大型路口智能交通灯设计

付秀伟

(吉林化工学院 信息与控制工程学院，吉林 吉林 132022)

1 总体方案

本系统设计是用模糊控制理论的单片机控制交通灯系统。 根据实际生活中十字路口车辆流动特点，分时调节车辆通行时间。 采用检测各个路口过往的车流量，决定红路灯的燃亮时间。 总体框图如图1 所示。

图1 系统总体框图

2 模糊控制模块

十字路口的车辆流通状况是十分复杂的， 还经常受人为因素的影响[1]。 因此我们采用模糊控制算法，实现路口交通灯的智能化控制。

据系统要求采集两个输入变量：（1）绿灯方向车流量；（2）红灯方向排队等候车辆数。 采集上述数据设置了8 个传感器，如图2 所示。

红灯期间排队等候的车辆数有两部分组成， 其一为上次绿灯时间遗留下来的车辆[2]。 根据车辆通行特点分为三个模糊子集：少、中、多，其从属度函数设计如图3 所示。

图3 红绿灯隶属函数

此系统有两个输入和一个输出。 此外，还要考虑了三种特殊情况，同样基于上面的模糊控制为基础。 在时间调整上有所改变，特殊时段分别为上班时间，下班时间，凌晨。

3 系统硬件设计

本设计主要以80C51 单片机[3]为核心原件，来实现路口智能交通灯的控制。 具体硬件电路模块如下：

（1）电源模块和数码管显示模块。 采用7805 系列集成稳压5V 直流电压电路。 LED 采用74LS47[4]作为驱动电路。

（2）车流量检测模块。 本设计采用地感线圈检测方案。 它是基于电磁感应原理的车辆检测器，感知车辆。

（3） 蜂鸣器与紧急通行模块。 本设计所采用常用蜂鸣模块， 意在人行提醒正过马路的行人此时交通灯的状态即将切换。 同时本设计中用I/O 口接有按钮开关，以备特殊车辆特殊时候通过，这时所有灯都为红灯。

4 系统软件设计

系统软件设计的主要思路为根据车流量的动态变化，运用模糊控制算法实现红绿灯时间的自动调整。 其总体框图如图4 所示。

图4 系统总体框图

5 结论

本设计功能均能在城市交通路口模型上得到很好的实现，在确保功能实现的基础上，充分考虑了控制系统操作方便、可靠性高、稳定性好等要求，能根据情况智能调整时间。

[1]刘智勇.智能交通控制理论及其应用[M].北京:科学出版社，2008

[2]田海，薛艳春.基于模糊控制的十字路口交通灯控制系统[J].自动化与信息工程，2008，(4):58-72

[3]余锡存，曹国华.单片机原理及接口技术[M].陕西:西安电子科技大学出版社，2000

[4]张洪润，张亚凡.单片机原理及应用[M].北京:清华大学出版社，2006