智能交通信号灯模拟控制系统设计
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１ 概 述
随着社会的不断进 步 ， 人 们的生活水 平不断提 高 ， 汽车及其 它 各种交通 ｒ 其 已经成 了人们 出行必不 可少的交通 Ｔ具 ， 家庭轿 车的 大量使Ｊ ｛ ｊ 使人们 的出行更加便捷 ， 而交通控制系统则是 【 太 ｌ 交通 的发 展 随之诞生 的， 是指挥 交通必不 可少 的一 部分 ， 但 随着 交通压力 的 越来越大 ， 各个路 口对 于交通 指挥 系统的需求 也大量增Ｊ Ｊ ｌ Ｉ 然 而某 些交通路 ¨的信号灯＿ ｒ 作时间不合理 ， 交通违章记录或肇事情况记 录不清晰 ， 降低 了交通 系统的运行效率 ， 增加 ｒ人们 …行 的时间 ． 给 人们带来诸多不便 。 此， 改善和提 高 口前 交通 控制系统的运行效 率， 加强交通 十字路 口的信 号灯科 学控制能力 ， 以及对各种 安全情 况 的 监 控 是 非 常 必 要 的 我在本文设汁的交通信 号灯模拟 控制系统的原理是 ： 通过安装 在距 离 ｔ字 路 口 ３ ０米 处 的 光 电计 数 器 计 数 检 测 ，路 口某 一 方 向的 信号灯为红灯时 ， 各个方 向的光电计数器 町以分析计算 ¨ ｊ 光电计数 器 到 十 字 路 口交叉 口处 这一 段 范 闱 内 的 车 辆 数 ， 当十 字路 口的 绿 灯 即将 变 成 红 色 时 ， 光 电计 数 器 累计 计 数 对 比南 北 与 东两 方 向 的 车 辆 数， 这 时车流量 多的方 向信号就 会被 主机接收 ， 然后被 传送到从 机 的主控制 器里 ，然后 由 ＭＡ Ｘ ４ ８ ５把 ｒ Ｉ Ｔ ｒ Ｉ ＿ 电平转换成符合 Ｒ秒 一 ４ ８ ５ 传输 电气特性 的电信号 ， 电信号传递 给主机的 主控 制器 ， 从而控制 显示 屏和时 间显示器 ， 如果绿灯 方向车流量大 ， 就让绿 灯时间延 时 ２ Ｏ 秒， 从而达到缓解交通堵 塞的压力。本次的机电系统 控制设计能 够根据 实时 车流量 ， 实时 且灵活的 捌控绿灯 的通行 时间 ， 灵活 的增 大 了车辆在路 ｕ遇 见绿灯 的几率 ， 减少道路 交通堵塞情 况 ， 更便于 车辆 的通行 ， 有利于道路 交通 的优化 ， 为人们 节约 了在路 口等红灯 的时 间 ， 提 高 了 人 们 的 生 活节 奏 。 ２ 检 测 系统 设 计 ２ ． １ 光 电计 数 器 的 原 理 光 电计数 器是通过光感 应器将物理 信 号转变 为电信号 进而进 行数据统 计的一种器 械 ， 现 在市面上 的光电感应器种类 很多 ， 其基
图 ３ 控 制 系统 电 路 框 图 ３ ． ２设计 思 路 彳 Ｅ 交通正常情 况下 ， 交通信号灯控制系统 的控 制原 则如下 ：
３ ． ２ ． １利 用一个 启动开关 ， 控制 交通信号 ， 当接通 起 动开关 时 ， 信 号控制 系统开始 ＿ 【 作， 这时南北 方 向的绿灯亮 ， 东西方 向的红灯 亮。如果 想要所有 的交通信号灯熄 灭． 则将 启动开父关 闭。 ３ ． ２ ． ２ 如 果 南 北 方 向 的绿 灯 和 东 西 方 向 的绿 灯 同 时 亮 ，则 控 制 图 １ 光 电计 数 器 的基 本 原 理 系统停止 工作 ， 并接通警报。 ２ ． ２光 电 计‘ 数 器 的 铺设 通过对几 条具有代表性 的道路 上车流量 的长期 观测 ， 以及对数 ３ ． ２ ． ３ 东 西 方 向 红 灯 持续 亮 ３ ０秒 。 