淺談分布式智能交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：隨著城市化建設(shè)步伐的加快，為了減輕城市交通的壓力，分布式智能交通信號燈起到了很大的作用。控制模塊是分布式智能交通信號燈系統(tǒng)的重要部分，根據(jù)分布式智能交通的要求，對信號燈的控制系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)和完善。本文簡要分析了分布式智能交通信號燈控制系統(tǒng)的有關(guān)設(shè)計(jì)，希望能夠?qū)窈蟮难芯坑兴鶐椭?/p>

關(guān)鍵詞：分布式；智能交通；信號燈；控制系統(tǒng)

中圖分類號：U491.51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）27-0330-01

1 分布式智能交通信號燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1.1 主控制器的設(shè)計(jì)

分布式智能交通信號燈控制系統(tǒng)中的主控制器是硬件中的核心，單片機(jī)作為其中主要的設(shè)備，對電源模塊、鍵盤控制模塊、LED顯示模塊以及復(fù)位電路等都有控制作用，并且為了與分控制器和上位機(jī)更方便的進(jìn)行連接，單片機(jī)上設(shè)置了與它們相應(yīng)的接口。串口通信方法內(nèi)部有調(diào)解和解調(diào)作用，為了使控制系統(tǒng)的硬件和軟件可以相互連接，實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的通信，主控制器硬件一般會采用串口通信方法與控制系統(tǒng)中的軟件部分進(jìn)行連接。

1.2 分控制器的設(shè)計(jì)

485通信是一種半雙工通信模式，應(yīng)用在分布式智能交通信號燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中能夠發(fā)揮很大作用，方便分控制器與主控制器、分控制器與分控制器之間進(jìn)行連接。在與主控器進(jìn)行連接的時(shí)候，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的單向傳遞；在與分控制器進(jìn)行連接的時(shí)候，分布式智能交通信號燈控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)會通過一個(gè)分控制器傳到主控制器中，然后使每個(gè)分控制器都得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息[1]。單片機(jī)在分控制器中主要是與電源等系統(tǒng)中的模塊進(jìn)行連接，方便數(shù)據(jù)信息的傳輸。為了使單片機(jī)與其他的分控制器進(jìn)行連接，還設(shè)有特別的接口。

1.3 外圍電路的設(shè)計(jì)

電源電路、復(fù)位電路、專用串行配置器件EPCS4接口電路和晶振電路共同組成了分布式智能交通信號燈控制系統(tǒng)的外圍電路。在實(shí)際的控制系統(tǒng)應(yīng)用中，根據(jù)直流電和交流電的特點(diǎn)，外圍電路一般使用直流電，信號燈中的紅綠燈通過復(fù)位電路進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，一般在接通復(fù)位電路之后會延遲復(fù)位信號至此信號消失，而時(shí)鐘的穩(wěn)定性可以由復(fù)位電路中的晶振電路保證。在外圍電路的實(shí)際應(yīng)用中，要防止信號燈控制數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)的輸入，可以利用EPCS4串口電路的功能，在控制數(shù)據(jù)重復(fù)輸入的同時(shí)還可以使外圍電路的結(jié)構(gòu)更加簡單。

1.4 存儲器模塊的設(shè)計(jì)

在分布式智能交通信號燈控制系統(tǒng)的硬件當(dāng)中，存儲器模塊的設(shè)計(jì)非常重要。根據(jù)交通信號燈控制系統(tǒng)中硬件的實(shí)際情況，一定要對存儲器模塊的分配進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，對存儲器的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃。存儲器模塊可以分SPAN存儲器和FLASH存儲器模塊兩部分，其中SPAN存儲器的運(yùn)行速度特別快，可以達(dá)到十納秒，數(shù)據(jù)容量一般為256×16位；FLASH存儲器作為一種程序的存儲介質(zhì)，數(shù)據(jù)寬帶為26位，一般情況下適合在3V左右的電壓下工作。對存儲器模塊的要求，除了要進(jìn)行詳細(xì)認(rèn)真的規(guī)劃之外，在設(shè)計(jì)上更要和主控制器、分控制器和外電電路相吻合，從而更好的應(yīng)用到控制系統(tǒng)當(dāng)中，充分發(fā)揮存儲器模塊的價(jià)值。

2 分布式智能交通信號燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

2.1 中斷控制的設(shè)計(jì)

