曹競豪+徐天偉+鄭鵬
摘 要:我國的經濟社會不斷發(fā)展,交通行業(yè)也進入了快速發(fā)展階段。在城市交通中,交通紅綠燈控制系統(tǒng)非常重要,只有提高交通控制系統(tǒng)的智能水平,才能疏散交通,解決城市道路擁堵的問題。為了實現上述目標,將單機片應用于交通燈控制系統(tǒng)設計中非常必要。文章將具體探討基于單機片的智能交通紅綠燈控制系統(tǒng)設計,希望能為相關人士提供一些參考。
關鍵詞:單機片;智能交通紅綠燈;控制系統(tǒng)設計
引言
進入新世紀以來,我國的城市化水平不斷提升,城市交通規(guī)模不斷擴大,在一定程度上加大了城市管理的難度。在城市交通管理中,交通紅綠燈發(fā)揮著重要作用,只有發(fā)揮交通紅綠燈的實用價值,對路面交通進行精準控制,才能實現交通系統(tǒng)的正常運轉。隨著網絡信息技術的不斷發(fā)展,其與社會各個行業(yè)的融合更加緊密,智能化成為城市交通的發(fā)展趨勢。在此背景下,以單機片為基礎,進行智能交通紅綠燈控制系統(tǒng)設計勢在必行。
1 單機片概述
1.1 含義
所謂的單機片,就是在計算機技術的支撐之下,把各種電路集中在一種芯片上,賦予單機片數據傳輸和電流輸送的功能。在單機片上有大量的串行電路,這些電路可以把系統(tǒng)中的不同結構要素組成起來,形成動態(tài)操作系統(tǒng),以此實現系統(tǒng)的高速運轉[1]。
1.2 結構
一般來說,單機片是和其他電控設備聯合使用的。在智能交通紅綠燈設計中,需要構建智能交通系統(tǒng),系統(tǒng)中的硬件組成要素包括單機片、芯片、數碼管、二極管、電阻、電源等等。不同組成部分承擔著不同的職能。以單機片為例,單機片可以儲存不同的控制電路。以芯片為例,芯片可以記錄智能交通系統(tǒng)的關鍵信息。以數碼管為例,數碼管可以儲存大量系統(tǒng)數據,并實現信息數據的傳輸。以二極管為例,二極管可以賦予交通信號燈顏色,提高交通控制的效率。以電阻為例,電阻可以控制智能交通系統(tǒng)的過電流,保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
1.3 型號
在交通紅綠燈控制系統(tǒng)中,經常選用AT89S51型號的單機片。該型號的單機片具有極強的實用功能,一方面,AT89S51單機片可以優(yōu)化智能交通系統(tǒng)的編程,另一方面,AT89S51單機片可以實現IO接口的獨立控制。在應用這一型號的單機片之后,程序儲存器可以擴大和升級,為交通紅綠燈控制系統(tǒng)提供更多的功能信息[2]。
2 基于單機片的智能交通紅綠燈控制系統(tǒng)設計
2.1 設計要求
在以單機片為基礎,對智能交通紅綠燈控制系統(tǒng)進行設計的過程中,應該滿足如下的幾個功能要求:第一,應該保證東南西北四個方向交通信號燈的正常運行,當東南方向的道路開啟時,西北方向交通流應該暫時停轉。第二,應該把準行時間控制在一分鐘或兩分鐘。如果道路的車流量過大,可以設置準行時間為兩分鐘,如果道路的車流量過小,可以設置準行時間為一分鐘。第三,應該明確不同交通信號燈的功能。在準行車輛通過時,應該在綠燈亮起之前,讓四個路口的黃燈同時閃爍,以此為駕駛員提供提示,說明行車方向即將發(fā)生改變。第四,應該在不同的路口安裝交通提示牌,在網絡信息技術的支撐下,交通提示牌可以實現全數碼化和智能化,駕駛員和行人通過觀看交通提示牌,可以知曉道路準行或禁止通行的時間。第五,應該以單機片的基本參數作為依據,實現單機片的電路集合功能,同時要把單機片和數碼管結合起來,實現智能交通信號燈的快速轉換。
