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简述十字路口智能交通灯的设计

作者：安靖龙

来源：《科学与信息化》2018年第32期

摘要近年来，随着我国科学技术的快速发展，汽车的数量也随之增加，交通管制的作用

愈加明显。尤其是在十字路口，交通灯已经成为交通管制中十分重要的一项工具。随之各种新

型技术出现，利用EDA技术来控制十字路口交通信的信号系统，能够对时间进行调节，解决

车流量不平衡的问题。本文围绕智能交通灯，先整体介绍了设计思路，再详细介绍了硬件和软

件的设计思路。

关键词十字路口；智能交通灯；控制系统

在过去，十字路口交通灯的设计主要是利用PLC的设计方案来实现的。而近年来，随着

EDA技术的出现，实际上可以代替设计者完成一部分系统设计中的工作，同时能够直接修改

程序中错误的数据。既可以缩短研发的时间，又能节约研发资金。如果设计人员使用EDA技

术，在十字路口已经安装了监控器的基础上，还可以对路口的车流情况进行实时的检查，并根

据实际情况，改变红绿灯的延时问题。

设计1方案

随着科学技术的发展，单片机的应用范围逐渐扩大，而在实时监测和自动控制的单片机应

用系统中，被控制的对象要经过开关量的顺序控制和逻辑控制。

在智能工作模式下，智能交通灯控制系统可以统计上一个周期车流量的情况，然后根据该

情况计算并优化下一个周期的红绿灯时间，并通过PLC控制红绿灯亮的时间。

在十字路口智能交通灯中，如果仅仅是将单片机看作是一个核心系统来使用，对于整体的

控制系统而言不够完善。因此，重点是需要从硬件和软件方面入手。根据实际情况，设计出一

种简单，且成本低的交通灯控制系统方案。保证交通系统软件和硬件系统功能的强大，满足城

市交通管制的基本需求。因为路口车辆通过情况无法预测，所以传统交通灯无法根据车流量来

进行实时的调整，导致出现无车亮绿灯，车多绿灯短等情况，造成资源极大浪费。而智能交通

灯的出现，有效地克服了这种资源浪费的现象。

系统设计2

软件系统2.1

在通常情况下，我们所看到的十字路口如图1所示。当汽车行驶到十字路口时，一共会有

三种选择，往前、往左和往右。按照我国交通法规的相关规定，汽车一般是向右行驶的，所以

在右转弯的时候，是需要走那条弧线即可，是不会受到交通灯约束的。所以，在这种情况下，

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就只需要考虑到前和左两种情况。城市中的软件交通系统是一个非常庞大且复杂的系统，要对

任何时段的车流量进行监控，假设一直使用固定不变的信号源，很大程度上会影响到车辆的通

行能力[1]。

通过使用Verilog来描述，则是开始→复位→南北绿左→南北绿前，南和北行人可以通过

→东西绿左→东西绿前，东和西行人可以通过。在输入信号之后，系统就会自动运行，这是采

用状态机的设计模式，通过case的语句实现转换，每变换一次，交通信号灯就会变换一种状

态，一共存在着六种状态，相继运行。

系统的主控制程序软件设计部分主要是PLC控制程序设计。该系统主要负责路口的智能

化运行的信号灯设置，具体实施流程如下：正常车流通过时，由原本的路口交通灯系统进行运

作，一旦出现路口的流量增加，到达提前设置的车辆通过数阈值时，启用车流量信息只能处理

子系统，运用交通信号灯的变换疏导交通；另外，当路口发生紧急时间需要协助时，可以通过

主动触发紧急按钮，通过对紧急按钮子信号的调用执行，来完成该协助需求；执行完成以上动

作后，继续返回主程序进行。程序根据各路口的实际车流量，智能地处理各路口的通行时间，

以达到智能通行的效果。

硬2.2件系统

在硬件方面，是需要在距离十字路口处100米左右的距离，安装上一个视频监控设备，用

于检测每个时段的车流量。将这些信息视频捕捉到之后，利用数字化手段，输送到DSP中进

行计算，这样就能准确的得出车流量的数据。例如使用计算机视觉设计的方式来检测车流量，

这是一种将数字图像视频和人工识别方式结合在一起的方式。利用特定的算法方式，通过对数

字视频中的车辆信息进行识别，进而得到一个大概的车辆数据[2]。

硬件系统由PLC控制器、信号检测装置、信号转换装置、光电开关和数码管等部分组

成。系统控制的是一个实际的普通十字路口交通灯。其中PCL控制器是系统的根本核心，起

到系统的控制作用，通过使用光电开关和声