顾江洋

摘要： 交通灯在实际控制中的特点，提出基于STC10F04单片机自动控制交通灯及时间显示的方法。设计出控制硬件电路以及控制程序。同时根据交叉路口的参数设计出一种信号配时的算法。增设路段遇忙调整时方程式控制状态和紧急情况处理模块，通过手动控制开关按钮A0和A1方便系统在正常状态和紧急状态、方程式控制间来回切换进一步完善了交通灯控制系统。然后进行简单的模拟，通过对参数的分析证明本设计的系统的可行性。

Abstract： For the characteristics of traffic lights in the actual control， the automatic control traffic lights and time display based on STC10F04 single-chip are put forward. According to the parameters of the intersection， an algorithm for signal timing is designed. Add sections busy adjusting state equation for the control and emergency processing module， by manual control switch button A0， A1 and convenient system in normal state and the state of emergency， the equation between the control switch back and forth further improves the traffic light control system. Then a simple simulation is carried out. Through the analysis of the parameters， the feasibility of this design for the system is proved.

关键词： 自动控制；时间显示器；外部中断；延时；方程式控制

Key words： automatic control；the time display；external interrupt；time delay；the control equation

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）02-0148-02

0 引言

在城市当中道路的建设与发展是存在瓶颈的，而人均车辆保有量每年都在增长，两者的飞速发展都会导致交通的拥堵。道路网络内的交通流量每年都在飞速的发展。上个世纪70年代Pappis和Mamdani在思量直行的车流拥挤情况后便提出了一种应对要领即运用模糊控制算法控制交通信号配时[1]。在当时取得了一定的效果。同一时期的德国也建立了基于磁性环路检测装置的智能交通系统限制道路的车流量。但是，从交通控制系统由计算控制之后，对交通流的不断增加以及对全部交通系统内的饱和度而言都一直不能从本质上解决交通拥堵的问题。其中有一个重点就是硬件方面的无法改良造就了这一难题。因此，展开对与交通信号控制电路硬件的方面是具有研究价值与意义的从研究发展的角度来看是具有实际价值的。

1 系统程序工作原理

本系统链接图如图1所示。P1口、P2口、P3.6口、P3.7口与红绿灯相连接由P1.0-P1.7口，P2.0-P2.7口和P3.6口、P3.7口串口控制。P0口、P4口与LED数码管相连接由P1.0-P1.7，P2.0-P2.7和P3.6、P3.7串口控制。同时的，通过数码管显示倒计时。相反，当I/O对外输出高电压时，与之对应的显示等就会灭。

本系统预设了一个人工干预动作。通过将电阻与电源正极之间连接变为为高电平使其不产生中断来确保。如果中断引脚INT0（P3.2）的方式接地变为为低电平，产生中断请求使得整个系统停止主程序开始执行预设的中断服务程序。不需调整信号配时的周期时长，当电阻和电源正极连接变为高电平，但是在这个过程中没有中断产生。

2 系统程序与控制算法设计

系统时通过主程序，按时中断和外部中断子程序三个部结构而成的。主程序主要的使命是控制系统的开关和初始化以及等候中断。定时中断主要的使命是LED数码管和灯的刷新。而外部中断子程序的任务是应对外界的突发情况紧急情况并完成恢复。

由图2所示STC10F04计数的起停由STC10F04的P0和P4口控制，STC10F04的P0和P4口输出1时，系统当即计数，交通信号配时启动开始显示。系统每次计数后的每100ms后就会向中断子程序发送一个信号，请求中断，通过刷新数码管的要领判断当前路线状况，相对应的系统进入处理程序。一旦有紧急情况的发生就会立即进入外部中断服务子程序，紧接着就会让系统停止计数。然后四个方向的红灯同时点亮。然后下一次外部中断中如果没有信号，则规复交通灯状态。程序流程图如图3所示。

通过对中断程序的初始化：EA=1；ET0=1；EX0=1；EX1=0。在加上中断的许可权条件：只有在总程序允许中断和源允许中断全部许可的条件下中断指令才会发出[2]。

如表1所示PX0：外部中断0优先级设置位。PX1：外部中断1优先级设置位。PT0：定时器/计数器中断0优先级设置位。PT1：定时器/计数器中断1优先级设置位。PS： 串行中断优先级设置位。[3]

如图4所示当车流量极速上涨导致交通拥挤时。可通过按一次A1方程式控制按钮时让南北方向通行时间增加60s；东西方向通行时间增设为30s。按两次A1方程式控制开关按钮时使得南北方向通车时间不变，为35s；东西方向通车时间变为35s。按三次A1方程式控制开关按钮时，使得南北方向跟东西方向的通车时间间隔都为35s。

本系统的设计最重要的部分就是定时中断子程序如图5所示。中断子程序的功能就是将LED数码管输出数据进行实时的刷新同时对于各个的状态进行简单的程序处理。

对于函数来说在设定的初值可知T0定时5ms，因此每次T0到5ms时的时候芯片就会对应中断的请求，接着就会展开中断服务子程序。

3 系统模块的设计

本系统的显示模块包含两大模块一个是对于发光二极管模块的设计，还有就是对数码管显示模块的设计。在整个系统中控制LED数码管是通过两个部分来实现的，一个是笔段亮灭控制的信号输入由“A、B、C、D、E、F、G、DP”端口输入到函数，芯片的P0口和P4口引脚构成了8位LED数码管驱动电路；[5]同时段的该动态数码管的显还要经过共阴型数码管，共阴型数码管的引脚端为正极，通过与硬件上的二极管的负极链接，形成一个公共引脚端。在整个硬件上使用 8只三极管。因此，通过P0.0-P0.7口或者P4.4-P4.6口输出的电压是高电压时三极管不通，对应的LED数码管无显示。相反的，输出的电压为低电压时，硬件三极管导通，系统对数码管供电。数码管电路如图6。

4 系统测试与结论

本设计是基于智能控制理论的交通等系统的设计，为了对应紧急状态，给出了增设紧急中断按键的措施，和方程式控制按键。可以解决车流量激增以及，车流分布不均匀的情况适用不同的路口。对程序的调试中发现，当程序运行1s后没有对计数变量time清0，其结果就是数码管无法显示或者乱码。如果将其设定1s时把计数变量time清0，则数码管恢复正常显示。因为用到P3口作为I/O口，P3口还有第二功能。

参考文献：

[1]曲大义，陈秀锋，魏金丽.智能交通技术及其应用[M].北京：机械工业出版社，2011，10：1-4.

[2]李政伟.城市单交叉口信号配时设计与仿真[D].北京：北京交通大学，2008，5：1-2.

[3]吴兵，李晔.交通管理与控制[M].北京：人民交通出版社，2009，1：4-5.

[4]曾松林.城市单交叉路口交通信号的控制方法研究[D].成都：西南交通大学，2013，5：1-2.

[5]田振华.红外摄像机的原理及选择[J].中国公共安全，2013（24）：80-82.

[6]颜峰.红外线摄像监控技术[J].仪器仪表用户，2007（03）：1-2.