交通灯设计方法探讨

1、    交通灯设计方法探讨    聂影摘 要：本文以交通信号灯设计为例，分别描述了基于51单片机和三菱fr-58mr型号的plc下的控制，并讨论他们的相同和不同之处。通过对这两种设计方法的对比，分析各自的优缺点，最终得出十字路口交通信号灯的最优设计方法。关键词：信号灯；plc；单片机：tp273 ：a ：1671-2064（2017）12-0070-02abstract：in this paper， introduce the design method of traffic lights， discuss the same and different

2、points between mcu and plc. through their comparison， get the optimal design method.key words：traffic lights； plc； mcu随着我国经济技术的快速发展，汽车制造技术的广泛应用，公民对汽车的购买力度明显增强，汽车的保有量急剧上升，导致的结果是全国各大城市甚至是二、三线城市的交通堵塞，车祸频出。那么，增加更多的交通信号灯就成了交通局迫不及待的任务。以往的交通信号灯多采用plc设备进行控制，主流设备是三菱fr-3n系列或者西门子s7-300系列。但此类设备价格昂贵，大量采购对交通局也是一种

3、经济负担。据不完全统计，仅广东一省因各地级市、县镇、新农村、美丽乡村建设新修道路等原因，每年大约有二千多个交通点需要增加信号灯。可否利用新科技来降低成本，确实是值得研究的课题。本文考虑采用成本较低的单片机结合变压器、功率放大电路模块来代替plc控制，以降低成本，达到交通信号普及各中小乃至城镇的效果（如图1所示）。1 基于plc控制的交通信号灯plc（programmable logic controller）译为可编程逻辑控制器，它的最大优势就是取代了传统的继电器电路，通过编程实现逻辑控制、顺序控制。plc既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。同时plc还具有数据传送、数据转

4、换、数学运算、求解线性方程、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。交通灯控制系统就是利用了plc的数据处理功能。传统的plc控制交通信号灯，主要以时间为控制节点，通过在同一时间对东西、南北两个方向的红绿灯反相达到对交通灯的控制。但这种控制往往不符合实际情况，比如东西方向为主干道，车流量大，而南北向为次干道，车流量较小。那么此时对东西、南北两道设计同样的时间就不太合理。因此，可以用监控器或者光电传感器对道路车辆进行信息收集，再利用a/d转换技术将其转换成数字信号，将该信号输入给plc，编程实现由外部信号通过plc来控制输出的红、黄、绿交通灯。如图2所示。2 基于单片机控制的交通信号灯市场

5、上的单片机生产厂家很多，而且单片机技术的发展也是如火如荼，从最开始的8位单片机逐渐发展到现在的64位单片机。单片机的结构也由最初的20引脚双列直插式（如at89c2051单片机）到现在的64引脚回型贴片式（如atmega128单片机）。单片机的容量越大、引脚越多，其对應的功能也越多。其具体功能体现如表1所示。由表1可知，使用8位单片机就可以解决信号灯的控制问题。目前市面上存在的8位单片机主要有（1）intel公司的8051系列单片机；（2）atmel单片机；（3）stc8951系列单片机。本次设计以stc8952单片机为控制核心，通过监控器或者光电传感器对道路车辆进行信息收集，再利用a/d转换

6、技术将其转换成数字信号，将该信号输入给单片机，通过c语言编写控制程序，得到交通灯的输出：红、黄、绿交通灯以及倒计时计数器（2位七段数码管）控制。如图3所示。3 单片机与plc控制优劣比较本次交通信号灯的设计，可采用以上两种方法进行设计。经实践两种方法都是可行的。但他们却各有优劣，下面我将以表格（见表2）的形式将单片机与plc进行比较，以对比他们的不同点以及适用领域。4 结语单片机与plc的应用领域重合度很高，在很多场合都可以互相代替。但他们的价格却是相差甚远，甚至是天壤之别。单片机的价格一般在几十到一百来块，而plc的价格却是几千甚至上万。但plc是一定不能被单片机代替的。plc优势在于可以使

7、用梯形图进行二次开发。plc是给电气工程师使用的，而单片机是给电子工程师使用的。前者偏向于应用，后者偏向与设计。电气工程师不是电子工程师，他们的工作不是单单考虑单片机如何驱动继电器来控制机床的，甚至有的电气工程师都不会c语言、汇编语言之类的单片机开发语言。其次，plc的稳定性也远远强于单片机，由于现实生活中的工业条件恶劣，露天野外作业频繁，plc的抗环节干扰性也是单片机产品不能比拟的。基于以上分析，本人认为交通灯的信号灯设计工作条件不算太恶劣，只要将单片机封装完好，做好温度隔离措施，前次多做几次集成测试，排除冗余，再做回归测试，试运行一段时间达到稳定后，再正式嵌入交通灯工作模块中。一次设计，永久使用。采用单片机控制交通信号灯不失为节约成本的一个极好的方法。参考文献1段程东.单片机原理及接口技术m.清华大学出版社，2010.09.2晏华成.电气控制与plc应用技术项目式教程m.机械工业出版社，2015.10.3王秀.