【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。在國(guó)內(nèi)，受客觀條件的制約，ITS起步比較晚，在20世紀(jì)90年代初，我國(guó)的相關(guān)學(xué)者開(kāi)始意識(shí)到研究和開(kāi)發(fā)ITS的重要性。到90年代中期，由于受到國(guó)外ITS研發(fā)的影響，政府部門也開(kāi)始重視對(duì)ITS的研究，隨后，又得到中央部門和部分地方政府的支持。. . . . .學(xué)習(xí)參考1999年，我國(guó)成立了全國(guó)智能交通系統(tǒng)(ITS)協(xié)調(diào)指導(dǎo)小組及辦公室，同年，又成立了全國(guó)智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)(ITS)專家咨詢委員會(huì)，其中，同濟(jì)大學(xué)、清華大學(xué)、北方交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)等高校的有關(guān)專家為咨詢委員，并啟動(dòng)了國(guó)家“九五”科技攻關(guān)課題和國(guó)家“十五”科技攻關(guān)課題。目前，在對(duì)一些大中型城市引入的國(guó)外ITS進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上已經(jīng)逐漸開(kāi)始摸索開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)適合自己國(guó)情的ITS系統(tǒng)。 交通控制存在的問(wèn)題我國(guó)城市交通運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，借鑒國(guó)外城市交通管理的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)建立城市交通管理體制的重要性，提出加強(qiáng)城市交通研究的交通規(guī)劃，建立穩(wěn)定的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的資金出道，實(shí)行公交優(yōu)先政策，建立先進(jìn)的交通信息系統(tǒng)等對(duì)策。隨著城市機(jī)動(dòng)車增長(zhǎng)速度的加快。1994 年臥軌城市機(jī)動(dòng)車保有量已接近500 完輛。20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展加快，從 1985 年到 1995 年，機(jī)動(dòng)車增長(zhǎng)率達(dá) 13%左右，近幾年更是增多。然而，在此同時(shí)，城市道路建設(shè)規(guī)模也在加大，我國(guó)城市普遍存在道路密度，道路面積率偏低的問(wèn)題，這是我國(guó)城市喲其是大城市有機(jī)的一個(gè)重要原因。我國(guó)城市道路的密度只有 每平方千米，而在 20 世紀(jì) 80 年代，世界發(fā)達(dá)國(guó)家就已到達(dá) 20km 每平方千米。20 世紀(jì) 90 年代，我國(guó)部分城市道路面積率，北京為 %，上海為 %，而國(guó)外東京為 %，巴黎為 25%，普遍高于我國(guó)。近幾年，國(guó)家雖不斷加大城市道路建設(shè)的力度，但仍趕不上車輛的增長(zhǎng)速度，且與世界其他國(guó)家相比，差距仍很大。出租車以及公交的發(fā)展運(yùn)營(yíng)情況并不盡如人意，雖然車輛和線路長(zhǎng)度增長(zhǎng)，但運(yùn)營(yíng)速度成了瓶頸，新增的運(yùn)力被運(yùn)輸效率低下所抵消。交通管理方面水平還欠發(fā)展，隨著交通需求越來(lái)越旺盛，而我國(guó)城市中小交通管理和交通安全的現(xiàn)代化設(shè)施卻做得不足。在車輛，道路和交通管理系統(tǒng)，城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)，城市交通管制中應(yīng)用人工智能技術(shù)，信息 采集和信息提供技術(shù)等方面都與發(fā)達(dá)國(guó)家有很大差距。近幾年，雖然有部分城市研究和引. . . . .學(xué)習(xí)參考進(jìn)一些國(guó)外先進(jìn)的交通信號(hào)管理系統(tǒng)，但是由于交通管理設(shè)施不足等原因，我國(guó)交通事故率居高不下。城市車流行駛速度逐年下降，目前不少城市交通運(yùn)量年年增長(zhǎng)，但運(yùn)輸速度普遍下降，這都源于交通通行不佳。 