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中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 智能交通灯系统奚斌，党飞，荆小兵山东大学信息学院，山东济南（ 25 000 2） E- ma i l： xb- 159 666 818 08@ 163 .c om 摘要：本系统是以凌阳 S PCE 061 A 单片机为核心设计的一种智能交通灯。主要由控制模块、 LE D 模块、语音播报模块、显示控制模块、声控管理模块和模拟输入模块组成。其中控制模块主要是 6 1 单片机板实现，用以对红绿灯和时间显示控制。 LE D 模块由数码管和双色 L ED 构成。语音播报采用 6 1 板上的语音功能模块。显示模块由 51 单片机和 L CD1 602 构成。声控管理由 61 单片机的语音模块实现。模拟输入由一组开关构成。本系统除能实现普通交通灯的功能外，还能实现声控管理，车流量统计，语音播报和违规显示等功能。关键词： SPCE061 A 智能交通灯中图分类号： TP368. 1 1.引言：近年来随着经济的发展，城市车辆的数目不断增加，城市道路堵车现象日益严重，车路人之间的矛盾越来越突出，这给广大市民的生活和工作带来了很大的不便，智能交通灯系统就应运而生了。智能交通灯系统有着广阔的市场前景，因此国内外很多公司都在致力于此研究。很多智能的交通灯系统应运而生，例如模糊控制智能交通灯监控系统。北京奥运会期间，一种根据路面车辆情况自动调整红绿灯时间的交通灯系统已经在北京投入使用，大大降低车辆的延误时间，提高通行速率，为奥运会期间北京的畅通做出了极大的贡献。笔者在普通交通灯基础上添加了车流量统计，语音播报，灵活调整红绿灯时间，语音控制红绿灯工作状态，温度测量，LCD 大屏幕显示灯等功能。该系统可以极大程度的提高车辆通行速率，减轻交通压力。还可以为市民朋友们显示温度，日期等信息，为大家的生活提供便利。 2.系统方案：其系统框图见图一：版系统由 61 板做核心，另加一 51 单片机协同工作。其中 LC D 显示控制、温度测量和总车流量统计由 5 1 单片机完成，其他模块均由 6 1 板控制。 51 单片机的车流量信号是 61 将模拟车辆信息处理后送给 51 的， 51 对其进行统计后在中断中显示。 - 1 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 图一智能交通灯系统总体框图本系统以 61 开始工作时首先由 61 单片机产生控制信号，使交通灯工作在正常状态下，与普通交通灯基本相同。此时可以通过按键调节工作状态。共分为三种状态（详细控制方式智能交通灯控制方法）：正常模式、查询模式和声控模式。查询模式下可以设置交通灯的通行时间，播报各个方向的车流量。声控模式下，可以用语音控制交通灯的工作方式，可以工作在如下集中状态 : 东西通行，南北通行，紧急状态和空闲状态。 3.电路设计： 3.1 倒计时数码管电路：数码管完成倒计时显示功能。拿南北方向举例，数码管从绿灯的设置时间最大值往下显示，每秒钟减一，一直减到 1 。然后又从红灯的设置时间最大值往下显示，每秒钟减一，一直减到 1 。接下来又是显示绿灯时间。如此循环。系统共有 4 个两位的 LE D 数码管，分别放置在模拟交通灯控制板上的四个路口。因为四个方向的数码管应该显示同样的内容，所以我们可以把它们同样对待。也就是说各个方向的数码管个位（把数码管第二位定义为个位，第一位定义为十位）用一根信号线去控制，十位用另一根信号线去控 - 2 - SPCE061放音模块键盘模块车流量检测模块红绿灯模块语音输入模块倒计时数码管模块LCD显示模块温度测量模块

