【正文】 。為了 將智能通信技術(shù)融合進(jìn)交通信號燈控制器的設(shè)計(jì)中，并且體現(xiàn)出智能交通未來的發(fā)展方向，將智能化、一體化、物聯(lián)化、節(jié)能化、人性化的思想體現(xiàn)于其中，在對交通信號燈控制器的設(shè)計(jì)中，將采用一些智能交通技術(shù)及其核心思想。 與傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)相比，智能交通系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中對系統(tǒng)的整體協(xié)作性能要求更加嚴(yán)格．與傳統(tǒng)交通系統(tǒng)的 區(qū)別體現(xiàn)在： （ 1）涉及行業(yè)范圍跨度大的特點(diǎn)。 智能交通系統(tǒng)組成 交通信息服務(wù)系統(tǒng) (ATIS) 交通信息服務(wù)系統(tǒng)是以信息化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)建立起來的。通過采用 RFID技術(shù)的安裝在汽車上的電子車牌與在收費(fèi)站安裝的 RFID 專用讀卡器進(jìn)行射頻通訊，利用 現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)及電子銀行對車輛所有人的賬號進(jìn)行收費(fèi)、罰款等操作，因此可以使車輛通過安裝有電子收費(fèi)系統(tǒng)的收費(fèi)站時即使不停車也能交納各種交通費(fèi)用及罰款，并且車主交納的費(fèi)用經(jīng)過電子銀行轉(zhuǎn)賬后直接付給相關(guān)業(yè)主。 智能交通系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r 從 1868 年具有紅、黃、綠三種顏色信號的交通燈出現(xiàn)在英國倫敦的街道上開始至今已經(jīng) 144 年過去了，在這 144 年間科技不斷的發(fā)展，人類社會文明不斷演變，而交通信號燈儼然已經(jīng)成為城市交通控制系統(tǒng)的標(biāo)志。目前中國在此領(lǐng)佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 域還處于起步階段。因此，各地方的交通系統(tǒng)自成體系，無法統(tǒng)一起來，在一些 邊遠(yuǎn)地區(qū)，還沒有智能交通設(shè)備，因此智能交通系統(tǒng)整合一體化是未來數(shù)十年中國發(fā)展的目標(biāo)。自第二次工業(yè)革命以來，人類的科技飛速發(fā)展，但由此帶來的環(huán)境污染問題與能源危機(jī)問題也日趨嚴(yán)重。因此，我們對未來智能交通系統(tǒng)人性化方面提出了較高的要求。在一體化方面的體現(xiàn)是將各 種具有不同功能的系統(tǒng)模塊整合為一體，并將其快速融入現(xiàn)有的交通系統(tǒng)之中。由于在通信號燈控制器無法對車輛的能耗進(jìn)行控制，所以體現(xiàn)在其設(shè)計(jì)思想中的主要是指對交通控制器本身能耗的控制。除此 之外，對十字路口的交通信號燈做一些改動，使之成為語音智能信號交通燈，為殘疾人，尤其是盲人朋友發(fā)放基于射頻識別技術(shù)的綠色通行卡，當(dāng)其通過十字路口時，停止所有車輛的通行，并進(jìn)行語音提示，順利的幫助殘障人士順利通過路口，本文未增加語音功能，可在實(shí)際應(yīng)用中追加。其次應(yīng)具有良好的兼容性，可較為容易的集成于現(xiàn)有交通控制系統(tǒng)當(dāng)中，協(xié)助原有系統(tǒng)發(fā)揮更高效率。其次還應(yīng)使用對路面破壞小的非接觸式測量技術(shù)或微創(chuàng)測量設(shè)備，安裝便捷，體積小巧。 3. 東西向通行時南北向禁止， 南北向通行時東西向禁止。 11. 對于一些特殊人群，通過綠色通行卡進(jìn)行識別后，停止路面車輛，讓其先行通過。報(bào)警系統(tǒng)采用有限狀態(tài)機(jī)技術(shù)，對一部分違反交通規(guī)則的車輛進(jìn)行自動報(bào)警并可以手動強(qiáng)制進(jìn)入突發(fā)事件處理狀態(tài)暫停路面交通。 車量及人員監(jiān)測模塊 車輛及人員監(jiān)測部分由車輛檢測模塊及 RFID 射頻識別模塊組成。交通信號燈控制器從主控制器接收相應(yīng)指令，在交通信號燈上進(jìn)行相應(yīng)顯示。這些特點(diǎn)保證了可編制出高效率的源程序。可以只使用一個晶體振蕩器（ 32768Hz），也可以使用兩個晶體振蕩器。其中，看門狗可以使程序失控時迅速復(fù)位；模擬比較器進(jìn)行模擬電壓的比較，配合定時器，可設(shè)計(jì)出 A/D 轉(zhuǎn)換器； 16 位定時器（ Timer_A 和 Timer_B）具有捕獲 /比較功能，大量的捕獲 /比較寄存器，可用于事件計(jì)數(shù)、時序發(fā)生、 PWM 等；有的器件更具有可實(shí)現(xiàn)異步、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信等應(yīng)用；具有較多的 I/O 端口， P0、 P P2 端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入； 10/12 位硬件 A/D 轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達(dá) 200kbps ，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；能直接驅(qū)動液晶多達(dá) 160 段；實(shí)現(xiàn)兩路的 12 位 D/A 轉(zhuǎn)換；硬件 I2C 串行總線接口實(shí)現(xiàn)存儲器串行擴(kuò)展；以及為了增加數(shù)據(jù)傳輸速度，而采用的 DMA 模塊。 MSP430F5438A 具有 256KB 閃存、 16KB RAM、 12 位 ADC、 4 個 USCI、32 位 HW 乘法器，其芯片引腳圖如圖 42 所示。與前幾代產(chǎn)品相比，該系列總功耗降低了 40%，靜態(tài)功耗降低了 30%。其芯片引腳圖如圖 44 所示。其芯片引腳圖如圖 45 所示。 TRF7960 非常適用于安全訪問控制、產(chǎn)品認(rèn)證以及非接觸支付系統(tǒng)等應(yīng)用。 圖 47 SPI 時序 U803 為 FPGA 主控芯片與 IA4432 的接口， C101103 構(gòu)成電源濾波電路，L802L804， C810， C811 構(gòu)成匹配濾波電路 GPIO_1,GPIO_2 控制天線分集開關(guān)UPG2214， IA4432 內(nèi)置分集算法?，F(xiàn)在多數(shù)的高級器件都支持 JTAG協(xié)議，如 DSP、 FPGA 器件等。引腳右起逆時針排序，見圖 410， 411。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡單，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)。 二級運(yùn)放射頻放大電路見圖 417，頻響圖見 418。 