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[導讀]隨著國內經(jīng)濟的高速增長,交通系統(tǒng)的發(fā)展也越來越受到重視,而采用先進的信息技術、通信技術和控制技術等高新技術開發(fā)的智能交通系統(tǒng)可以大幅度提高交通網(wǎng)絡的運行效率,減少交通擁堵,擴大了交通的運行效益,提高了經(jīng)濟效益。借鑒先進信號控制機的設計理念,結合我國交通需求的實際需要,以交通工程基本理論為基礎,結合當前的微處理器和嵌入式單片機應用技術,對智能交通信號控制系統(tǒng)進行了分析和研究。針對當前交通控制系統(tǒng)中存在的問題,研究了城市智能交通信號控制機。

引言
    伴隨著現(xiàn)代高新技術的廣泛推廣與應用,城市交通信號控制系統(tǒng)呈現(xiàn)出兩大發(fā)展趨勢:
    (1)控制理念的變化;
    (2)人工智能技術的應用。
    智能交通信號控制機主要應用在那些城市交叉口車流量較大、交通流沖突較多和復雜的交叉口與岔道口,以及某些道路路段上對交通流方向控制的地方,以改善交通環(huán)境,管理和疏導交通為目標,通過交通信號對道路上交通流量的調節(jié)、控制和疏導,以達到維護交通秩序,保障交通安全暢通,減少交通事故的目的。

1 交通信號控制機系統(tǒng)概要
   
智能交通控制器機是交通控制算法的執(zhí)行機構??刂破髦鳈C硬件采用了可裁剪的模塊化設計方案,軟件采用具有很好移植性能的C語言編寫,主要以單片機為核心實現(xiàn)十字路口紅綠燈的自動控制,主要功能有全自動多時段配時控制,半自動控制、手動換相、附加左轉綠燈、人行道通行燈等。

2 交通信號控制器硬件設計
2.1 交通信號機硬件整體
   
由圖1和圖2所示的交通信號機的硬件整體框架圖和核心電路整體框架可以看出,核心電路板是以單片機為主,其中包括時鐘模塊、存儲模塊、鍵盤輸入模塊、防死機模塊、方案控制顯示電路模塊、燈色顯示電路模塊、時間顯示模塊。下面對上述模塊進行簡要說明。


    (1)時鐘模塊:利用DSl2887芯片與單片機AT89C51進行通信,以實現(xiàn)實時時間鐘信息的讀取。
    (2)存儲模塊:使用93C46芯片作為單片機的外部存儲器,用于存儲配時表信息。
    (3)鍵盤輸入模塊:利用74LS244設計鍵盤輸入電路。
    (4)防死機模塊:利用74LSl23構成復位電路,防止單片機進入死循環(huán)。
2.2 時鐘模塊的電路設計
   
時鐘電路完成的主要任務是利用時鐘芯片與單片機之間的通信,使單片機獲得標準的實時時鐘信息。在這里選擇DSl2887時鐘芯片,此芯片具有自帶電池,可以斷電存儲時鐘信息。


    時鐘模塊電路如圖3所示。
    (1)當時鐘芯片的片選段CS(13管腳)為低電平有效,單片機可對其進行讀寫;
    (2)單片機的RD(P3.7,17管腳)低電平向時鐘芯片的RD(DS,17管腳)發(fā)出讀取數(shù)據(jù)請求,此端口有效說明單片機正在讀取時鐘數(shù)據(jù);
    (3)單片機的WR(P3.6,16管腳)低電平向時鐘芯片的WR(15管腳)發(fā)出寫數(shù)據(jù)請求,此端口有效說明單片機正在向時鐘芯片中寫數(shù)據(jù);
    (4)單片機的ALE(30管腳)用于訪問時鐘芯片(AS,14管腳)時輸出脈沖來鎖存低8位地址;
    (5)時鐘Rester(18管腳)接100 kΩ電阻串聯(lián)接Vcc,另外的一個線直接接在Vcc;
    (6)單片機的P0口與時鐘芯片的AD端口進行數(shù)據(jù)通信,從而獲取實時時鐘信息。
2.3 存儲模塊
   
在設計電路時為了能較高效率使用單片機的I/O口,使用串行閃存93C46芯片進行存儲模塊電路的設計。


    從圖4存儲模塊電路可以看出:單片機AT89C51利用P3.5口使得93C46芯片的片選信號有效,通過P3.4口進行時鐘通信,利用P3.3和P3.2進行數(shù)據(jù)傳輸。實現(xiàn)對配時表信息的儲存。
2.4 按鍵電路設計
    面板設計共需要9個按鍵,利用單片機的P0口的分時復用,解決其中8個按鍵與單片機的連接,剩下的一個鍵單獨接到P1口。在電路設計中使用了74LS244芯片和74LS139芯片,接線圖如圖5所示。


2.5 交通燈顯示模塊
   
如圖6所示的交通燈顯示電路,使用的控制芯片基本和時間顯示模塊的相同,使用一片74LS139,兩片74LS273;電路依然是通過單片機的P0口輸出數(shù)據(jù)用來控制紅綠燈的亮滅,利用74LSl39芯片實現(xiàn)不同時間輸出不同相位交通燈控制數(shù)據(jù)。


2.6 防死機電路
    在交通信號控制系統(tǒng)中,為防止“死機”現(xiàn)象,使系統(tǒng)具有自動恢復能力,在其中設防死機系統(tǒng),即所謂的“看門狗”,其基本接線圖如圖7所示。

3 結論和展望
   
提出了一種新型交通信號機控制系統(tǒng)的硬件設計方法,根據(jù)現(xiàn)代城市中交通信號機的發(fā)展狀況,并針對交通信號機的整體硬件的要求,給出了交通信號機的各部分硬件構成,來滿足城市交通信號控制的需求。
    隨著科技的發(fā)展和社會交通量的日益增大,還可對該交通信號機系統(tǒng)的硬件部分進行升級和擴展,以滿足更高的交通控制的需求。

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