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)主要研究的內(nèi)容基于整個(gè)交通控制系統(tǒng)的發(fā)展情況，本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行如下方面的研究：用智能，集成，且功能強(qiáng)大的單片機(jī)芯片為控制中心，設(shè)計(jì)出一套十字路口的交通控制系統(tǒng)，以指揮該路口的實(shí)時(shí)通行狀態(tài)。本設(shè)計(jì)主要做了如下幾方面的工作：一是確定系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)計(jì)，包括，十字路口具體的通行禁行方案設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)應(yīng)擁有的各項(xiàng)功能，在這里，本設(shè)計(jì)除了有信號(hào)燈狀態(tài)控制能實(shí)現(xiàn)基本的交通功能，還增加了倒計(jì)時(shí)顯示提示，基于實(shí)際情況，又要求了對(duì)車流量檢測(cè)及自調(diào)整模擬功能，違規(guī)檢測(cè)及處理，緊急狀況處理和鍵盤可設(shè)置等強(qiáng)大功能。 二是進(jìn)行智能傳感器的硬件電路，顯示電路等的設(shè)計(jì)對(duì)各器件的選擇及連接，大體分配各個(gè)器件及模塊的基本功能要求。三是進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于本系統(tǒng)，本人采用單片機(jī)匯編語(yǔ)言編寫，對(duì)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作情況做了充足的研究，了解定時(shí)器，中斷以及延時(shí)原理，總體上完成了軟件的編寫。. . . . .學(xué)習(xí)參考2 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的通行方案設(shè)計(jì)設(shè)在十字路口，分為東西向和南北向，在任一時(shí)刻只有一個(gè)方向通行，另一方向禁行，持續(xù)一定時(shí)間，經(jīng)過(guò)短暫的過(guò)渡時(shí)間，將通行禁行方向?qū)Q。其具體狀態(tài)如下圖所示。說(shuō)明：黑色表示亮，白色表示滅。交通狀態(tài)從狀態(tài) 1 開(kāi)始變換，直至狀態(tài) 6 然后循環(huán)至狀態(tài) 1，周而復(fù)始，即如圖 所示：圖 交通狀態(tài) 通過(guò)具體的路口交通燈狀態(tài)的演示分析我們可以把這四個(gè)狀態(tài)歸納如下：◆東西方向紅燈滅，同時(shí)綠燈亮，南北方向黃燈滅，同時(shí)紅燈亮，倒計(jì)時(shí)20 秒。此狀態(tài)下，東西向禁止通行，南北向允許通行?！魱|西方向綠燈滅，同時(shí)黃燈亮，南北方向紅燈亮，倒計(jì)時(shí) 2 秒。此狀態(tài). . . . .學(xué)習(xí)參考下，除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換?！裟媳狈较蚣t燈滅，同時(shí)綠燈亮，東西方向黃燈滅，同時(shí)紅燈亮，倒計(jì)時(shí)20 秒。此狀態(tài)下，東西向允許通行，南北向禁止通行?！裟媳狈较蚓G燈滅，同時(shí)黃燈亮，東西方向紅燈亮，倒計(jì)時(shí) 2 秒。此狀態(tài)下，除了已經(jīng)正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換。下面我們可以用圖表表示燈狀態(tài)和行止?fàn)顟B(tài)的關(guān)系如下：表 交通狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài)東西南北四個(gè)路口均有紅綠黃 3 燈和數(shù)碼顯示管 2 個(gè)，在任一個(gè)路口，遇紅燈禁止通行，轉(zhuǎn)綠燈允許通行，之后黃燈亮警告行止?fàn)顟B(tài)將變換。狀態(tài)及紅綠燈狀態(tài)如表 所示。說(shuō)明：0 表示滅，1 表示亮。 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的功能要求本設(shè)計(jì)能模擬基本的交通控制系統(tǒng)，用紅綠黃燈表示禁行，通行和等待的信號(hào)發(fā)生，還能進(jìn)行倒計(jì)時(shí)顯示，車流量檢測(cè)及調(diào)整，交通違規(guī)處理和緊急處理等功能。（1）倒計(jì)時(shí)顯示倒計(jì)時(shí)顯示可以提醒駕駛員在信號(hào)燈燈色發(fā)生改變的時(shí)間、在“停止”和“通過(guò)”兩者間作出合適的選擇。駕駛員和行人普遍都愿意選擇有倒計(jì)時(shí)顯示狀態(tài) 1 狀態(tài) 3 狀態(tài) 4 狀態(tài) 6東西向 禁行 等待變換 通行 等待變換南北向 通行 等待變換 禁行 等待變換東西紅燈 1 1 0 0東西黃燈 0 0 0 1東西綠燈 0 0 1 0南北紅燈 0 0 1 1南北綠燈 1 0 0 0南北黃燈 0 1 0 0. . . . .