简述十字路口智能交通灯的设计

安靖龙

摘 要 近年来，随着我国科学技术的快速发展，汽车的数量也随之增加，交通管制的作用愈加明显。尤其是在十字路口，交通灯已经成为交通管制中十分重要的一项工具。随之各种新型技术出现，利用EDA技术来控制十字路口交通信的信号系统，能够对时间进行调节，解决车流量不平衡的问题。本文围绕智能交通灯，先整体介绍了设计思路，再详细介绍了硬件和软件的设计思路。

关键词 十字路口；智能交通灯；控制系统

在过去，十字路口交通灯的设计主要是利用PLC的设计方案来实现的。而近年来，随着EDA技术的出现，实际上可以代替设计者完成一部分系统设计中的工作，同时能够直接修改程序中错误的数据。既可以缩短研发的时间，又能节约研发资金。如果设计人员使用EDA技术，在十字路口已经安装了监控器的基础上，还可以对路口的车流情况进行实时的检查，并根据实际情况，改变红绿灯的延时问题。

1 设计方案

随着科学技术的发展，单片机的应用范围逐渐扩大，而在实时监测和自动控制的单片机应用系统中，被控制的对象要经过开关量的顺序控制和逻辑控制。

在智能工作模式下，智能交通灯控制系统可以统计上一个周期车流量的情况，然后根据该情况计算并优化下一个周期的红绿灯时间，并通过PLC控制红绿灯亮的时间。

在十字路口智能交通灯中，如果仅仅是将单片机看作是一个核心系统来使用，对于整体的控制系统而言不够完善。因此，重点是需要从硬件和软件方面入手。根据实际情况，设计出一种简单，且成本低的交通灯控制系统方案。保证交通系统软件和硬件系统功能的强大，满足城市交通管制的基本需求。因为路口车辆通过情况无法预测，所以传统交通灯无法根据车流量来进行实时的调整，导致出现无车亮绿灯，车多绿灯短等情况，造成资源极大浪费。而智能交通灯的出现，有效地克服了这种资源浪费的现象。

2 系统设计

2.1 软件系统

在通常情况下，我们所看到的十字路口如图1所示。当汽车行驶到十字路口时，一共会有三种选择，往前、往左和往右。按照我国交通法规的相关规定，汽车一般是向右行驶的，所以在右转弯的时候，是需要走那条弧线即可，是不会受到交通灯约束的。所以，在这种情况下，就只需要考虑到前和左两种情况。城市中的软件交通系统是一个非常庞大且复杂的系统，要对任何时段的车流量进行监控，假设一直使用固定不变的信号源，很大程度上会影响到车辆的通行能力[1]。

通过使用Verilog来描述，则是开始→复位→南北绿左→南北绿前，南和北行人可以通过→东西绿左→东西绿前，东和西行人可以通过。在输入信号之后，系统就会自动运行，这是采用状态机的设计模式，通过case的语句实现转换，每变换一次，交通信号灯就会变换一种状态，一共存在着六种状态，相继运行。

系统的主控制程序软件设计部分主要是PLC控制程序设计。该系统主要负责路口的智能化运行的信号灯设置，具体实施流程如下：正常车流通过时，由原本的路口交通灯系统进行运作，一旦出现路口的流量增加，到达提前设置的车辆通过数阈值时，启用车流量信息只能处理子系统，运用交通信號灯的变换疏导交通；另外，当路口发生紧急时间需要协助时，可以通过主动触发紧急按钮，通过对紧急按钮子信号的调用执行，来完成该协助需求；执行完成以上动作后，继续返回主程序进行。程序根据各路口的实际车流量，智能地处理各路口的通行时间，以达到智能通行的效果。

2.2 硬件系统

在硬件方面，是需要在距离十字路口处100米左右的距离，安装上一个视频监控设备，用于检测每个时段的车流量。将这些信息视频捕捉到之后，利用数字化手段，输送到DSP中进行计算，这样就能准确的得出车流量的数据。例如使用计算机视觉设计的方式来检测车流量，这是一种将数字图像视频和人工识别方式结合在一起的方式。利用特定的算法方式，通过对数字视频中的车辆信息进行识别，进而得到一个大概的车辆数据[2]。

硬件系统由PLC控制器、信号检测装置、信号转换装置、光电开关和数码管等部分组成。系统控制的是一个实际的普通十字路口交通灯。其中PCL控制器是系统的根本核心，起到系统的控制作用，通过使用光电开关和声音传感器对车辆通过数量进行检测和数据导入，信号灯（红绿灯、数码显示管、显示屏）是控制的对象。

3 结束语

采用传统交通灯控制方式的十字路口有绿灯无车过、车多绿灯短等现象，不能实时调整红绿灯时间长短的问题。而智能交通灯具有控制灵活，实用性强的等特点，很好地改善了这个问题，节约了资源。本文首先简述了智能交通灯整体设计思路，然后详细介绍了硬件设计和软件设计的思路，并提出了一种根据车流量控制红绿灯时间的智能交通灯控制系统。该系统在解决城市交通问题、提高道路利用率、提升交通自动化水平和管理水平方面具有一定的意义。通过这篇文章我提升了自己认识分析解决问题的能力，丰富了有关智能交通灯的专业知识。

参考文献

[1] 李娣娜，黄同，薛娓娓. 一种十字路口交通灯智能控制系统的设计[J].科技资讯，2016，14（22）：1-1.

[2] 淡海英，杨聪. 基于单片机控制的十字路口交通灯设计与分析[J].电子测试，2017，（13）：9-9.