摘要：最近几年，随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。手机、计算器、家用电器、掌上电脑等电子产品中都含有单片机。汽车上一般配备40多片单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百片单片机在同时工作！单片机的数量远远超过PC机和其他计算机的总和。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。
十字路口车辆穿梭，行人熙攘，有条不紊。是靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片8255A 为中心器件来设计交通灯控制器。实现了正常情况下，东西、南北方向轮流放行。当东西方向放行、南北方向禁行时，东西方向绿灯亮75秒，然后黄灯亮5秒，南北方向红灯亮80秒；当南北方向放行、东西方向禁行时，南北方向绿灯亮55秒，然后黄灯亮5秒，东西方向红灯亮60秒。如此循环；当有急救车到达时，路口的信号灯全部变红灯，以便急救车通过，急救车过后，交通灯恢复以前状态；车辆闯红灯报警；车流量检测计数，并通过双位数码管显示；交通灯在红、绿、黄交替点亮中，数码管显示点亮的灯还将持续的时间。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。
关键词：单片机；交通信号灯；闯红灯；车流量检测
课题研究背景
改革开放以来，我国国民经济取得了举世瞩目地持续、高速的发展，城市交通建设与交通管理控制水平也随之蓬勃发展和空前提高。然而随着市场经济体制的确立与发展，城市化进程的加快，运输量和机动车辆持续增长，交通设备、产品的科技含量及信息化程度不高的弱点也相对明显，由此造成一系列的交通问题，如交通拥堵，行驶成本增加，噪声污染以及交通事故频发导致大量的人员伤亡和高额的直接和间接经济损失。这都成为制约社会进一步发展、国民经济持续增长的"瓶颈"。众所周知，缓解交通拥挤的最直接有效的办法是提高路网的通信能力。但无论哪个国家的大城市，不可能无限制地修建道路，不论是资金因素还是土地因素，都限制了道路的无节制增长。因此，不可能通过无限制地修建道路来满足日益增长的交通需求。与此同时，通过限制车辆增加和削减交通需求也因受到客观因素的制约而无法取得满意的结果。事实上，由于交通系统是一个相当复杂的大系统，无论单独从车辆方面考虑还是从道路方面考虑，都很难从根本上解决问题。
交通信号灯的起源可追溯到19世纪初的英国。那时，在英国的约克城，着红装的女人表示“已婚”，而着绿装的女人则是“未婚”。当时，伦敦议会大厦前经常发生马车轧人的事故。受红绿装启发，英国机械师德•哈特于1868年设计了红、绿两色的煤气交通信号灯，由一名手持长杆的警察通过牵动皮带来转换灯的颜色。可惜的是，这盏灯的历史只有23天，中断的原因是煤气灯突然爆炸使一位警察殉职。1914年，克里夫兰市率先在街道中恢复交通信号灯，随后纽约、芝加哥等城市也开始出现。这时的交通信号灯已从煤气进化为电气，这与现代的交通信号灯已经没有多少差距，除了信号灯本身，美国人还完善了信号控制系统。中国最早的红绿灯出现在上海的英租界。有资料显示，早在1923年，上海公共租界开始在部分十字路口使用机械装置指示车辆停止和前进，该年4月13日，南京路两个重要十字路口，最先安装红绿灯交通信号装置。
道路交通系统是一个地区、一个城市的主要组成部分，这个系统的运行状况如何，直接反映了一个地区、一个城市的现代化管理水平。在这一系统中，不仅仅道路是容易变化的部分，而且其它组成部分也存在着较大的可变性和随机性。只有对这一系统的组成及其运行机理进行科学客观的分析研究，才能制定出科学有效的管理和控制对策，从而保障系统的有效运行。
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现在城市路口交通灯控制技术现状
随着我国社会经济不断发展，各行各业就城市交通来说，各种机动车和非机动车数量迅猛增加。城市交通尽管发展很快，相继建设一批高等级城市道路，但城市建设的速度跟不上发展的需要，道路建设速度和建设管理水平远远落后于交通工具增长的速度，许多城市道路和交通设施超负荷运行，不胜负担，给城市道路交通运输的发展产生了重大影响。尤其是城市出入口通行能力不能满足日益增长的车流量的需要，严重制约交通的畅通。
当前，全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象。城市规模逐步扩大，运输压力沉重。改革开放以来的30几年，我国取得了持续高速经济增长和大规模城市化的辉煌成就，但是大量人员出行和物资交流，使城市交通面临着沉重的压力。最近几年城市机动车增长速度迅速，轿车、客车、面包车以至于摩托车增幅年平均在15%以上。而与之对应的人均道路面积一直处于低水平状态，虽然近十年已经有了较快发展，人均面积由2.8平方米上升到6.6平方米，但仍赶不上城市交通量年均20%的增长速度。我国现有城市路网一般都是密度低、干道间距过大、支路短缺、功能混乱，属于低速的交通系统，交通管理的水平低下。
所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道车流量繁忙的交通拥堵状况，就成为了交通运输管理和城市规划部门急待解决的主要问题。
本课题主要研究内容
按照当今城市交通控制的需要，本文讨论了用单片机来实现正常情况下在十字路口东西南北各设置红、黄、绿三种信号灯，从而来实现以下功能：
在正常情况下，东西、南北方向轮流放行。当东西方向放行、南北方向禁行时，东西方向绿灯亮75秒，然后黄灯亮5秒，南北方向红灯亮80秒；当南北方向放行、东西方向禁行时，南北方向绿灯亮55秒，然后黄灯亮5秒，东西方向红灯亮60秒。如此循环，实现交通灯定时控制。
当有急救车到达时，路口的信号灯全部变红灯，以便急救车通过，急救车的通行时间为10秒，急救车过后，交通灯恢复以前状态。
当发现有闯红灯的车辆时，自动启动蜂鸣器报警（3秒后恢复正常）。并且会在绿灯时，对来往的车辆进行车流量检测计数，通过双位数码管显示。
当交通灯在红、绿、黄交替点亮中时，数码管能够显示点亮的灯还将持续的时间。
这种交通信号灯能够有效避免交通堵塞造成的不必要的麻烦与事故，而且控制起来很方便，很便捷。
结束语：本章介绍了课题的选题背景和交通信号灯的起源，概述了现在城市交通的现状，以及对城市交通实行多种措施并用的必要性。最后，在此基础上提出了本课题主要的研究内容和设计的总体方案。
参考文献：
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论文作者:于振
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
标签：信号灯论文; 交通论文; 单片机论文; 方向论文; 交通灯论文; 急救车论文; 城市交通论文; 《电力设备》2018年第32期论文;