簡述十字路口智能交通燈的設計

安靖龍

摘 要 近年來，隨著我國科學技術的快速發(fā)展，汽車的數(shù)量也隨之增加，交通管制的作用愈加明顯。尤其是在十字路口，交通燈已經(jīng)成為交通管制中十分重要的一項工具。隨之各種新型技術出現(xiàn)，利用EDA技術來控制十字路口交通信的信號系統(tǒng)，能夠?qū)r間進行調(diào)節(jié)，解決車流量不平衡的問題。本文圍繞智能交通燈，先整體介紹了設計思路，再詳細介紹了硬件和軟件的設計思路。

關鍵詞 十字路口；智能交通燈；控制系統(tǒng)

在過去，十字路口交通燈的設計主要是利用PLC的設計方案來實現(xiàn)的。而近年來，隨著EDA技術的出現(xiàn)，實際上可以代替設計者完成一部分系統(tǒng)設計中的工作，同時能夠直接修改程序中錯誤的數(shù)據(jù)。既可以縮短研發(fā)的時間，又能節(jié)約研發(fā)資金。如果設計人員使用EDA技術，在十字路口已經(jīng)安裝了監(jiān)控器的基礎上，還可以對路口的車流情況進行實時的檢查，并根據(jù)實際情況，改變紅綠燈的延時問題。

1 設計方案

隨著科學技術的發(fā)展，單片機的應用范圍逐漸擴大，而在實時監(jiān)測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，被控制的對象要經(jīng)過開關量的順序控制和邏輯控制。

在智能工作模式下，智能交通燈控制系統(tǒng)可以統(tǒng)計上一個周期車流量的情況，然后根據(jù)該情況計算并優(yōu)化下一個周期的紅綠燈時間，并通過PLC控制紅綠燈亮的時間。

在十字路口智能交通燈中，如果僅僅是將單片機看作是一個核心系統(tǒng)來使用，對于整體的控制系統(tǒng)而言不夠完善。因此，重點是需要從硬件和軟件方面入手。根據(jù)實際情況，設計出一種簡單，且成本低的交通燈控制系統(tǒng)方案。保證交通系統(tǒng)軟件和硬件系統(tǒng)功能的強大，滿足城市交通管制的基本需求。因為路口車輛通過情況無法預測，所以傳統(tǒng)交通燈無法根據(jù)車流量來進行實時的調(diào)整，導致出現(xiàn)無車亮綠燈，車多綠燈短等情況，造成資源極大浪費。而智能交通燈的出現(xiàn)，有效地克服了這種資源浪費的現(xiàn)象。

2 系統(tǒng)設計

2.1 軟件系統(tǒng)

在通常情況下，我們所看到的十字路口如圖1所示。當汽車行駛到十字路口時，一共會有三種選擇，往前、往左和往右。按照我國交通法規(guī)的相關規(guī)定，汽車一般是向右行駛的，所以在右轉彎的時候，是需要走那條弧線即可，是不會受到交通燈約束的。所以，在這種情況下，就只需要考慮到前和左兩種情況。城市中的軟件交通系統(tǒng)是一個非常龐大且復雜的系統(tǒng)，要對任何時段的車流量進行監(jiān)控，假設一直使用固定不變的信號源，很大程度上會影響到車輛的通行能力[1]。

通過使用Verilog來描述，則是開始→復位→南北綠左→南北綠前，南和北行人可以通過→東西綠左→東西綠前，東和西行人可以通過。在輸入信號之后，系統(tǒng)就會自動運行，這是采用狀態(tài)機的設計模式，通過case的語句實現(xiàn)轉換，每變換一次，交通信號燈就會變換一種狀態(tài)，一共存在著六種狀態(tài)，相繼運行。

系統(tǒng)的主控制程序軟件設計部分主要是PLC控制程序設計。該系統(tǒng)主要負責路口的智能化運行的信號燈設置，具體實施流程如下：正常車流通過時，由原本的路口交通燈系統(tǒng)進行運作，一旦出現(xiàn)路口的流量增加，到達提前設置的車輛通過數(shù)閾值時，啟用車流量信息只能處理子系統(tǒng)，運用交通信號燈的變換疏導交通；另外，當路口發(fā)生緊急時間需要協(xié)助時，可以通過主動觸發(fā)緊急按鈕，通過對緊急按鈕子信號的調(diào)用執(zhí)行，來完成該協(xié)助需求；執(zhí)行完成以上動作后，繼續(xù)返回主程序進行。程序根據(jù)各路口的實際車流量，智能地處理各路口的通行時間，以達到智能通行的效果。

2.2 硬件系統(tǒng)

在硬件方面，是需要在距離十字路口處100米左右的距離，安裝上一個視頻監(jiān)控設備，用于檢測每個時段的車流量。將這些信息視頻捕捉到之后，利用數(shù)字化手段，輸送到DSP中進行計算，這樣就能準確的得出車流量的數(shù)據(jù)。例如使用計算機視覺設計的方式來檢測車流量，這是一種將數(shù)字圖像視頻和人工識別方式結合在一起的方式。利用特定的算法方式，通過對數(shù)字視頻中的車輛信息進行識別，進而得到一個大概的車輛數(shù)據(jù)[2]。

硬件系統(tǒng)由PLC控制器、信號檢測裝置、信號轉換裝置、光電開關和數(shù)碼管等部分組成。系統(tǒng)控制的是一個實際的普通十字路口交通燈。其中PCL控制器是系統(tǒng)的根本核心，起到系統(tǒng)的控制作用，通過使用光電開關和聲音傳感器對車輛通過數(shù)量進行檢測和數(shù)據(jù)導入，信號燈（紅綠燈、數(shù)碼顯示管、顯示屏）是控制的對象。

3 結束語

采用傳統(tǒng)交通燈控制方式的十字路口有綠燈無車過、車多綠燈短等現(xiàn)象，不能實時調(diào)整紅綠燈時間長短的問題。而智能交通燈具有控制靈活，實用性強的等特點，很好地改善了這個問題，節(jié)約了資源。本文首先簡述了智能交通燈整體設計思路，然后詳細介紹了硬件設計和軟件設計的思路，并提出了一種根據(jù)車流量控制紅綠燈時間的智能交通燈控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)在解決城市交通問題、提高道路利用率、提升交通自動化水平和管理水平方面具有一定的意義。通過這篇文章我提升了自己認識分析解決問題的能力，豐富了有關智能交通燈的專業(yè)知識。

參考文獻

[1] 李娣娜，黃同，薛娓娓. 一種十字路口交通燈智能控制系統(tǒng)的設計[J].科技資訊，2016，14（22）：1-1.

[2] 淡海英，楊聰. 基于單片機控制的十字路口交通燈設計與分析[J].電子測試，2017，（13）：9-9.