學(xué)習(xí)參考的信號(hào)控制方式，并且認(rèn)為有倒計(jì)時(shí)顯示的路口更安全。倒計(jì)時(shí)顯示是用來(lái)減少駕駛員在信號(hào)燈色改變的關(guān)鍵時(shí)刻做出復(fù)雜判斷的 1 種方法，它可以提醒駕駛員燈色發(fā)生改變的時(shí)間，幫助駕駛員在“停止”和“通過(guò)”兩者間作出合適的選擇 。（2）車流量檢測(cè)及調(diào)整隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，城市人口和機(jī)動(dòng)車擁有量在急劇增長(zhǎng)，交通流量日益加大，交通擁擠堵塞現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，交通事故時(shí)有發(fā)生。車輛檢測(cè)器作為智能交通系統(tǒng)的基本組成部分，在智能交通系統(tǒng)中占有重要的地位?，F(xiàn)階段，車輛檢測(cè)器檢測(cè)方式有很多，各有其優(yōu)缺點(diǎn)，如紅外線檢測(cè)器、地磁檢測(cè)器、機(jī)械壓電檢測(cè)器，磁頻檢測(cè)器、波頻檢測(cè)器、視頻檢測(cè)器等。一般車流量檢測(cè)器采用傳感器+單片機(jī)+外圍器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。 而且，目前國(guó)內(nèi)使用的紅綠燈都是固定的紅綠燈時(shí)間，并自動(dòng)切換。紅燈時(shí)間和綠燈時(shí)間，是根據(jù)道口東西向和南北向的車流量，利用統(tǒng)計(jì)方法確定的。交通警察不斷觀察十字路口的兩個(gè)方向，根據(jù)車輛密度和流速?zèng)Q定是否切換紅綠燈，以保證最佳的道路交通控制狀態(tài)。（3）時(shí)間手動(dòng)設(shè)置 除系統(tǒng)根據(jù)車流量自動(dòng)控制調(diào)整，也可以通過(guò)鍵盤進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置，增加了人為的可控性，避免自動(dòng)故障和意外發(fā)生，并再緊急狀態(tài)下，可設(shè)置所有燈變?yōu)榧t燈。鍵盤是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的人機(jī)接口，一般情況下有獨(dú)立式和行列式兩種。前者軟件編寫簡(jiǎn)單，但在按鍵數(shù)量較多時(shí)特別浪費(fèi) I／0 口資源，一般用于按鍵數(shù)量少的系統(tǒng)。后者適用于按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合，但是在單片機(jī) I／0口資源相對(duì)較少而需要較多按鍵時(shí)，此方法仍不能滿足設(shè)計(jì)要求。本系統(tǒng)要求的按鍵控制不多，且 I／0 口足夠，可直接采用獨(dú)立式。（4）緊急處理 交通路口出現(xiàn)緊急狀況在所難免，如特大事件發(fā)生，救護(hù)車等急行車通過(guò)等，我們都必須盡量允許其暢通無(wú)阻，畢竟在這種情況下是分秒必爭(zhēng)的，時(shí)時(shí)刻刻關(guān)系著公共財(cái)產(chǎn)安全，個(gè)人生死攸關(guān)等。由此在交通控制中增設(shè)禁停按鍵，就可達(dá)到想此目的。（5）違規(guī)檢測(cè). . . . .學(xué)習(xí)參考 交通規(guī)則必須人人遵守，但是違反規(guī)則，如闖紅燈等，也時(shí)有發(fā)生，交警等交通管理人員雖然可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，但是耗費(fèi)精力，在路口設(shè)置檢測(cè)傳感器就可以進(jìn)行自動(dòng)的警報(bào)提示。 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及原理單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)，可用單片機(jī)直接控制信號(hào)燈的狀態(tài)變化，基本上可以指揮交通的具體通行，當(dāng)然，接入 LED 數(shù)碼管就可以顯示倒計(jì)時(shí)以提醒行使者，更具人性化。本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，加入了違規(guī)檢測(cè)電路和車流量檢測(cè)電路為單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，單片機(jī)對(duì)此進(jìn)行具體處理，及時(shí)調(diào)整控制指揮，為了超越視覺(jué)指揮的局限性，同時(shí)接上蜂鳴器，在聽(tīng)覺(jué)上加強(qiáng)了指揮提醒作用。