【正文】 ...................................................................................................................... 1 第 2 章 城市智能交通系統(tǒng)介紹 ............................................................................................ 2 基本概念 ..................................................................................................................... 2 智能交通的主要特點(diǎn) ............................................................................................... 2 智能交通系統(tǒng)組成 ................................................................................................... 3 交通信息服務(wù)系統(tǒng) (ATIS) ............................................................................. 3 交通管理系統(tǒng) (ATMS) .................................................................................... 3 車輛控制系統(tǒng) (AVCS) .................................................................................... 4 電子收費(fèi)系統(tǒng) (ETC) ....................................................................................... 4 緊急救援系統(tǒng) (EMS) ...................................................................................... 4 智能交通數(shù)據(jù)采集 ................................................................................................... 5 智能交通系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r ........................................................................................... 5 智能交通系統(tǒng)前景展望 ........................................................................................... 6 智能交通技術(shù)在本文中的應(yīng)用 .............................................................................. 7 第 3 章 交通信號燈控制器總體設(shè)計(jì)方案 .......................................................................... 9 總體設(shè)計(jì)思路 ............................................................................................................ 9 設(shè)計(jì)任務(wù) ........................................................................................................... 9 設(shè)計(jì)要求 ........................................................................................................... 9 設(shè)計(jì)功能描述 ................................................................................................ 10 與傳統(tǒng)方式的比較及系統(tǒng)可行性分析 ..................................................... 11 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 .......................................................................................................... 11 系統(tǒng)各功能模塊設(shè)計(jì)方案 .................................................................................... 12 交通信號燈 ..................................................................................................... 12 車量及人員監(jiān)測模塊 ................................................................................... 12 交通控制模塊 ................................................................................................ 13 自動報(bào)警模塊 ................................................................................................ 13 第 4 章 交通信號燈控制器硬件實(shí)現(xiàn) ................................................................................. 14 整體 硬件實(shí)現(xiàn)原理介紹 ......................................................................................... 14 硬件設(shè)計(jì)部分主要芯片功能簡介 ....................................................................... 14 MSP430F5438A—MCU ............................................................................... 14 28nm Cyclone174。 智能交通系統(tǒng)在發(fā)達(dá)國家的應(yīng)用較為成熟，尤其在日本應(yīng)用較為廣泛，其次是美國和歐洲。 未來智能交通系統(tǒng)的發(fā)展方向?qū)⒊惑w化、物聯(lián)化、綠色化、人性化四大方向發(fā)展。 ITS系統(tǒng)是一種智能的交通系統(tǒng)，它綜合運(yùn)用了多種技術(shù)手段，其中包括無線電通信技術(shù)，人工智能技術(shù)，高級信息管理技術(shù)，車流量檢測技術(shù)，模糊控制 技術(shù)等技術(shù)，除此之外，還大量使用傳感器，射頻識別電子標(biāo)簽等先進(jìn)設(shè)備。智能交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提高交通運(yùn)行效率，因此還具有高效率的特點(diǎn)。