CN105976622A - 一种基于单片机的智能交通轮询系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单片机的智能交通轮询系统，电源控制与STC89C52单片机相连，初始复位键与STC89C52单片机相连，STC89C52单片机的P0.1‑P0.7引脚分别与7个复位控件连接，STC89C52单片机的引脚P1.0‑P1.5分别与12个红绿黄色LED灯连接，单片机的引脚P2.0‑P2.3分别与4个计数器相连。本发明根据批量到达车辆流量实时控制通行和等待时长，灵活应对高峰时期，突发情况等特殊车流量情况，实现了交通信号灯能根据车流量随时变换时长，有效提高车辆通行效率，本发明设备易于实现，空间体积较小，电路实现简单。

Description

一种基于单片机的智能交通轮询系统

技术领域

本发明属于交通灯控制技术领域，涉及一种基于单片机的智能交通轮询系统。

背景技术

交通信号灯的出现是人类历史上的一次重大改革，对人类的聚居生活产生了深远的影响。交通得以管制，疏导交通流量，提高道路通行能力，减少了事故的发生。但经济的快速发展，导致了汽车数量的猛增，大中型城市的城市交通，正面临着严峻的考验，交通问题日益严重。

目前，国内外的城市交通灯大多数都是采用固定的绿信比(一个信号相位的有效绿灯时长与周期时长之比)，不能满足交叉路口车辆的时变性要求。在这种背景下，结合城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统已经成为当前的主要任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于单片机的智能交通轮询系统，解决了现有技术中存在的交通信号灯不能根据车流量随时变换时长的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于单片机的智能交通轮询系统，其特征在于，电源控制与STC89C52单片机相连，初始复位键与STC89C52单片机相连，STC89C52单片机的P0.1-P0.7引脚分别与7个复位控件连接，STC89C52单片机的引脚P1.0-P1.5分别与12个红绿黄色LED灯连接，其中，南北向的红绿黄色LED灯分别电路相连，东西向的红绿黄色LED灯分别电路相连，STC89C52单片机的引脚P2.0-P2.3分别与4个计数器相连。

一种基于单片机的智能交通轮询系统，其特征还在于，计数器中南北向计数器的输入引脚相连，东西向计数器的输入引脚相连。

本发明的有益效果是根据批量到达车辆流量实时控制通行和等待时长(即红绿灯时长)，灵活应对高峰时期，突发情况等等特殊车流量情况，有效提高车辆通行效率。本发明设备易于实现，空间体积较小，电路实现简单。

附图说明

图1是本发明的电路图。

图2是本发明理论分析图。

图3是本发明中两方向红绿灯时长的关系图。

图中，1.STC89C52单片机，2.电源控制，3.复位控件，4.南北向计数器，5.南北方向红绿黄色LED灯，6.东西方向红绿黄色LED灯，7.东西向计数器，8.初始复位键。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种基于单片机的智能交通轮询系统，其结构如图1所示，电源控制2与STC89C52单片机1相连，初始复位键8与STC89C52单片机1相连，STC89C52单片机1的P0.1-P0.7引脚分别与7个复位控件3连接，STC89C52单片机1的引脚P1.0-P1.5分别与12个红绿黄色LED灯连接，其中南北向的红绿黄色LED灯5分别电路相连，东西向的红绿黄色LED灯6分别电路相连；STC89C52单片机1的引脚P2.0-P2.3分别与4个计数器相连，其中南北向计数器4用于模仿南北向交通灯的倒计时计数器，东西向计数器7用于模仿东西向交通灯的倒计时计数器，南北向计数器4的输入引脚相连，东西向计数器7的输入引脚相连。

拨下电源控制2，使STC89C52单片机1的vcc引脚输入电流信号，点击初始复位键8，输出一个全零电频使整个系统恢复初始状态；

点击复位控件3中的任意一个，通过单一引脚信号使STC89C52单片机1读取STC89C52的内部寄存器中已存储的对应的两个方向到达率λ₁、λ₂，代入轮询算法程序计算出等待时间，通过引脚P1.0-P1.5输出六路不同的电频信号分别控制12个红绿黄色LED灯明灭情况，其中南向的红绿黄色LED灯与北向的红绿黄色LED灯共享一路电信号，东向的红绿黄色LED灯与西向的红绿黄色LED灯共享一路电信号；STC89C52单片机1通过引脚P2.0-P2.3输出4路信号控制4个计数器计时情况。

