一種基于單片機(jī)的智能交通輪詢系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于單片機(jī)的智能交通輪詢系統(tǒng)，電源控制與STC89C52單片機(jī)相連，初始復(fù)位鍵與STC89C52單片機(jī)相連，STC89C52單片機(jī)的P0.1?P0.7引腳分別與7個(gè)復(fù)位控件連接，STC89C52單片機(jī)的引腳P1.0?P1.5分別與12個(gè)紅綠黃色LED燈連接，單片機(jī)的引腳P2.0?P2.3分別與4個(gè)計(jì)數(shù)器相連。本發(fā)明根據(jù)批量到達(dá)車輛流量實(shí)時(shí)控制通行和等待時(shí)長(zhǎng)，靈活應(yīng)對(duì)高峰時(shí)期，突發(fā)情況等特殊車流量情況，實(shí)現(xiàn)了交通信號(hào)燈能根據(jù)車流量隨時(shí)變換時(shí)長(zhǎng)，有效提高車輛通行效率，本發(fā)明設(shè)備易于實(shí)現(xiàn)，空間體積較小，電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。
【專利說(shuō)明】
一種基于單片機(jī)的智能交通輪詢系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于交通燈控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于單片機(jī)的智能交通輪詢系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 交通信號(hào)燈的出現(xiàn)是人類歷史上的一次重大改革，對(duì)人類的聚居生活產(chǎn)生了深遠(yuǎn) 的影響。交通得以管制，疏導(dǎo)交通流量，提高道路通行能力，減少了事故的發(fā)生。但經(jīng)濟(jì)的快 速發(fā)展，導(dǎo)致了汽車數(shù)量的猛增，大中型城市的城市交通，正面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，交通問(wèn)題 日益嚴(yán)重。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)外的城市交通燈大多數(shù)都是采用固定的綠信比（一個(gè)信號(hào)相位的有效 綠燈時(shí)長(zhǎng)與周期時(shí)長(zhǎng)之比），不能滿足交叉路口車輛的時(shí)變性要求。在這種背景下，結(jié)合城 市道路交通的實(shí)際情況，開(kāi)發(fā)出真正適合我們自身特點(diǎn)的智能信號(hào)燈控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng) 前的主要任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于單片機(jī)的智能交通輪詢系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存 在的交通信號(hào)燈不能根據(jù)車流量隨時(shí)變換時(shí)長(zhǎng)的問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于單片機(jī)的智能交通輪詢系統(tǒng)，其特征在于， 電源控制與STC89C52單片機(jī)相連，初始復(fù)位鍵與STC89C52單片機(jī)相連，STC89C52單片機(jī)的 P0.1-P0.7引腳分別與7個(gè)復(fù)位控件連接，STC89C52單片機(jī)的引腳PI. 0-P1.5分別與12個(gè)紅 綠黃色LED燈連接，其中，南北向的紅綠黃色LED燈分別電路相連，東西向的紅綠黃色LED燈 分別電路相連，STC89C52單片機(jī)的引腳P2.0-P2.3分別與4個(gè)計(jì)數(shù)器相連。
[0006] -種基于單片機(jī)的智能交通輪詢系統(tǒng)，其特征還在于，計(jì)數(shù)器中南北向計(jì)數(shù)器的 輸入引腳相連，東西向計(jì)數(shù)器的輸入引腳相連。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是根據(jù)批量到達(dá)車輛流量實(shí)時(shí)控制通行和等待時(shí)長(zhǎng)(即紅綠燈 時(shí)長(zhǎng)），靈活應(yīng)對(duì)高峰時(shí)期，突發(fā)情況等等特殊車流量情況，有效提高車輛通行效率。本發(fā)明 設(shè)備易于實(shí)現(xiàn)，空間體積較小，電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是本發(fā)明的電路圖。
[0009] 圖2是本發(fā)明理論分析圖。
