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摘要：随着城市交通的不断发展和扩张，交通管理成为了一个重要的议题。为了确保道路上的交通流畅和安全，交通信号灯控制系统变得至关重要。本论文旨在介绍一种基于ZT89C52单片机的交通信号灯控制系统，该系统能够实现智能、高效、可靠的交通信号控制，以提高城市交通管理的效率。

关键词：单片机；交通信号灯

1.引言

交通信号灯是城市交通管理的关键组成部分之一，它们用于指示车辆和行人的行动，以减少交通事故、改善道路通行效率。传统的交通信号灯系统通常由固定的定时系统控制，这在实际应用中过于呆板，可能会导致不必要的交通堵塞和资源浪费。智能化交通灯系统设计可以通过反馈与运算来改善交通情况，使得交通管理更为智能化、科学化。该系统主要是利用单片机对交通信号灯进行智能控制，效率高、结构简单、成本低。

2.系统设计

智能交通灯控制系统采用单片机控制红绿灯的状态变化以及时间周期，以控制十字路口的交通，接入倒计时显示电路可以显示当前状态灯的时间，提醒行驶者交通信号灯的状态变化。本系统在此基础上加入车流量检测模块，传感器不断监测道路上的车辆和行人情况，并将数据传输给控制单元。控制单元根据传感器数据以及预设的交通规则，决定何时切换信号灯状态。例如，在交通高峰期，绿灯时间可能会延长。控制单元将信号灯状态指令传递给信号灯状态机。信号灯状态机根据指令控制LED灯的亮灭状态，以指示车辆和行人通行。使得系统可以及时调整交通信号灯的时间，优化交通管理。按键电路可以设置系统的运行模式及具体的通行时间，当系统进入正常工作模式，交通信号灯开始工作，依据状态灯的变化指挥车辆通行，同时将倒计时时间输入到显示装置上实时显示。此过程中控制系统可以进行闯红灯和紧急按键信号检测，以对异常情况进行及时的发现与处理。

3.总体设计方案

（一）设计模块

交通信号灯控制系统的软件设计主要分为以下几个模块：

传感器模块：负责检测交通流量和行人通行情况，并将数据传输给控制单元。

控制单元：基于传感器数据和预设的程序，决定何时切换信号灯状态。

信号灯状态机：根据控制单元的指令，控制LED灯的开关。

通信模块：可选模块，用于与其他交通信号灯系统或中心交通管理系统进行通信，以实现更高级的交通流量优化。

（二）模块控制

传感器不断监测道路上的车辆和行人情况，并将数据传输给控制单元。

控制单元根据传感器数据以及预设的程序，决定何时切换信号灯状态。如，在高峰期，绿灯时间会延长。控制单元将信号灯状态指令传递给信号灯状态机。信号灯状态机根据指令控制LED灯的亮灭状态，以指示车辆和行人何时可以通行。

（三）系统优点

实时响应：系统可以根据实际交通情况实时调整信号灯状态，以减少交通拥堵。

灵活性：交通规则和信号灯时长可以根据需要进行调整，以适应不同的交通场景。

可靠性：STC89C52单片机具有高性能和稳定性，确保系统的可靠运行。

可扩展性：系统可以与其他交通信号灯系统或中心交通管理系统进行通信，以实现更大范围的交通流量优化。

（四）软件设计

系统流程：本设计采用ARM为核心控制中心，采用的是STM32F 103C8T6芯片，开发环境是KeiluVision5 by ARM 软件，这款开发环境是目前 STM32单片机系统。起主控制器、故障检测和错误处理和能效管理作用。

控制原理：为调整交通信号灯的时间，在控制系统中监测车辆，系统将传感器设置到路口来对东西、南北车辆数量进行检测。微控制器将根据传感器提供的数据进行交通流量分析。它可以确定每个方向上的车辆数量、车辆速度以及行人穿越情况等。而后对比两个方向单位时间的车流量，对下个循环红绿灯时间进行确定，从而进行调整。

4.项目特色与创新性

（一）优势

①采用智能化控制技术

②针对不同交通流量密度，实现自适应调整信号灯亮灭时间的功能

③引入时序控制和半物理仿真技术，通过模拟交通流量和信号灯的变化趋势，预测交通状况，提高道路交通的安全性和流畅度。

（二）拟解决的关键问题

①交通拥堵问题和交通事故问题：用智能化控制算法，优化信号灯亮灭时间，提高交通信号灯的可视性和安全性。

②稳定性与可靠性问题：通过采用高可靠性的硬件和软件设计确保系统长期稳定运行，并将产品测试和验证工作纳入到整个开发过程中。

③智能化管理问题：通过引入时序控制和半物理仿真等先进技术，实现路口信号灯的远程监控和管理功能。

结论

基于STC89C52单片机的交通信号灯控制系统是一种高效、智能、可靠的交通管理解决方案。为城市交通管理带来了重要的改进和便利。通过这个系统，我们可以实现交通信号灯控制的优化，以提高交通流畅性，减少交通事故，改善了城市交通的整体质量。在系统设计与实现的过程中，我们充分发挥了STC89C52的性能和灵活性，结合传感器技术和算法优化，使得信号灯能够根据交通流量和实际情况进行智能调整，减少了交通拥堵的发生。

参考文献：

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[7] 教育部.电子系统设计与实践[M].北京，电子工业出版社，2016.10.

基金项目：

2023年度大学生创新创业训练计划吉林建筑大学校级项目“基于单片机的智能交通灯控制系统研究 ”

作者简介：

周欢阳，男，2002年10月生，浙江诸暨人，汉族，本科生，吉林建筑大学电气与计算机学院