南 北 方 向绿 灯 亮 ２ ５秒 。 随 后 南 据 的科学分析 ， 最终决 定将 光电 计数器安装在距离 十字路 口交叉 处 南北方 向绿灯 闪烁 ３秒冉熄灭 。问一时刻在南北方 向绿灯灭时 ， 这 时南北方 向红灯亮 ， 东西方 向绿灯 ３ Ｏ米处 比较合适。通过各个方向的光电汁数器计数检测 ， 可以分析 北方向黄灯亮 ２秒后 再熄 灭 ， 如 此 循 环反 复 。 计算 出光 电计数器到十字路 Ｌ Ｉ 交叉 口处这一段 范围内的车辆 数 ， 进 亮 ， 而完成对数据 的分析统计丁作。 十字路 １ ２ １ 的情况以及光 电计 数器 的 系统 设 计 的流 程 图 如 图 ４所 示 。 铺 设 状 况 如 图 ２所 示 。 当开 关启 动时 ， 南北方 向绿灯亮 ， 东西 方向红灯亮 ， 在南北 方向 的绿灯和东西方 向的红灯亮 的过程 中， 东西南北各个方 向的计 数器 ３ 智 能控 制 系统 设 计 分别 暴汁计 数。２ ５秒后南北方 向的计数器计算 ｍ这 一时间段 从计 ３ ． １ ． 控 制系统 电路框阁 （ 闭３ ） 数器 到十 字路 口这段 区问的车辆数为 Ａｌ ，东西方 向的计数器也 同 主机控制系统包括五部分 ： 电源— —５ Ｖ适配器 电源供 电； 时计算 ｍ东西方向的车辆数 Ｂ ｌ ， 将南 北方 向的车辆数 Ａｌ和东 西方 向的车辆 数 Ｂ ｌ 进 行 比较， 如果 Ａ１ ＞＝Ｂ Ｉ ， 则南北 的绿灯将 延时 ２ ０ 主控制器—— Ａ Ｔ ８ ９ ｃ ５ １ 单片机 ； 东西 的红灯 也 同时延 时 ２ ０秒 ， 此过程 计数器 在 ２ ５ 秒 的基础 ｌ ＭＡ ｘ ４ ８ ５ ——把 Ｔ ｒ Ｉ 电平转换 成符 合 Ｒ秒 一 ４ ８ ５传输 电气特性 秒 ， 继续 累计计数 。２ ０秒后 ， 南北 的计数器计算 出车辆数 （ 转下页 ） 的 转换 器件 ；
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８ ２・
科 技 论 坛
智能交通信 号灯模拟控 制 系统设 计
邱 亚娟
（ 沈 阳铁 路 信 号 有 限责 任 公 司 ， 辽宁 沈 阳 １ １ （ ） Ｉ ｌ （ ） （ ） ）
பைடு நூலகம்
摘 要： 随着人 民 目益增 长的物质 文化 需求和社会 经济的增长 ， 机 动车数 量不断增 多， 从而导致各 大城 市交通压 力 日益增大 ， 利用智 能交通 信号灯代替人对 交通 的科 学化控 制管理 ， 具 有很 强的现实意义 ， 比如通过摄像 头让 交通信号 灯控 制 系统获得视 觉的感知功 能 ， 使 之成 为人 的眼睛， 使 系统根据 所监 测到 交通情 况 自动改变管控 方式 ， 提 高 了交通管控的 自动化水平 ， 使 交通 变的更顺 畅， 效率 更高． ． 本 论 文针 对 这 种 情 况 ， 设 计 一 种 全 新 的 智 能 交通 信 号 灯 的模 拟 控 制 系统 ， 它 能根 据 实 际 中 的 车 流 量 来改 变 交 通 信 号 灯 的 显 示 时 间 ， 进 而 实现 交通 科 学化 管 理 ， 解 决 交通 堵 塞 问题 。 关键字 ： 交 通堵 塞 ； 智能交通信号灯 ； 模 拟控 制 ； 科 学化 管理
本原理如同 ：
信号 产 生 ． —ｌ 信 号 采 集 信 号 处理 ｌ — Ｊ 数 字显 示 ・
Ｈ ｅ ｆ ｔ ］ 显示屏——两位 一体 的共 阳极 Ｌ Ｅ Ｂ数码管 ； 信号灯显示——发 光二极管 （ 黄色 、 红色绿色 ） 。