[0010] 圖3是本發(fā)明中兩方向紅綠燈時(shí)長(zhǎng)的關(guān)系圖。
[0011] 圖中，1. STC89C52單片機(jī)，2.電源控制，3.復(fù)位控件，4.南北向計(jì)數(shù)器，5.南北方向 紅綠黃色LED燈，6.東西方向紅綠黃色LED燈，7.東西向計(jì)數(shù)器，8.初始復(fù)位鍵。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0013] -種基于單片機(jī)的智能交通輪詢系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，電源控制2與STC89C52 單片機(jī)1相連，初始復(fù)位鍵8與STC89C52單片機(jī)1相連，STC89C52單片機(jī)1的P0.1-P0.7引腳分 別與7個(gè)復(fù)位控件3連接，STC89C52單片機(jī)1的引腳PI. 0-P1.5分別與12個(gè)紅綠黃色LED燈連 接，其中南北向的紅綠黃色LED燈5分別電路相連，東西向的紅綠黃色LED燈6分別電路相連； STC89C52單片機(jī)1的引腳P2.0-P2.3分別與4個(gè)計(jì)數(shù)器相連，其中南北向計(jì)數(shù)器4用于模仿南 北向交通燈的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器，東西向計(jì)數(shù)器7用于模仿東西向交通燈的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器，南北 向計(jì)數(shù)器4的輸入引腳相連，東西向計(jì)數(shù)器7的輸入引腳相連。
[0014] 撥下電源控制2,使STC89C52單片機(jī)1的vcc引腳輸入電流信號(hào)，點(diǎn)擊初始復(fù)位鍵8， 輸出一個(gè)全零電頻使整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)初始狀態(tài)；
[0015] 點(diǎn)擊復(fù)位控件3中的任意一個(gè)，通過(guò)單一引腳信號(hào)使STC89C52單片機(jī)1讀取 STC89C52的內(nèi)部寄存器中已存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)的兩個(gè)方向到達(dá)率，代入輪詢算法程序計(jì)算出 等待時(shí)間，通過(guò)引腳PI .0-Ρ1.5輸出六路不同的電頻信號(hào)分別控制12個(gè)紅綠黃色LED燈明滅 情況，其中南向的紅綠黃色LED燈與北向的紅綠黃色LED燈共享一路電信號(hào)，東向的紅綠黃 色LED燈與西向的紅綠黃色LED燈共享一路電信號(hào)；STC89C52單片機(jī)1通過(guò)引腳P2.0-P2.3輸 出4路信號(hào)控制4個(gè)計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)情況。
[0016] 該系統(tǒng)原理，
[0017] 如圖2所示，本發(fā)明智能交通燈控制系統(tǒng)，可以看做是一個(gè)雙隊(duì)列單服務(wù)器的輪詢 模型。服務(wù)率設(shè)為β，南北和東西車輛看做排隊(duì)隊(duì)列1和隊(duì)列2,單位時(shí)間段內(nèi)車輛的數(shù)量分 別為兩個(gè)隊(duì)列的平均到達(dá)率h、A 2,對(duì)于兩個(gè)方向的隊(duì)列有相同的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換率γ。
[0018] 通過(guò)輪詢理論算法可以得到單方向的平均等待時(shí)間為：
[0019]
[0020] 由于本發(fā)明專利可以看做是雙隊(duì)列單服務(wù)的輪詢模型，故上式中Ν=2。
[0021] 公式中，B (Ζ)為每輛車的通過(guò)路口時(shí)間的隨機(jī)變量的概率母函數(shù)，R (Ζ)為查詢轉(zhuǎn) 換時(shí)間的概率母函數(shù)，Α(Ζ)為車輛到達(dá)率的概率母函數(shù)4〃（1)、1?〃（1)、8〃（1)是對(duì)以上三個(gè) 概率母函數(shù)Ζ趨近于1求二次倒數(shù)。
[0022] 南北和東西方向通過(guò)不同到達(dá)率λ計(jì)算出來(lái)的平均等待時(shí)間E(wc)即設(shè)為該方向 的綠燈時(shí)間，由于本發(fā)明專利中設(shè)定黃燈時(shí)間固定為3s，貝lj垂直方向的紅燈時(shí)間即為E(wc) +3 〇
[0023] 1.本發(fā)明中設(shè)計(jì)的交通燈控制系統(tǒng)，主要適用于在兩條干道匯合點(diǎn)形成的十字交 叉路口，在不同的時(shí)段，車輛的到達(dá)率會(huì)不同。本發(fā)明中，我們?cè)O(shè)置黃燈的時(shí)間為3秒，根據(jù) 不同的到達(dá)率，我們以排隊(duì)模型為基礎(chǔ)，通過(guò)輪詢算法可以計(jì)算出通行時(shí)間。得到通行時(shí)間 后，再把通行時(shí)間顯示在十字路口的交通燈上，以此來(lái)控制車輛的通行。