该系统原理，

如图2所示，本发明智能交通灯控制系统，可以看做是一个双队列单服务器的轮询模型。服务率设为β，南北和东西车辆看做排队队列1和队列2，单位时间段内车辆的数量分别为两个队列的平均到达率λ₁、λ₂，对于两个方向的队列有相同的系统转换率γ。

通过轮询理论算法可以得到单方向的平均等待时间为：

$\begin{array}{c}{\stackrel{\‾}{W}}_G\\ =\frac{1}{2}\{\frac{R^{\′\′}\left(1\right)}{\mathrm{\γ}}+\frac{1}{1-N\mathrm{\ρ}}\[(N-1)\mathrm{\γ}+(N-1)\mathrm{\ρ}+2N\mathrm{\γ}\mathrm{\ρ}+{\mathrm{N\λB}}^{\′\′}\left(1\right)+\frac{(1+\mathrm{\ρ}-N\mathrm{\ρ})A^{\′\′}\left(1\right)}{{\mathrm{\λ}}^2}\]\}\end{array}$

由于本发明专利可以看做是双队列单服务的轮询模型，故上式中N＝2。

公式中，B(Z)为每辆车的通过路口时间的随机变量的概率母函数，R(Z)为查询转换时间的概率母函数，A(Z)为车辆到达率的概率母函数，A"(1)、R"(1)、B"(1)是对以上三个概率母函数Z趋近于1求二次倒数。

南北和东西方向通过不同到达率λ计算出来的平均等待时间E(w_G)即设为该方向的绿灯时间，由于本发明专利中设定黄灯时间固定为3s，则垂直方向的红灯时间即为E(w_G)+3。

1.本发明中设计的交通灯控制系统，主要适用于在两条干道汇合点形成的十字交叉路口，在不同的时段，车辆的到达率会不同。本发明中，我们设置黄灯的时间为3秒，根据不同的到达率，我们以排队模型为基础，通过轮询算法可以计算出通行时间。得到通行时间后，再把通行时间显示在十字路口的交通灯上，以此来控制车辆的通行。

2.根据轮询算法可得出，车辆的到达率越高，通行时间就越长。以到达率为时间控制依据可以在高峰期以及特殊交通情况发生时灵活的控制路口各个方向的通行等待时长，提高道路的通行效率，避免长期绿灯而无车辆通过或者红灯过长造成车辆排队拥堵的情况。

3.通过STC89C52单片机1以及简单的计数器，红绿黄色LED灯等设备可以仿真路口交通的情况。

4.在实际应用中，通过简单的单片机程序控制即可实现本发明所带来的益处。

本发明对十字交叉路口的排队车辆进行建模，根据轮询理论可以计算出不同到达率下的理论等待时间。

在两条干道汇合点形成的十字交叉路口，路口设计两组红绿灯分别对两个方向上的交通运行状态进行管理。当南北方向的红灯亮时，东西方向对应绿灯亮，由绿灯转换成红灯的过渡阶段黄灯亮，即南北方向红灯亮的时间等于东西方向绿灯和黄灯亮的时间之和。同理，当东西方向亮红灯时，南北方向的交通灯也遵循此规则；切换的过渡时间亮黄灯，并包含在另一方向的红灯等待时间中，如图3所示。各十字路口上安装有交通灯，以倒计时的形式显示本条道路各信号灯闪亮的时间。在东西方向和南北方向上，当黄灯或者红灯亮时，车辆禁止通行，只有在绿灯亮的情况下在允许车辆通行。

首先点击复位控件3使整个系统恢复初始状态。

STC89C52单片机通过读取内部寄存器中已存储的两个方向到达率λ₁λ₂，代入轮询算法程序计算出等待时间，通过引脚P2.0-P2.3出南北和东西向的等待时间计数信号，由该信号控制南北向以及东西向计数器的倒计时计数情况，由引脚P1.0-P1.5输出经过计算处理的红绿黄色LED灯的灯亮时长。

Claims (2)

1.一种基于单片机的智能交通轮询系统，其特征在于，电源控制(2)与STC89C52单片机(1)相连，初始复位键(8)与STC89C52单片机(1)相连，STC89C52单片机(1)的P0.1-P0.7引脚分别与7个复位控件(3)连接，STC89C52单片机(1)的引脚P1.0-P1.5分别与12个红绿黄色LED灯连接，其中，南北向的红绿黄色LED灯(5)分别电路相连，东西向的红绿黄色LED灯(6)分别电路相连，STC89C52单片机(1)的引脚P2.0-P2.3分别与4个计数器相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能交通轮询系统，其特征在于，所述计数器中南北向计数器(4)的输入引脚相连，东西向计数器(7)的输入引脚相连。