图 ２十 字 路 口光 电 计数 器 的铺 设 情 况
随着社会的不断进 步 ， 人 们的生活水 平不断提 高 ， 汽车及其 它 各种交通 ｒ 其 已经成 了人们 出行必不 可少的交通 Ｔ具 ， 家庭轿 车的 大量使Ｊ ｛ ｊ 使人们 的出行更加便捷 ， 而交通控制系统则是 【 太 ｌ 交通 的发 展 随之诞生 的， 是指挥 交通必不 可少 的一 部分 ， 但 随着 交通压力 的 越来越大 ， 各个路 口对 于交通 指挥 系统的需求 也大量增Ｊ Ｊ ｌ Ｉ 然 而某 些交通路 ¨的信号灯＿ ｒ 作时间不合理 ， 交通违章记录或肇事情况记 录不清晰 ， 降低 了交通 系统的运行效率 ， 增加 ｒ人们 …行 的时间 ． 给 人们带来诸多不便 。 此， 改善和提 高 口前 交通 控制系统的运行效 率， 加强交通 十字路 口的信 号灯科 学控制能力 ， 以及对各种 安全情 况 的 监 控 是 非 常 必 要 的 我在本文设汁的交通信 号灯模拟 控制系统的原理是 ： 通过安装 在距 离 ｔ字 路 口 ３ ０米 处 的 光 电计 数 器 计 数 检 测 ，路 口某 一 方 向的 信号灯为红灯时 ， 各个方 向的光电计数器 町以分析计算 ¨ ｊ 光电计数 器 到 十 字 路 口交叉 口处 这一 段 范 闱 内 的 车 辆 数 ， 当十 字路 口的 绿 灯 即将 变 成 红 色 时 ， 光 电计 数 器 累计 计 数 对 比南 北 与 东两 方 向 的 车 辆 数， 这 时车流量 多的方 向信号就 会被 主机接收 ， 然后被 传送到从 机 的主控制 器里 ，然后 由 ＭＡ Ｘ ４ ８ ５把 ｒ Ｉ Ｔ ｒ Ｉ ＿ 电平转换成符合 Ｒ秒 一 ４ ８ ５ 传输 电气特性 的电信号 ， 电信号传递 给主机的 主控 制器 ， 从而控制 显示 屏和时 间显示器 ， 如果绿灯 方向车流量大 ， 就让绿 灯时间延 时 ２ Ｏ 秒， 从而达到缓解交通堵 塞的压力。本次的机电系统 控制设计能 够根据 实时 车流量 ， 实时 且灵活的 捌控绿灯 的通行 时间 ， 灵活 的增 大 了车辆在路 ｕ遇 见绿灯 的几率 ， 减少道路 交通堵塞情 况 ， 更便于 车辆 的通行 ， 有利于道路 交通 的优化 ， 为人们 节约 了在路 口等红灯 的时 间 ， 提 高 了 人 们 的 生 活节 奏 。 ２ 检 测 系统 设 计 ２ ． １ 光 电计 数 器 的 原 理 光 电计数 器是通过光感 应器将物理 信 号转变 为电信号 进而进 行数据统 计的一种器 械 ， 现 在市面上 的光电感应器种类 很多 ， 其基
图 ３ 控 制 系统 电 路 框 图 ３ ． ２设计 思 路 彳 Ｅ 交通正常情 况下 ， 交通信号灯控制系统 的控 制原 则如下 ：
３ ． ２ ． １利 用一个 启动开关 ， 控制 交通信号 ， 当接通 起 动开关 时 ， 信 号控制 系统开始 ＿ 【 作， 这时南北 方 向的绿灯亮 ， 东西方 向的红灯 亮。如果 想要所有 的交通信号灯熄 灭． 则将 启动开父关 闭。 ３ ． ２ ． ２ 如 果 南 北 方 向 的绿 灯 和 东 西 方 向 的绿 灯 同 时 亮 ，则 控 制 图 １ 光 电计 数 器 的基 本 原 理 系统停止 工作 ， 并接通警报。 ２ ． ２光 电 计‘ 数 器 的 铺设 通过对几 条具有代表性 的道路 上车流量 的长期 观测 ， 以及对数 ３ ． ２ ． ３ 东 西 方 向 红 灯 持续 亮 ３ ０秒 。 南 北 方 向绿 灯 亮 ２ ５秒 。 