[0024] 2.根據(jù)輪詢算法可得出，車輛的到達(dá)率越高，通行時(shí)間就越長(zhǎng)。以到達(dá)率為時(shí)間控 制依據(jù)可以在高峰期以及特殊交通情況發(fā)生時(shí)靈活的控制路口各個(gè)方向的通行等待時(shí)長(zhǎng)， 提高道路的通行效率，避免長(zhǎng)期綠燈而無(wú)車輛通過(guò)或者紅燈過(guò)長(zhǎng)造成車輛排隊(duì)擁堵的情 況。
[0025] 3.通過(guò)STC89C52單片機(jī)1以及簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)器，紅綠黃色LED燈等設(shè)備可以仿真路口 交通的情況。
[0026] 4.在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)簡(jiǎn)單的單片機(jī)程序控制即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所帶來(lái)的益處。
[0027] 本發(fā)明對(duì)十字交叉路口的排隊(duì)車輛進(jìn)行建模，根據(jù)輪詢理論可以計(jì)算出不同到達(dá) 率下的理論等待時(shí)間。
[0028] 在兩條干道匯合點(diǎn)形成的十字交叉路口，路口設(shè)計(jì)兩組紅綠燈分別對(duì)兩個(gè)方向上 的交通運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行管理。當(dāng)南北方向的紅燈亮?xí)r，東西方向?qū)?yīng)綠燈亮，由綠燈轉(zhuǎn)換成紅 燈的過(guò)渡階段黃燈亮，即南北方向紅燈亮的時(shí)間等于東西方向綠燈和黃燈亮的時(shí)間之和。 同理，當(dāng)東西方向亮紅燈時(shí)，南北方向的交通燈也遵循此規(guī)則;切換的過(guò)渡時(shí)間亮黃燈，并 包含在另一方向的紅燈等待時(shí)間中，如圖3所示。各十字路口上安裝有交通燈，以倒計(jì)時(shí)的 形式顯示本條道路各信號(hào)燈閃亮的時(shí)間。在東西方向和南北方向上，當(dāng)黃燈或者紅燈亮?xí)r， 車輛禁止通行，只有在綠燈亮的情況下在允許車輛通行。
[0029] 首先點(diǎn)擊復(fù)位控件3使整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)初始狀態(tài)。
[0030] STC89C52單片機(jī)通過(guò)讀取內(nèi)部寄存器中已存儲(chǔ)的兩個(gè)方向到達(dá)率，代入輪詢 算法程序計(jì)算出等待時(shí)間，通過(guò)引腳P2.0-P2.3出南北和東西向的等待時(shí)間計(jì)數(shù)信號(hào)，由該 信號(hào)控制南北向以及東西向計(jì)數(shù)器的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)情況，由引腳PI .0-P1.5輸出經(jīng)過(guò)計(jì)算處 理的紅綠黃色LED燈的燈亮?xí)r長(zhǎng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于單片機(jī)的智能交通輪詢系統(tǒng)，其特征在于，電源控制(2)與STC89C52單片機(jī) (1)相連，初始復(fù)位鍵(8)與STC89C52單片機(jī)(1)相連，STC89C52單片機(jī)(1)的P0.1-P0.7引腳 分別與7個(gè)復(fù)位控件（3)連接，STC89C52單片機(jī)（1)的引腳P1.0-P1.5分別與12個(gè)紅綠黃色 LED燈連接，其中，南北向的紅綠黃色LED燈(5)分別電路相連，東西向的紅綠黃色LED燈(6) 分別電路相連，STC89C52單片機(jī)(1)的引腳P2.0-P2.3分別與4個(gè)計(jì)數(shù)器相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的智能交通輪詢系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)數(shù) 器中南北向計(jì)數(shù)器(4)的輸入引腳相連，東西向計(jì)數(shù)器(7)的輸入引腳相連。
【文檔編號(hào)】G08G1/08GK105976622SQ201511019080
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日
【發(fā)明人】丁洪偉, 李超, 王夢(mèng)瑤, 楊志軍, 柳虔林, 趙帆, 趙一帆
【申請(qǐng)人】云南大學(xué)