交通信號(hào)燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖資料下載

??引言 ? ??目前，國(guó)內(nèi)交通信號(hào)燈普遍采用定周期程控技術(shù)，即主要靠經(jīng)驗(yàn)和以往統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定紅綠燈亮滅時(shí)間。要實(shí)現(xiàn)道路交通的智能化，就要引入變周期交通信號(hào)燈控制技術(shù)，實(shí)時(shí)檢測(cè)路口的交通流量以及擁塞量等數(shù)據(jù)，根據(jù)規(guī)則動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)信號(hào)燈，獲得更加滿意的通行率。 ??本文提出了一種具有分布式特征的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，它利用RFID技術(shù)提高路況信息的收集精度， 利用電流環(huán)遠(yuǎn)距離傳輸方式，并且應(yīng)用理論使得系統(tǒng)具有更強(qiáng)的自適應(yīng)性和可擴(kuò)充性。 ? ??1 系統(tǒng)功能與整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ? ??從功能特點(diǎn)來(lái)看，智能交通信號(hào)燈系統(tǒng)應(yīng)具有時(shí)間固定模式、時(shí)間設(shè)定模式、時(shí)間感應(yīng)模式、現(xiàn)場(chǎng)遙控模式、遠(yuǎn)程控制模式等信號(hào)控制模式；可以進(jìn)行日期、時(shí)間設(shè)定、分時(shí)段時(shí)間設(shè)定、感應(yīng)參數(shù)設(shè)定、周期時(shí)間、相位差和綠信比等參數(shù)設(shè)定；可以進(jìn)行系統(tǒng)自檢、綠沖突檢測(cè)、燈故障檢測(cè)、線路故障檢測(cè)；具有強(qiáng)大的輸入/輸出功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)路口的不同相位燈控輸出和檢測(cè)功能。此外，系統(tǒng)提供友好的人機(jī)界面，用戶可通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)、鍵盤或遙控器對(duì)信號(hào)機(jī)進(jìn)行設(shè)定和控制。 ??信號(hào)機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心。它由LCD屏、控制板、燈組驅(qū)動(dòng)板、開(kāi)關(guān)電源、按鈕板等共5種功能模塊插件板，以及配電板、接線端子排等組成。本系統(tǒng)選擇基于ARM核的32位嵌入式RISC處理器AT91RM9200作為信號(hào)機(jī)控制板處理器，可以滿足信號(hào)機(jī)智能化的要求，使信號(hào)機(jī)在系統(tǒng)中成為收集與處理交通流量數(shù)據(jù)、通信聯(lián)網(wǎng)以及區(qū)域協(xié)調(diào)控制的平臺(tái)。 ??智能交通信號(hào)燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。 ? ?? ??圖1 交通信號(hào)燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 ? ??信號(hào)燈采用發(fā)光二極管，即LED技術(shù)，發(fā)光功率大，抗震能力強(qiáng)，省電又穩(wěn)定。系統(tǒng)內(nèi)各組件，包括信號(hào)燈都由外部供電，并配有UPS。信號(hào)燈控制器對(duì)各種信號(hào)燈不提供工作電壓，僅進(jìn)行信號(hào)傳遞，完全實(shí)現(xiàn)弱電控制。信號(hào)燈亮度的控制采用脈寬調(diào)制的原理，將電壓全波整流，經(jīng)電阻分壓，由光耦將其轉(zhuǎn)成有一定占空比的方波，當(dāng)電源電壓升高時(shí)，占空比會(huì)減小，抑制LED亮度的提高，當(dāng)電源電壓降低時(shí)，占空比會(huì)增大，限制LED亮度的降低，從而實(shí)現(xiàn)了LED亮度的自動(dòng)控制。 ??信號(hào)燈遠(yuǎn)距離通信控制可以采用電流環(huán)信號(hào)傳輸方式加以實(shí)現(xiàn)。這種遠(yuǎn)距離通信控制電路簡(jiǎn)單、成本低、抗干擾能力強(qiáng)。它是由電流環(huán)傳輸串行移位的3種信號(hào)－－數(shù)據(jù)D、時(shí)鐘CLK、鎖存STR，交通燈則將控制器發(fā)來(lái)的串行信息轉(zhuǎn)換為并行輸出，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)位控制，不同的信號(hào)燈就可以在連線上采取并聯(lián)方式，這樣，一個(gè)線路輸出的負(fù)載能力足以控制十幾個(gè)信號(hào)燈，可以滿足各種交通路口的需要。 ??智能交通信號(hào)燈系統(tǒng)既是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，又是整個(gè)地區(qū)智能信號(hào)燈系統(tǒng)的一部分。通過(guò)信息共享，可以實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)的聯(lián)動(dòng)控制，進(jìn)行有效的交通預(yù)測(cè)和疏導(dǎo)。當(dāng)路口車流相對(duì)均勻穩(wěn)定時(shí)，地區(qū)內(nèi)的信號(hào)燈協(xié)調(diào)運(yùn)作，可以實(shí)現(xiàn)“綠波帶”控制。 ??以下給出地區(qū)交通信號(hào)燈聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。 ? ?? ??圖2 地區(qū)交通信號(hào)燈聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 ? ??2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ? ??2.1 信號(hào)機(jī)主控端模塊 ??