在以單機片為基礎,對智能交通紅綠燈控制系統(tǒng)進行設計的過程中,應該遵循如下的設計思路:智能交通信號燈的最主要功能就是穩(wěn)定城市交通運行,因此可以將智能交通信號燈分為三個不同的組成部分,第一個組成部分是剩余時間顯示,駕駛員和行人需要知曉變道剩余時間。第二個組成部分是交通燈顯示,當時間到達設定值后,交通信號燈要實現自動轉換變色。第三個組成部分是按鍵停止運行,當道路交通出現重大事故,應該中斷該段道路的車輛運行,對安全事故采取應急措施[3]。
2.2 設計實際
首先是智能交通紅綠燈系統(tǒng)中的LED剩余時間顯示設計。在進行LED顯示設計時,應該做到如下幾點:第一,應該依靠網路信息技術,實現互聯網和LED顯示屏的連接。第二,在選擇交通紅綠燈的過程中,應該讓不同燈光的位選線先后處在選通的狀態(tài),同時讓其他燈光的位選線處在關閉的狀態(tài),根據位選線的數碼對應值,在顯示屏上進行數據編碼。第三,應該對LED顯示屏的顯示效果進行檢驗。如果字符段碼與實際信號燈相符,可以將LED顯示屏投入到城市交通之中。
其次是智能交通紅綠燈系統(tǒng)中的紅綠黃燈光轉換設計。在城市交通中,不同顏色的信號燈代表了不同的交通指示,紅燈代表停止同行,綠燈代表準許通行,而黃燈代表等待。在進行信號燈轉換設計時,應該做到如下幾點:第一,應該以東西方向為基準,進行初始狀態(tài)的設置。東西方向的初始時間可以限制為五十五秒,黃燈的持續(xù)時間可以限制為五秒。第二,應該以南北方向為基準,進行初始狀態(tài)的設置,南北方向的初試時間和黃燈持續(xù)時間與東西方向相同。第三,在時間設置完畢之后,要應用計算機進行初始循環(huán)。
再次是智能交通紅綠燈系統(tǒng)中的緊急中斷設計。在城市交通中,經常會出現重大緊急事故,阻礙交通的正常運轉。在進行緊急中斷設計中,應該做到以下幾點:第一,建立一個仿真系統(tǒng),模擬事故發(fā)生現場,并對模擬事故進行程序編制,把編制之后的程序記錄在交通系統(tǒng)之中。第二,應該根據仿真事故制定相應的應急方案,測試系統(tǒng)運行結果,直至測試數據能滿足交通正常運轉的需求[4]。
3 結束語
綜上所述,隨著城市化水平的不斷提升,交通行業(yè)迅速發(fā)展起來,為了保障交通的快速運轉,以單機片為基礎進行智能交通燈控制系統(tǒng)的設計勢在必行。
參考文獻
[1]劉德新,周志文,張衛(wèi)豐.基于STC89S52單片機智能交通燈控制系統(tǒng)的設計與制作及應用[J].深圳信息職業(yè)技術學院學報,2012,03:38-41.
[2]史振江,劉佳,李靖,等.智能交通燈控制系統(tǒng)的設計與實現[A].美國James Madison大學、武漢大學高科技研究與發(fā)展中心、美國科研出版社.Proceedings of International Conference on Engineering and Business Management(EBM2011)[C].美國James Madison大學、武漢大學高科技研究與發(fā)展中心、美國科研出版社,2011:4.
[3]莫有印,王少杰,陽泳.基于嵌入式系統(tǒng)的智能交通燈控制系統(tǒng)的設計與論述[J].電子世界,2015,18:107-108.
[4]呂冠艷,王高,吳翠紅.智能交通燈控制系統(tǒng)的設計與模擬[J].數字技術與應用,2013,01:5+7.