随 后 南 据 的科学分析 ， 最终决 定将 光电 计数器安装在距离 十字路 口交叉 处 南北方 向绿灯 闪烁 ３秒冉熄灭 。问一时刻在南北方 向绿灯灭时 ， 这 时南北方 向红灯亮 ， 东西方 向绿灯 ３ Ｏ米处 比较合适。通过各个方向的光电汁数器计数检测 ， 可以分析 北方向黄灯亮 ２秒后 再熄 灭 ， 如 此 循 环反 复 。 计算 出光 电计数器到十字路 Ｌ Ｉ 交叉 口处这一段 范围内的车辆 数 ， 进 亮 ， 而完成对数据 的分析统计丁作。 十字路 １ ２ １ 的情况以及光 电计 数器 的 系统 设 计 的流 程 图 如 图 ４所 示 。 铺 设 状 况 如 图 ２所 示 。 当开 关启 动时 ， 南北方 向绿灯亮 ， 东西 方向红灯亮 ， 在南北 方向 的绿灯和东西方 向的红灯亮 的过程 中， 东西南北各个方 向的计 数器 ３ 智 能控 制 系统 设 计 分别 暴汁计 数。２ ５秒后南北方 向的计数器计算 ｍ这 一时间段 从计 ３ ． １ ． 控 制系统 电路框阁 （ 闭３ ） 数器 到十 字路 口这段 区问的车辆数为 Ａｌ ，东西方 向的计数器也 同 主机控制系统包括五部分 ： 电源— —５ Ｖ适配器 电源供 电； 时计算 ｍ东西方向的车辆数 Ｂ ｌ ， 将南 北方 向的车辆数 Ａｌ和东 西方 向的车辆 数 Ｂ ｌ 进 行 比较， 如果 Ａ１ ＞＝Ｂ Ｉ ， 则南北 的绿灯将 延时 ２ ０ 主控制器—— Ａ Ｔ ８ ９ ｃ ５ １ 单片机 ； 东西 的红灯 也 同时延 时 ２ ０秒 ， 此过程 计数器 在 ２ ５ 秒 的基础 ｌ ＭＡ ｘ ４ ８ ５ ——把 Ｔ ｒ Ｉ 电平转换 成符 合 Ｒ秒 一 ４ ８ ５传输 电气特性 秒 ， 继续 累计计数 。２ ０秒后 ， 南北 的计数器计算 出车辆数 （ 转下页 ） 的 转换 器件 ；
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８ ２・
科 技 论 坛
智能交通信 号灯模拟控 制 系统设 计
邱 亚娟
（ 沈 阳铁 路 信 号 有 限责 任 公 司 ， 辽宁 沈 阳 １ １ （ ） Ｉ ｌ （ ） （ ） ）
பைடு நூலகம்
摘 要： 随着人 民 目益增 长的物质 文化 需求和社会 经济的增长 ， 机 动车数 量不断增 多， 从而导致各 大城 市交通压 力 日益增大 ， 利用智 能交通 信号灯代替人对 交通 的科 学化控 制管理 ， 具 有很 强的现实意义 ， 比如通过摄像 头让 交通信号 灯控 制 系统获得视 觉的感知功 能 ， 使 之成 为人 的眼睛， 使 系统根据 所监 测到 交通情 况 自动改变管控 方式 ， 提 高 了交通管控的 自动化水平 ， 使 交通 变的更顺 畅， 效率 更高． ． 本 论 文针 对 这 种 情 况 ， 设 计 一 种 全 新 的 智 能 交通 信 号 灯 的模 拟 控 制 系统 ， 它 能根 据 实 际 中 的 车 流 量 来改 变 交 通 信 号 灯 的 显 示 时 间 ， 进 而 实现 交通 科 学化 管 理 ， 解 决 交通 堵 塞 问题 。 关键字 ： 交 通堵 塞 ； 智能交通信号灯 ； 模 拟控 制 ； 科 学化 管理
本原理如同 ：
信号 产 生 ． —ｌ 信 号 采 集 信 号 处理 ｌ — Ｊ 数 字显 示 ・
Ｈ ｅ ｆ ｔ ］ 显示屏——两位 一体 的共 阳极 Ｌ Ｅ Ｂ数码管 ； 信号灯显示——发 光二极管 （ 黄色 、 红色绿色 ） 。
图 ２十 字 路 口光 电 计数 器 的铺 设 情 况