分布式智能交通信號燈控制系統(tǒng)中軟件系統(tǒng)需要對實(shí)際的交通情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且把相關(guān)信息匯報(bào)給交通監(jiān)控中心，中斷控制模塊的應(yīng)用使控制系統(tǒng)更加靈活，可以中斷特點(diǎn)的控制模塊和對中斷信號燈的控制。

2.2 通信軟件的設(shè)計(jì)

通信軟件是整個(gè)通信系統(tǒng)的核心，在分布式智能交通信號燈控制系統(tǒng)中主要是指串口通信軟件，RS-485串口通信軟件的應(yīng)用中可以獨(dú)立的進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。PLC技術(shù)和嵌入式技術(shù)使得通信模塊較為復(fù)雜。在通信模塊中，主控制器對信號燈通信系統(tǒng)進(jìn)行控制，通過發(fā)出命令來要求信號燈做出一系列動作，這種通信模式成為主從通信模式。利用這種模式，通過實(shí)行多級串行通信，可以提高分控制器和主控制器之間通信的質(zhì)量[2]。控制器對通信軟件的配置有一定的要求，串口數(shù)值必須相同，這樣才可以保證通信軟件的正常運(yùn)行。

2.3 數(shù)據(jù)同步的設(shè)計(jì)

保證所有分控制器之間的數(shù)據(jù)同步，才能夠使分布式智能交通信號燈控制系統(tǒng)根據(jù)主控制部分的周期發(fā)送相關(guān)的控制信號。同步信號和交通信號燈的周期相同，所以在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)同步的過程中，應(yīng)當(dāng)借助分控制器，對控制的同步數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的接收，并且驗(yàn)證信號將信號的周期信息進(jìn)行同步處理。在數(shù)據(jù)同步中，分控制器只能接收有效的信號，所以需要排除脈沖等對信號的干擾，分布式智能交通信號燈控制系統(tǒng)正在執(zhí)行的程序可以被信號中斷，并且信號燈會根據(jù)傳送信號再次做出動作。數(shù)據(jù)同步在軟件設(shè)計(jì)中的作用十分重要，所以不允許出現(xiàn)差錯，只要保證數(shù)據(jù)的同步，才能使控制信號同步，從而保證分布式智能交通信號燈系統(tǒng)中信號燈的同步，避免對信號燈的指示狀態(tài)造成影響。

2.4 參數(shù)設(shè)置的設(shè)計(jì)

為了設(shè)計(jì)出準(zhǔn)確的參數(shù)信息，充分發(fā)揮控制系統(tǒng)在分布式智能交通信號燈中的作用，需要借助上位機(jī)對路口的交通信號燈進(jìn)行放著模擬。上位機(jī)可以直接發(fā)出操控命令，并在屏幕上顯示各種信號的變化，應(yīng)用于路口信號的仿真模擬中的作用十分明顯，通過這一應(yīng)用，可以進(jìn)一步的了解信號燈的運(yùn)行參數(shù)，并且及時(shí)發(fā)現(xiàn)在軟件中個(gè)別信號燈參數(shù)設(shè)置上的錯誤，從而得到準(zhǔn)確的參數(shù)信息[3]。除此之外，為了更好的進(jìn)行仿真模擬測試，使運(yùn)行參數(shù)更加準(zhǔn)確，可以使用上位機(jī)界面中的智能化設(shè)置命令，在設(shè)置好參數(shù)并進(jìn)行仿真測試之后，上位機(jī)可以將獲得的參數(shù)設(shè)置信息傳到主控制器上，從而根據(jù)這些數(shù)據(jù)，更精確的對信號燈控制系統(tǒng)中的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3 總 結(jié)

綜上所述，分布式智能交通信號燈控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使我國交通信號燈的控制水平整體上升，改善了交通運(yùn)行情況，有效的緩解了城市交通的擁堵，使交通資源得到了最大化的利用。不斷改進(jìn)和完善對硬件和軟件部分的設(shè)計(jì)，可以使分布式智能交通信號燈控制系統(tǒng)更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]王 英.分布式智能交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息與電腦（理論版），2016（14）：111～112.

[2]張李云.分布式智能交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D].武漢科技大學(xué)，2011.

[3]蘇艷芳.基于MDP的多智能體交通信號燈控制方法[D].電子科技大學(xué)，2010.

收稿日期：2018-8-12