因此在各相關(guān)領(lǐng)域的行業(yè)之間進(jìn)行協(xié)作是近期重要的問題。 （ 3）涉及職能部門較為復(fù)雜。當(dāng)然，如果車量上安裝有 GPS 定位系統(tǒng)，那么還可以通過該系統(tǒng)來為駕駛員選擇合理的行進(jìn)路線。車輛控制系統(tǒng)可以躲避障礙物，可以對駕駛員的錯誤駕駛提供警告。 緊急救援系統(tǒng) (EMS) 緊急救援系統(tǒng)英文縮寫為 EMS，與其他智能交通系統(tǒng)的模塊不同，它與交通信息服務(wù)系統(tǒng)和交通管理系統(tǒng)以及相關(guān)的援救機(jī)構(gòu)和設(shè)備有關(guān)，通過緊急救援系統(tǒng) EMS 可以將交通管理體系與醫(yī)療機(jī)構(gòu)以及事故救援機(jī)構(gòu)整合為一 體， EMS 系統(tǒng)為交通系統(tǒng)提供排除事故車輛、拖車、現(xiàn)場救護(hù)、車輛故障現(xiàn)場緊急處置等服務(wù)。用來進(jìn)行靜態(tài)交通數(shù)據(jù)采集常見設(shè)備 有光電傳感器、超聲波傳感器、雷達(dá)傳感器、紅外線傳感器、感應(yīng)線圈傳感器器、地磁場傳感器等。隨之而來 的 汽車私有化大潮，引起了交通負(fù)荷加重，交通問題也因此日趨嚴(yán)重。 智能交通系統(tǒng)在發(fā)達(dá)國家的應(yīng)用較為成熟，尤其在日本應(yīng)用較為廣泛，其次是美國和歐洲。 智能交通系統(tǒng)前景展望 未 來智能交通系統(tǒng)的發(fā)展方向?qū)⒊惑w化、物聯(lián)化、綠色化、人性化四大方向發(fā)展。如果將其各部分功能統(tǒng)一起來，才能真正發(fā)揮出智能交通系統(tǒng)的潛力。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指將各種物體通過信息網(wǎng)絡(luò)連接起來，成為一個統(tǒng)一的整體。基于射頻識別 (RFID)技術(shù)的電子標(biāo)簽可應(yīng)用于智能車牌的制作中，在智能交通系統(tǒng)中可以用來對車輛信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與識別。因此如何節(jié)約能源，提高能源的利用率，極為重要。是中國共產(chǎn)黨人堅(jiān)持全心全意為人民服務(wù)的黨的根本宗旨的體現(xiàn)。 智能交通技術(shù)在本文中的應(yīng)用 本文所探討的課題是設(shè)計(jì)一種交通信號燈控制系統(tǒng)。例如對交通進(jìn)行智能化疏導(dǎo)，對一些違規(guī)車輛進(jìn)行監(jiān)控輔助交警對其進(jìn)行處罰。 本文所探討的交通信號燈控制器具有物聯(lián)化的特點(diǎn)。 本文所探討的交通信號燈控制器具有綠色化的特點(diǎn)。本文中雖然沒有對控制系統(tǒng)增加太陽能電池板，但可在實(shí)際應(yīng)用中追加。在本文中主要體現(xiàn)在報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。 設(shè)計(jì)要求 本文對所設(shè)計(jì)的交通信號等控制器的設(shè)計(jì)方案有如下要求： 1. 智能化。本文所設(shè)計(jì)的交通信號燈控制器應(yīng)具有一體化的特點(diǎn)。本文所設(shè)計(jì)的交通信號燈控制器應(yīng)具有物聯(lián)化的特點(diǎn)。本文所設(shè)計(jì)的交通信號燈控制器應(yīng)具有綠色化的特點(diǎn)。本文所設(shè)計(jì)的交通信號燈控制器應(yīng)具有人性化的 特點(diǎn)。 2. 東西向按綠燈，綠燈閃爍，黃燈，紅燈的順序顯示；南北向按綠燈閃爍，綠燈，黃燈，紅燈的順序顯示。 5. 在每條街道上安裝數(shù)個交通監(jiān)控識別裝置，向主控制器發(fā)送實(shí)時交通信息。 9. 主控制器根據(jù)交通監(jiān)控識別裝置采集的車輛信息對違規(guī)行為進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)違規(guī)車輛后進(jìn)行車輛身份識別，并根據(jù)電子車牌信息進(jìn)行罰 款。而目前傳統(tǒng)的非智能交通燈無法動態(tài)調(diào)節(jié)信號燈的時長和頻率，因此不能根據(jù)車流量的不同對進(jìn)行調(diào)節(jié)，無法有效避免交通擁堵的現(xiàn)象?？刂葡到y(tǒng)采用模糊控制技術(shù)，可對交通進(jìn)行自適應(yīng)性調(diào)節(jié)。各系統(tǒng)的性能對比見下表（表 21）。其中一位數(shù)碼管顯示信號燈切換倒計(jì)時，而另一個數(shù)碼管則顯示報(bào)警信息。 交通控制模塊 分析由 車輛檢測模塊采集的交通數(shù)據(jù)實(shí)時對交通燈進(jìn)行調(diào)節(jié)。主控制器負(fù)責(zé)對交通數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的處理以及選擇執(zhí)行相應(yīng)的命令。如果將無線傳輸系統(tǒng)擴(kuò)展，可構(gòu)成小型基站，可對中小型城市進(jìn)行全方位覆蓋。靈活的時鐘源可以設(shè)置不同的工作模式以適應(yīng)不同的低功耗狀態(tài)，內(nèi)置數(shù)字控制振蕩器（ DCO）可以在中斷喚醒時快速喚 醒 CPU 達(dá)到活動模式。 16位的數(shù)據(jù)寬度、 40ns 的指令周期以及多功能的 32 位硬件乘法器（能實(shí)現(xiàn)乘 加運(yùn)算）相配合，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理的某些算法（如 FFT 等）。其次，獨(dú)特的時鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)。并且這些時鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對總體功耗的控制。 MSP430 系列單片機(jī)的各系列都集成了較 豐富的片內(nèi)外設(shè)。 另外， MSP430 系列單片機(jī)的中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用時靈活方便。這種方式只需要一臺 PC 機(jī)和一個 JTAG 調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器。 V— FPGA Cyclone174。 Cyclone V 系列完成了 Altera 的 28nm 定制系列產(chǎn)品的全系列發(fā)售，提供多種器件以滿足用戶的各類設(shè)計(jì)需求 —— 從最大帶寬到最低功耗。此外，該系列集成了豐富的硬核知識產(chǎn)權(quán)模塊，例如，支持 400MHz DDR3 和 PCI Express Gen2 硬核 IP 模塊的多功能硬核存儲器控制器等，幫助工程師降低系統(tǒng)成本和功耗，縮短設(shè)計(jì)時間，同時突出產(chǎn)品優(yōu)勢。 IA4432 具有特有的連續(xù)頻率覆蓋范圍 (240 MHz～ 960 MHz)、寬工作電壓 (+ V~+ V)、高靈敏度 (在BER0． 1％， 數(shù)據(jù)速率 kb/s 時為 118 dBm)等特點(diǎn)，還集成了一些可節(jié)省應(yīng)佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 用成本的特性，如喚醒定時器、溫度傳感器、發(fā)射和接收數(shù)據(jù) FIFO、高性能 ADC[2]，這些特性可大幅簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的工作，并允許使用低端的微控制器。 HMC5843 包括霍尼韋爾最先進(jìn)的 1043 系列磁阻傳感器，以及霍尼韋爾研制的 ASIC 包括放大型、帶驅(qū)動器、偏置消除、 12bit ADC 和一個 I2C 系列總線接口的 ASIC。這些傳感器的主要特點(diǎn)在于軸向高靈敏度和線性、固相結(jié)構(gòu)、垂直軸間低靈敏度，用于測量地球磁場的方向和磁力，從十萬分之幾高斯到 6 高斯 (gauss)。 TRF7960 采用超小 32pin QFN 的高級封裝