交通燈控制系統的設計

王先美

江蘇省東臺市第二職業高級中學，江蘇東臺 224242

交通燈控制系統的設計

王先美

江蘇省東臺市第二職業高級中學，江蘇東臺 224242

本文在明確交通燈控制系統重要性的基礎上，首先概述了交通燈信號的控制類型，并進一步詳細探討了交通燈控制系統的具體設計，涉及到：系統流程、硬件組成以及具體功能的設計，具有一定的學術參考價值。

交通燈；控制系統；控制器；通過頻率

0 引言

隨著社會經濟的大力發展，以及人們生活水平的提高，現代社會對于城市交通的安全需求也逐漸提升，城市交通中的交通燈控制系統也越來越受到人們的關注。交通燈是城市交通網絡中的重要部分，城市流量的增加，也需要設置更多的交通燈加以有效控制。目前，有的大中城市交通堵塞問題非常嚴重，已經成為一大社會難題，極大影響群眾的出行。隨著交通燈控制系統與計算機技術及信息技術的逐漸結合，如何設計合理的交通燈控制系統，解決城市擁塞現象已經成為各大城市迫切需要解決的問題。本文探討了交通燈控制系統的具體設計，涉及到：系統流程、硬件組成以及具體功能的設計，具有一定的學術參考價值。

1 交通燈信號控制類型的概述

在任何一個城市，都有諸多交叉路口，形成了一個交錯的交通網絡。為了有效實現交通燈的控制，下面分析一下交通燈信號的控制類型。

首先，從空間關系上進行劃分的話，主要有點、線及面3個部分所組成。點控主要負責路口信號的獨立控制；線控主要多個交通干線進行信息控制；面控主要是對城市某個區域內的所有信號進行控制。

其次，從控制原理上進行劃分的話，主要有定時、感應以及自適應3種控制方式。定時控制主要是根據預設時間進行方案的操作；感應主要是通過檢測器獲取的信息進行操作；而自適應則主要是在檢測器的基礎上，實現動態特征的連續比較，從而達到最優的控制效果。

2 交通燈控制系統的具體設計

2.1 交通燈控制系統的流程設計

交通燈控制系統的目標是通過系統的控制，有效減少車流、人流的等候時間，調節好紅綠燈之間的交叉時間，保證交通的順暢。本文研究的交通燈控制系統的基本流程如圖1所示。

圖1 交通燈控制系統的整體流程圖

其中，參數N表示設定的最小脈沖數；Ni表示在一定的時間段內所測得的脈沖數；T表示交通控制系統中綠燈亮的最長時間；Ti表示一個周期內由綠燈切換到紅燈所需要的時間。

本文研究的交通控制系統主要借助于通信線圈，該通信線圈埋設在十字路口的主干道上，當開始運行10s后，通信線圈即處于工作狀態。以3s作為一個周期，當通信線圈檢測到該周期內的通過頻率比設定值要小時，就可以判定該主干道上的車輛并不多，這時可以由將交通燈由綠燈切換成紅燈，放行支路上等待的車輛。如果通信線圈檢測在兩個周期內，通過頻率比設定值要大，那么也不能一直將主干道處于綠燈狀態，當達到通信線圈所規定的綠燈最大時間值時，也要強行切換成紅燈，放行支路上等待的車輛。

2.2 交通燈控制器的硬件組成

交通燈控制器硬件結構的設計直接關系到系統的功能，因此必須重點關注。本文研究的交通燈控制系統的控制器硬件主要由電源、主控塊、控制面板、車輛檢測模塊、輸出反饋模塊以及通信模塊所組成。

其中，電源：為整個控制系統提供穩定的直流電源，一般是+5V；主控塊：是系統的核心模塊，主要為感應控制提供執行依據；控制面板：為控制系統提供良好的交互平臺，實現直觀顯示、簡便操作；車輛檢測模塊：接收道路上各個車輛的情況信息；輸出反饋模塊：實現對交通信號燈狀態的有效反饋；通信模塊：主要提供通信接口，實現與車輛檢測、網絡通信以及交通信號燈之間的有效數據傳輸。

2.3 交通燈控制系統的具體功能設計

本文研究的交通燈控制系統主要是基于FPGA技術，要求必須滿足可靠性、速度高、簡便操作等原則。其中核心板的資源如下描述：FPGA器件、Flash存儲器、SRAM存儲器、SDROM芯片、串行配件器件EPCS、AS接口以及JTAG接口等。交通燈控制系統央處理器功能設計如圖2所示。

圖2 中央處理器模塊設計圖

首先，通過VHDL語言程序控制流程，編寫時CLK表示所提供的時鐘源信號，頻率為1kHz，系統每產生一個檢測信號，就通過pluse_1信號位加以表示。系統的倒計時是通過一個定時器加以完成的，可以清晰地顯示這個主干道紅、黃、綠燈的具體時間數（以秒為單位），從而方便行人與司機的參考。當交通燈信號結束輸出時，控制系統就是返回到主控模塊，并進入到下一個檢測周期。

3 結論

總之，作為交通系統重要組成部分的交通燈控制系統，它的設計與應用對交通影響巨大。因為對于任何一個城市而言，交通狀況是否通暢最主要、也最直接的體現是在于各個道路口的交通狀況。本文研究的交通燈控制系統能夠有效解決道路口瓶頸現象的發生，節省時間及能源，有效提高道路的通行率。因此，在今后的交通建設中，交通控制燈系統的應用前景將越來越好，已經成為任何城市必不可缺的交通控制系統之一。

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U48

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1674-6708（2010）32-0086-02