基于车流量检测的智能交通控制系统设计与仿真

吕晓颖

摘  要：文章论述了基于STC89C52单片机采用智能交通控制，系统采用STC89C52单片机和74HC245以及外围的按键、红外接近传感器、数码管等元器件构成，本系统可以根据不同路口车流量大小的变化，来改变各路口红绿灯的时间，用智能的方式，来达到控制交通的目的。设计通过两位一体共阴极数码管显示，并能通过按键对定时进行设置。本系统实用性强、操作简单、拓展功能强。

关键词：智能交通控制;红外接近传感器;车流量

中图分类号：U495         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）25-0042-02

Abstract： This paper discusses the intelligent traffic control based on STC89C52 single chip microcomputer. The system is composed of STC89C52 single chip microcomputer and 74HC245， as well as peripheral key， infrared proximity sensor， digital tube and other components. The system can be based on the change of traffic flow at different intersections. To change the time of traffic lights at each intersection， with an intelligent way to achieve the purpose of traffic control. The design is displayed by two-in-one common cathode digital tube， and the timing can be set by keystrokes. The system has the advantages of strong practicability， simple operation and strong expansion function.

Keywords： intelligent traffic control; infrared proximity sensor; traffic flow

近年來，随着城市的发展，现代交通灯使用的是定时分配控制方式，存在很多缺点。为了解决上述问题，本文设计了一种根据检测到的车流量大小来智能控制的交通灯系统。

1 智能交通控制系统硬件结构框图

本文所设计的基于车流量检测的智能交通控制系统主要由五部分构成：主控模块、车流量检测模块、按键设置电路、数码管显示电路、报警电路。系统结构框图如图1。

2 智能交通控制系统硬件设计

2.1 车流量检测模块设计

本设计中红外接近传感器有三个引脚，一个接地GND，一个接电源VCC，还有一个就是数据输出引脚OUT，OUT与单片机P3.6（WR）相连接，即引脚16，功能为：P3.6把信号写入外部数据存储器，另一传感器中的OUT与单片机P3.5（T1）相连接，即引脚15。即数据输出就是当前面感应到了有障碍物，就会输出一个低电平，没有障碍物时就会输出一个高电平给单片机的I/O口，然后程序上经过检测I/O口是高电平还是低电平，来判断是否有车辆经过。

2.2 主控制模块电路设计

主控模块采用STC89C52单片机作为MCU，主要由电源电路、晶振电路以及复位电路组成，晶振电路中的晶振频率为12MHz。

2.3 信号显示驱动电路

74HC245芯片中输入端如果输入高电平，输出端就是高电平，输入端如果输入低电平，输出端就是低电平。74HC245主要是驱动作用，比如引脚3输入一个高电平，引脚17也会输出一个高电平，如果引脚3输入一个低电平，引脚17也会输出低电平，其他引脚一一对应，为什么要接一个驱动电路，因为单片机的驱动电流可能就10几毫安，根本无法驱动小灯或者数码管的亮度，所以增加了一个驱动芯片，电流就可以达到20几毫安或者几十毫安。

2.4 按键输入电路

如图3所示。按键K0、K1、K2、K3、K4、K7中，引脚1和引脚2互相导通，引脚3和引脚4互相相通，只要接引脚1和引脚3或引脚1和引脚4或引脚2和引脚3或引脚2和引脚4，电路应用中最好的区别方法是接按键的斜对角。

K0为夜间模式，当按下K0键时，夜间模式启动，四个方向的红绿灯都变成黄灯，为闪烁状态。所以车辆应减速，注意观察路口情况，随时做好制动准备，缓慢通过。

K1为紧急模式，当按下K1键时，紧急模式启动，四个方向的红绿灯都变成红色，且为常亮状态，所有车辆应紧急制动，让救护车、消防车、警车等特种车辆优先通行，当特种车辆通过后，紧急模式取消，恢复为紧急模式前的状态，所有车辆正常行驶。

K2为东西通行，当按下K2键时，东西方向的红绿灯都变成绿色，且为常亮状态，东西方向车辆应快速通过，可根据车流量的大小来启用此模式，灵活性比较强，能缓解交通拥挤，减少道路交通的压力。

K3为南北通行，当按下K3键时，南北方向的红绿灯都变成绿色，且为常亮状态，南北方向车辆应快速通过，可根据车流量的大小来启用此模式，灵活性比较强，能缓解交通拥挤，减少道路交通的压力。

K4为查看按键，当按一下K4键时，可以观察当前的通行时间，再按一下时，为查看红外传感器检测的状态，显示绿灯的两个方向，让红外传感器检测到障碍物，可以观察到数码管上具体的数字，显示红灯的两个方向，让红外传感器检测到障碍物时，系统不能加减，数码管上数字不变为0，系统检测到车辆闯红灯，系统会发出警报，蜂鸣器发出刺耳的声响。

K7为确认键，当按下K7键时，具有计时作用，系统开始倒计时，根据之前检测到的车流量大小来改变交通灯的时间来控制交通灯。

2.5 报警提示电路

报警提示电路中，含有三极管、蜂鸣器和限流电阻三个部分。

三极管为开关，因为电平非常的低，导致三极管饱和，产生导通性，蜂鸣器会发出刺耳的声响;而其中非常高的电平，又会导致三极管闭合，蜂鸣器无反应，不再发出刺耳的声响。

三极管中发射极与电源相连，基极与电阻R5一端相连，集电极与蜂鸣器一端相连。电阻R5为2.2KΩ，电阻R5的另一端与单片机的P3.0（RXD）相连，起到串行通信输入的作用。蜂鸣器LS一端接地，另一端与三极管的集电极相连。

3 Proteus 8.6仿真结果

利用Proteus 8.6软件，对本文设计的智能交通控制系统进行了仿真测试，经测试，运行结果稳定，能够实现车流量大时，通行方向上的绿色交通灯倒计时时间自动增加10秒。

4 结束语

本文设计的基于车流量的智能交通控制系统，与以往交通灯控制系统不同之处在于，可根据检测车流量的大小智能的调整车辆通行的时间。经实物测试，系统运行稳定，准确率高，具有一定的商业应用价值。

参考文献：

[1]武玉升.基于单片机的智能交通灯控制系统仿真设计[J].电子世界，2018：118-119+122.

[2]郭玉秀.基于单片机的十字路口交通灯的设计及仿真[J].现代制造技术与装备，2018：66-68.

[3]胡瑞楠.基于51单片机的智能交通灯系统设计[J].通讯世界，2018：252-253.

[4]秦风元.基于51单片机的交通灯设计[J].时代农机，2017：126-127.