过来自8255的驱动来指挥四个路口的交通。实现交通信号灯的智能调整也是本控制系统的核心，也是控制程序的关键之处。单片机在获得正确的有关东西、南北方向路口车辆流量数据后，将东西、南北方向路口车流量数据进行比较，然后将较大的值作为信号灯的调整基准，与其同方向的车流量历史信息再做比较，最后根据这个比较的结果来调整信号灯亮灭的时间长短。图2附该智能交通控
10、制系统的双层电路板PCB图。3结束语本文主要通过使用美国ATMEL公司的8位单片机，进行相关设置，形成一个比较简易的智能交通控制系统，目的在于：当高校具备实验的环境下，可供学生做些设计型实验，可以是验证性也可以是创新性的，给学生提供一个模拟环境平台；同时可以给相关交通管理部门提供一些智能控制的思路，从而更加有效合理地管理交通。需要说明的是，虽然目前大部分在使用32位单片机进行相关的研发与应用，但是基于本系统的实际需要。8位单片机足可图2智能交通控制系统PCB圈以满足设计需要，所以采用该ATMEL8位单片机完成整个系统的构建设计，同时也可以节约硬件成本，如果功能集合比较多或处理的数据比较大时，可
11、以考虑采用16位或32位单片机完成。参考文献1陈富安，朱运利，申毅单片机与可编程控制器应用技术M北京：电子工业出版社，2003：12732高锋单片微机应用系统设计及实用技术M北京：机械工业出版社，2004；21-3193沈红卫基于单片机的智能系统设计与实现M北京：电子工业出版社。2003：1-3354房小翠单片微型计算机与机电接口技术M北京：国防工业出版社。2002收稿日期：200998(上接第79页)设计思路为：给机器人的左侧测距传感器发送方波脉冲的同时启动定时器定时，脉冲发送完毕后延时一段时间，延时之后若测距传感器接收到返回的超声波脉冲(此时单片机发生外部中断)，说明左侧存在障碍物，机器人
12、继续前进；否则说明无障碍物(此时发生定时器中断)，机器人调用拐弯程序开始拐弯。由此可见，机器人能否正常直行与拐弯，关键在于延时时间是否取得合适。测距传感器设置为短距测距模式。最大可测距离为100cm，若单片机发送方波脉冲之后经过了超声波传播200cm所需的时间传感器仍未接收到返回的超声波脉冲，则说明传感器所测的方向并无障碍。延时时间按如下原则选取：由于单片机发射方波脉冲与其定时器定时同时进行，这样定时器定时时间应该比发射脉冲所需时间和方波脉冲往返200cm所需时间这两部分时间之和略长，由此就可确定延时时间的长短了。通常圈3机器人直行一拐弯程序流程图在一个检测周期内发送十个方波脉冲，发送方波脉冲
13、所需时间为220斗s；方波发送完毕之后要经过一定时间的盲区延时，这一段时间为500斗s；方波往返200cm所需时间最多不超过1000Fs；这三部分时间之和为1720斗s，这是保证在有障碍物的前提下可确保单片机发生外中断的时间。而定时器的定时时间应比这一段时间略长，因此在此基础上再延长500斗s(即2220Fs)即可得到定时器的定时时间。定时器的定时时间决定着延时时间的选取，如果定时时间过长或者过短都会使程序执行发牛错误，必须精确计算。机器人由直行到拐弯的动作过程程序流程如图3。3结束语地沟清扫机器人共使用了四个测距传感器，这四个测距传感器起作用的方式各有不同，但工作原理相似，在这四个测距传感器
14、的控制下，机器人较好地实现了各种不同的运动方式。该系统需要在以下方面进行进一步改进：当多个测距传感器同时工作的时候，不可避免地会产生一定的干扰，会引起程序执行的不稳定。参考文献1马淑华，王凤文，张美金单片机原理与接El技术M北京：北京邮电大学出版社，20052朱玉玺，崔如春，邝小磊计算机控制原理M北京：电子工业出版社，2005收稿日期：2009111万方数据基于单片机的智能交通控制系统的设计作者： 韩洁琼作者单位： 仲恺农业工程学院计算机科学与工程学院,广东,广州,510230刊名： 工业控制计算机英文刊名： INDUSTRIAL CONTROL COMPUTER年，卷(期)： 2010,23(2)参考文献(4条)1.陈富安.朱运利.申毅 单片机与可编程控制器应用技术 20032.高锋 单片微机应用系统设计及实用技术 20043.沈红卫 基于单片机的智能系统设计与实现 20034.房小翠 单片微型计算机与机电接口技术 2002本文链接：http:/