圖 51 FPGA 模塊連接圖 佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 無線收發(fā)控制模塊通過設(shè)置相應(yīng)的無線傳輸指令對其他設(shè)備進(jìn)行控制，對所采集的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的預(yù)處理并傳遞給其他模塊。當(dāng)沒有車輛存在時，傳感器輸出背景的磁場，做為它的初始值。 事故率 =事故車數(shù) /總車數(shù) (53) 損失程度 =?? ?ni 0 ii 事故 車 故事故 權(quán) 故 權(quán) (54) 狀態(tài)控制部分的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，如圖 54 所示。 圖 52 車輛存在 佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 圖 53 車輛方向 交通流量監(jiān)測模塊計(jì)算交通累計(jì)值，其公式如下： 累積值 =車流量 ?時間 /車道長 (51) 風(fēng)險(xiǎn)控制模塊分為狀態(tài)控制和風(fēng)險(xiǎn)評估兩個部分。通過建立合適的閥值，可以濾掉旁邊車道的車輛或遠(yuǎn)距離車輛帶來的干擾信號。 算法與程序設(shè)計(jì)流程圖 主控制器程序設(shè)計(jì) 主控制器程序由硬件編程語言 VHDL 語言設(shè)計(jì)，其模塊連接圖如圖 51 所 示。濾波匹配網(wǎng)絡(luò)見圖 415， TRF7970A 電路見圖 4—16。 I2C（ Inter－ Integrated Circuit）總線是由 PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。 晶體振蕩器起振電容計(jì)算見式（ 31），起振電路見圖 49。 JTAG(Joint Test Action Group。該接口一般使用 4 條線：串行時鐘線（ SCLK）、主機(jī)輸入 /從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線 MISO、主機(jī)輸出 /從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線 MOSI 和低電平有效的從機(jī)選擇線 SS(有的 SPI 接口芯片帶有中斷信號線 INT、佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 有的 SPI 接口芯片沒有主機(jī)輸出 /從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線 MOSI)。 TRF7960 與微佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 控制器之間通信可以使用 8 位并行或者串行 (SPI)的靈活的通信方式。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)。 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。 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。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。 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)。其次，獨(dú)特的時鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)。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。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。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?？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)。 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。 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。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)具有一體化的特點(diǎn)。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。 本文所探討的交通信號燈控制器具有綠色化的特點(diǎn)。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。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)?；谏漕l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。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。 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。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。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。 （ 3）涉及職能部門較為復(fù)雜。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)。 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。 automatic identification 佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 目 錄 摘 要 ......................................................................................................................................... i Abstract ..........................................................................................................................................ii 第 1 章 緒論 ............................................................................................................................... 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) .........