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 制。这里采用动态显示，段选信号线为 a -dp ，位选信号为 CS- 4 和 CS -5 。图二倒计时数码管电路图 [1][2] 3.2 红绿灯双色 LED 模块电路：双色 LE D 可以显示红色、绿色和黄色，可以用作红绿黄灯。我们可以把 16 个 LED 分成 4 个组，西南北每个方向的灯为一组。每组 LE D 的数据线和倒计时数码管的段选线共用，通过 C S-0 到 CS- 3 选通。每个方向 4 个灯，分别是左转弯灯、直行灯、右转弯灯和人行道灯。正常运行时，这些双 L ED 的动作过程和实际路口一致。系统有一种特殊情况，那就是当紧急情况发生时，四面都是红，只允许急救车通过。需要说明的是数码管是共阴的，而这里的 L ED 是共阳的，编程时需要注意。图三双色 L ED 灯模块电路图 [1][2] 3.3 键盘模拟车流量模块电路：双色 L ED 可以显示红色、绿色和黄色，可以用作红绿黄灯。我们可以把 16 个 L ED 分成 4 个组，西南北每个方向的灯为一组。每组 LE D 的数据线和倒计时数码管的段选线共用，通过 CS- 0 到 CS -3 选通。每个方向 4 个灯，分别是左转弯灯、直行灯、右转弯灯和人行道灯。正常运行时，这些双 LED 的动作过程和实际路口一致。系统有一种特殊情况，那就是当紧急情况发生时， - 3 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 四面都是红，只允许急救车通过。需要说明的是数码管是共阴的，而这里的 LED 是共阳的，编程时需要注意。图四模拟车流量键盘模块电路图 [1][2] 3.4 LCD 显示控制电路： LCD 显示控制部分 [3][6]由 51 单片机编程完成。用温度传感器测得的温度经 AD 转换等处理之后送 51 单片机，由 51 单片机控制，在 L CD 显示屏上显出当前温度，日期以及当前车流量。图五 LCD 显示模块电路图 4.程序流程图设计： 4.1 正常模式正常状态程序流程图 [6][7]如下：在正常运行状态下，首先进行按键处理。若按键为 Key 1 会进入紧急状态，若按键为 Ke y2 会进入设置状态，若按 - 4 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 键为 K ey3 会进入查询状态。然后是流量检测和显示控制。每秒钟去查询子状态，根据子状态的标记去刷新相应的发光二极管和数码管控制单元。流量检测和显示控制的子程序如下面的流程图所示。图六正常模式状态流程图 4.2 车流量检测子程序这里用一组 12 个按键模拟车辆通过 [6][7]。 6 1 单片机会记下每个方向的车流量，统计后可通过查询状态用语音播报出来。而且经过处理后送给 5 1 做总车 - 5 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 图七车流量检测程序流程图 [6][7] 4.3 查询子程序：在查询状态 [1][7]，按下 Ke y1 播报南北路口的车流量，按下 Ke y2 播报东西路口的车流量，按下 Ke y3 返回正常运行状态。 - 6 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 图八查询子程序流程图 4.4 设置子程序：在设置状态 [1][7]，按下 Key 1 开始设置南北的红灯时间，按下 Ke y2 设置南北的绿灯时间，按下 Key 回正常运行状态。红灯和绿灯的时间最大可以设为 9 9，超出 99 的时候会从 20 开始重新计数。 - 7 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 图九设置子程序流程图 5.5 声控状态子程序：声控状态是通过一个声控命令退出的 [1][4][5]。声控状态有四种状态，预先训练为东西通行，南北通行，紧急状态和空闲状态。前两种为让一个方向通行，紧急状态为全红，禁止通行，为紧急事件车辆让路。空闲状态指交通空闲时所有灯为黄色，可在确保安全情况下任意通行。声控是本智能交通灯系统的最大特色，当控制者发出命令时，系统自动识别出该语音指令，与事先训练好的状态相比较，转到相对应的指令，并执行。在现实生活中，该功能有很大的实用价值，比如我们训练该系统在听到救护车发出的声音后自动跳转为紧急状态，各方向 LE D 灯都自动变为红色，这样的话可以使得救护车可以及时通过。 - 8 -

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