圖 系統(tǒng)的總體框圖據(jù)此，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，連接成最小系統(tǒng)，由車流量檢測(cè)模塊，違規(guī)檢測(cè)模塊，和按鍵設(shè)置模塊等產(chǎn)生輸入，信號(hào)燈狀態(tài)模塊，LED 倒計(jì)時(shí)模塊和蜂鳴器狀態(tài)模塊接受輸出。系統(tǒng)的總體框圖如上所示。鍵盤設(shè)置模塊對(duì)系統(tǒng)輸入模式選擇及具體通行時(shí)間設(shè)置的信號(hào)，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，同時(shí)將時(shí)間數(shù)據(jù)倒計(jì)時(shí)輸入到 LED數(shù)碼管上實(shí)時(shí)顯示。在此過(guò)程中還要實(shí)時(shí)捕捉違規(guī)檢測(cè)和緊急按鍵信號(hào)，以達(dá)到對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的目的。急停按鍵和違規(guī)檢測(cè)隨時(shí)調(diào)用中斷。在模式選擇上，若為自動(dòng)模式，將不斷調(diào)用車流量檢測(cè)模塊對(duì)車流量進(jìn)行單片機(jī)蜂鳴器按鍵控制紅黃綠信號(hào)燈車流量檢測(cè)電路最小系統(tǒng)外圍接口電路8 段 LED 數(shù)碼管顯示. . . . .學(xué)習(xí)參考檢測(cè)統(tǒng)計(jì)，到達(dá)一定時(shí)間將修正通行時(shí)間一滿足不同路況的需要。. . . . .學(xué)習(xí)參考3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成及原理實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)要求的具體功能，可以選用 AT89S51 單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12 個(gè)發(fā)光二極管分成 4 組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號(hào)燈指示模塊，8個(gè) LED 東西南北各兩個(gè)構(gòu)成倒計(jì)時(shí)顯示模塊，車流量檢測(cè)傳感器采集流量數(shù)據(jù)，光敏傳感器捕獲違規(guī)信號(hào)，若干按鍵組成時(shí)間設(shè)置和模式選擇按鈕和緊急按鈕等，以及用 1 個(gè)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，組成一個(gè)集車流量采集、處理、自動(dòng)控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由車流量檢測(cè)電路、單片機(jī)、違規(guī)檢測(cè)電路，狀態(tài)燈，LED 顯示，按鍵，蜂鳴器組成。其具體的硬件電路總圖如圖 所示。EA/VP31 X119X218 RESET9RD17 WR16INT012 INT113T014 T115P101 P12 P123P134 P145 P156P167 P178P0 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 3P07 32P20 21P21 2P2 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P 30TXD 1RXD 10805120v交 交 交 C51234D1Vin1 GND2Vout 3LM7805 +5v+GYRYGRRGYYGR1234567abcdefg8 dp9GNDabfcgde dpAMBERC 1234567abcdefg8 dp9GNDabfcgde dpAMBERC1234567abcdefg8 dp9GNDabfcgde dpDS?AMBERC 1234567abcdefg8 dp9GNDabfcgde dpDS?AMBERC1234567abcdefg8 dp9GNDabfcgde dpDS?AMBERC 1234567abcdefg8 dp9GNDabfcgde dpDS?AMBERC1234567abcdefg8 dp9GNDabfcgde dpDS?AMBERC 1234567abcdefg8 dp9GNDabfcgde dpDS?AMBERCvcvcA104 交交交交交交 vcvcJFS R2R3R4R5交交vcR81KVCR9A7 B1 C2D6 LT3BI/RBO4 RBI5a 13b 12c 1d 10e 9f 15