智能交通控制系統(tǒng)的設計

楊明哲

（河南省新野縣城市管理局綜合執(zhí)法大隊,河南 新野 473500）

1 引言

隨著人口快速的增加，交通工具同時在爆炸性的發(fā)展，但道路資源是有限制性的，交通控制就隨之而來，在人類的生活、工作環(huán)境中，交通扮演著非常重要的角色，人們的出行都越來越離不開交通。

交通控制系統(tǒng)是隨著近現代社會物流、出行等交通發(fā)展產生的一套獨特的公共管理系統(tǒng)。要保證高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通規(guī)則，還必須通過一定的技術手段來實現。隨著現代電子科學技術快速的發(fā)展和成熟能更好的解決系統(tǒng)建立中軟硬件方面的技術難題。在目前，交通控制方面的研究完全能夠實現自動智能化，甚至將整個區(qū)域整合成在一個統(tǒng)一系統(tǒng)的范圍內，同時還能根據正常時段及特定突發(fā)時段的情況來進行科學的自動調整。

為了實現整個區(qū)域的交通智能化首先要依托好的技術平臺，隨著EDA技術的發(fā)展以及集成工藝的不斷提升，基于FPGA為核心的智能控制系統(tǒng)設計方案已經被各行業(yè)廣泛使用。本文嘗試用該設計方案應用于現代的交通控制當中，實現對交通的智能控制。

2 總體方案設計

所要設計的交通燈信號控制電路要能夠適用于十字交叉路口。其示意圖如下圖所示，A方向和B方向各設紅（R）、黃（Y）、綠（G）和左拐（L）四盞燈，四種燈按合理的順序亮滅，在跳變過程中由黃燈過渡，使得行駛的車輛有足夠的時間停下來。還要求在A和B方向各設立一組計時顯示器將各燈亮的時間以倒計時的形式顯示出來。

傳統(tǒng)的設計方法無論是采用純數字電路還是微型計算機控制電路，都需要面對復雜的調試以及對外部干擾信號的防控?；贔PGA的設計方法，將所有的控制電路集成在一個芯片上，然后通過硬件描述語言實現對系統(tǒng)的設計，避免了電路級聯的復雜性以及電路或軟件調試的繁復過程，且由于系統(tǒng)被整體封裝在FPGA芯片內部，具有非常高的抗干擾能力，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

3 系統(tǒng)的實現

3.1 系統(tǒng)組成

單個交通智能控制子系統(tǒng)由計數模塊、控制模塊、分頻模塊及譯碼控制模塊等組成。首先由外接晶振和FPGA內部電路構成時鐘信號源，在內部分頻產生1HZ時鐘脈沖，然后通過計數器對脈沖進行計數從而實現對時間的把控，最后由智能控制模塊實現對交通信號燈閃爍時間的控制。

為了實現在某個城市區(qū)域內的整體交通智能控制，可以在單個FPGA子系統(tǒng)外部，設計和專用無線通信模塊的接口電路，從而實現城市區(qū)域內相近路口信息的分享，并使得區(qū)域內的聯合控制成為可能。

3.2 交通燈的時序控制

設A方向的車流量較B方向大，因此設A方向紅、黃、綠、左拐燈亮時長分別為55、5、40、15秒，B方向紅、黃、綠、左拐燈亮時長分別為65、5、30、15秒，與此同時由數碼管指示當前狀態(tài)（紅、黃、綠、左拐）的剩余時間。

3.3 交通燈狀態(tài)控制器的設計

交通燈的循環(huán)點亮是由環(huán)形計數器來實現的，環(huán)形計算器是由移位寄存器加上一定的反饋電路構成的，反饋電路的輸出接向移位寄存器的串行輸入端，反饋電路的輸入端根據移位寄存器計數器類型的不同，可接向移位寄存器的串行輸出端或某些觸發(fā)器的輸出端。

在此設計中我們用到的為三位環(huán)形計數器，在移位脈沖（時鐘）的作用下，反復在三位移位寄存器中不斷循環(huán)。該環(huán)形計數的計數長度為N=n。和二進制計數器相比，它有2n-n個狀態(tài)沒有利用，它利用的有效狀態(tài)是少的。相應的狀態(tài)轉換代碼如下：

要想使環(huán)形計器在選定的時序中工作，就必須防止異常時序和死態(tài)的出現，因此我們必須對其余無效的狀態(tài)全部回到有效狀態(tài)。

單個智能交通控制系統(tǒng)的外設比較少，使用到的數碼管電路來模擬實現交通信號時間輸出，8個LED燈模擬實現信號狀態(tài)指示燈的亮滅情況。

4 總結

交通網絡是城市的動脈，象征著一個城市的工業(yè)文明水平。具有優(yōu)良科學的交通控制技術對資源物流和人們出行都是十分有價值的，保證交通線路的暢通安全，才能保證出行舒暢，物流準時到位，甚至是生命通道的延伸。