主控制機(jī)采用處理器AT91RM9200，它是基于ARM的ARM920T內(nèi)核，集成了豐富的外圍功能模塊，非常適合于實(shí)時(shí)控制，且支持實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，運(yùn)算速度高。 ??信號(hào)機(jī)采用12/5V電源供電，AT91RM9200工作于3.3V和2.5V，系統(tǒng)內(nèi)其它器件選擇工作電壓為3.3V和5V。 ??信號(hào)機(jī)在系統(tǒng)內(nèi)部通訊和區(qū)域協(xié)調(diào)控制中需要時(shí)間同步，因此設(shè)計(jì)RTC（實(shí)時(shí)時(shí)鐘）用來(lái)對(duì)時(shí)。AT91RM9200內(nèi)部集成RTC單元，只需要外接晶振就能工作，十分方便。 ??信號(hào)機(jī)主控端需要存放引導(dǎo)程序、及其文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序，還有其它在運(yùn)行過(guò)程中需要保存的數(shù)據(jù)，所以要通過(guò)外存儲(chǔ)單元來(lái)擴(kuò)展存儲(chǔ)空間，包括SDRAM、NorFlash和NandFlash。NorFlash主要用于存放引導(dǎo)程序Bootloader和操作系統(tǒng)linux內(nèi)核鏡像，系統(tǒng)上電或復(fù)位后從FlashROM中運(yùn)行Bootloader，由Bootloader初始化硬件并將linux拷貝到SDRAM中運(yùn)行。 ??NandFlash主要用于存放應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)。 ??為方便人機(jī)界面的操作，AT91RM9200內(nèi)置LCD（液晶顯示器）驅(qū)動(dòng)控制器，能自動(dòng)產(chǎn)生LCD驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，可以與LCD直接連接。鍵盤模塊通過(guò)ZLG7290B擴(kuò)展一個(gè)4×4的鍵盤矩陣，ZLG7290B通過(guò)IIC串行總線與處理器進(jìn)行連接。 ??考慮到信號(hào)機(jī)的體積，也為了方便設(shè)備的升級(jí)、擴(kuò)展，從信號(hào)機(jī)控制板引出數(shù)據(jù)總線、地址總線和必要的控制信號(hào)，設(shè)計(jì)統(tǒng)一的系統(tǒng)總線，通過(guò)總線來(lái)調(diào)度控制各個(gè)功能板塊，如車流信息采集板塊、信號(hào)燈控制器板塊、紅外線接收板塊、故障檢測(cè)板塊等。這些板塊與相應(yīng)的功能模塊一一對(duì)應(yīng)，以插槽接口與信號(hào)機(jī)控制板相連。 ??2.2 車流量信息采集模塊 ??射頻識(shí)別，即RFID（Radio Frequency IDentification ），俗稱電子標(biāo)簽，它是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，工作過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)，可應(yīng)用于各種惡劣環(huán)境。一套R(shí)FID設(shè)備包括射頻標(biāo)簽，天線和讀寫器三個(gè)部分。天線和讀寫器安置在路邊，當(dāng)帶有射頻標(biāo)簽的車輛通過(guò)該路段時(shí)，讀寫器會(huì)通過(guò)天線接收返回載有RFID信息的射頻調(diào)制信號(hào)，經(jīng)處理后傳給信號(hào)機(jī)主控端，完成路況數(shù)據(jù)的信息采集。有關(guān)數(shù)據(jù)也經(jīng)由本地信號(hào)機(jī)向上位機(jī)－－地區(qū)信號(hào)燈系統(tǒng)控制端發(fā)送。車流信息在信號(hào)機(jī)主控端內(nèi)經(jīng)過(guò)建模計(jì)算，可以獲得當(dāng)前信號(hào)燈所需的周期時(shí)間。 ??2.3 緊急干預(yù)模塊 ??在系統(tǒng)中加載遙控電路，以支持用紅外遙控器作緊急干預(yù)。采用8通道紅外發(fā)射/接收專用BA5104/BA5204，它能發(fā)射6個(gè)持續(xù)信號(hào)2個(gè)單次信號(hào)，串行口接入方便，且價(jià)格低，穩(wěn)定性強(qiáng)。紅外接收端與信號(hào)機(jī)控制板總線相連，可以將遙控器按鍵信號(hào)傳遞至信號(hào)機(jī)主控端進(jìn)行中斷處理，且優(yōu)先級(jí)最高。 ??2.4 故障檢測(cè)模塊 ??交通信號(hào)燈工作環(huán)境較為復(fù)雜，可能存在各種難以預(yù)測(cè)的電源、電磁干擾及信號(hào)機(jī)自身的隨機(jī)性障礙。為了保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，除了采用軟件對(duì)策外，專門引入了硬件看門狗復(fù)位電路MAX708CPA ，該器件具有μP復(fù)位、掉電監(jiān)測(cè)、手動(dòng)復(fù)位等功能，可以起到較好的保護(hù)作用。此外，利用含有電壓檢測(cè)與電流檢測(cè)的故障檢測(cè)電路，對(duì)信號(hào)燈控制器和信號(hào)燈作出實(shí)時(shí)檢測(cè)，將返回的TTL電平信號(hào)傳遞至信號(hào)機(jī)主控板，信號(hào)機(jī)系統(tǒng)可以根據(jù)不同的結(jié)果選擇繼續(xù)執(zhí)行，或者向上報(bào)警，甚至自行關(guān)機(jī)。 ??2.5 信號(hào)燈控制器模塊 ??信號(hào)燈控制器是信號(hào)機(jī)與信號(hào)燈之間必需的硬件連接。路口信號(hào)燈的各種燈色狀態(tài)是由信號(hào)燈控制器對(duì)信號(hào)機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)化而成的。