【正文】 式或道路式交通檢測器。該檢測器一般采用反射式檢測技術(shù)。反射式檢測器探頭由一個(gè)紅外發(fā)光管和一個(gè)紅外接收管組成。其工作原理是由調(diào)制脈沖發(fā)生器產(chǎn)生調(diào)制脈沖，經(jīng)紅外解調(diào)器解調(diào)，再通過選通、放大、整流和濾波后觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器輸出一個(gè)檢測信號。這種檢測器具有快速準(zhǔn)確、輪廓清晰的檢測能力。其缺點(diǎn)是易受氣候條件及大氣中的粉塵或懸浮顆粒影響。超聲波檢測器是一種在高速公路上應(yīng)用較多的檢測器。它是利用反射回波原理制成的。超聲波檢測器由探頭和控制器構(gòu)成，其探頭具有發(fā)射和接收雙重功能，被設(shè)置于道路的正上方或斜上方。超聲波檢測器的工作原理是：由超聲波發(fā)生器發(fā)身一束超聲波，再接收從車輛或地面的反射波，根據(jù)反射波返回時(shí)間的差別來判斷有無車輛通過。由于探頭與地面的距離是一定的，所以探頭發(fā)出超聲波并接收反射波的時(shí)間出是固定的。當(dāng)有車輛通過時(shí)，由于車輛本身的高度使探頭接收到反射波的時(shí)間縮短，就表明有車輛通過或存在。超聲波檢測器采用懸掛式安裝，其優(yōu)點(diǎn)首先是不需要破壞路面，也不受路面變形的影響；其次是使用壽命長、可移動(dòng)、架設(shè)方便。不足之處是其檢測范圍呈錐形，受車型、車高變化的影響，檢測精度較差。特別是車流嚴(yán)重?fù)頂D的情況下；另外檢測精度易受環(huán)境的影響，尤其是大風(fēng)、暴雨等的影響；探頭下方通過的人或物也會(huì)產(chǎn)生反射22 / 36波，造成誤檢。 熱釋電紅外傳感器熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動(dòng)物發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器。熱釋電效應(yīng)同壓電效應(yīng)類似，是指由于溫度的變化而引起晶體表面荷電的現(xiàn)象。熱釋電傳感器是對溫度敏感的傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個(gè)表面做成電極，在傳感器監(jiān)測范圍內(nèi)溫度有 ΔT 的變化時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上會(huì)產(chǎn)生電荷 ΔQ，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱的電壓 ΔV。由于它的輸出阻抗極高，在傳感器中有一個(gè)場效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷 ΔQ 會(huì)被空氣中的離子所結(jié)合而消失，即當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)，ΔT=0，則傳感器無輸出。當(dāng)人體進(jìn)入檢測區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生 ΔT，則有 ΔT 輸出；若人體進(jìn)入檢測區(qū)后不動(dòng)，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出了。圖 39 采用市面上流行的熱釋電紅外傳感器來進(jìn)行車輛計(jì)數(shù)，該傳感器技術(shù)已經(jīng)成熟。且每個(gè)路口只需要一個(gè)傳感器即可故本設(shè)計(jì)采用的是市面上流行的熱釋電紅外傳感器，圖 39 熱釋電紅外傳感器在十字路口的上方分別各安裝一個(gè)熱釋電紅外傳感器來對車輛進(jìn)行計(jì)數(shù)，車輛計(jì)數(shù)采用中斷方式，因?yàn)闁|、西、南、北方向有四個(gè)傳感器即需要四個(gè)中斷口，所以對外部中斷 INT0 擴(kuò)展 EI1~EI4 四個(gè)中斷源。它們通過邏輯或非的關(guān)系接到 AT89S52 單片機(jī)的INT0 引腳上，當(dāng) EI0~EI4 四個(gè)外部中斷源的其中之一變?yōu)楦唠娖剑聪?CPU 申請中斷時(shí)，INT0 引腳變?yōu)榈碗娖剑ㄖ?CPU 外部有中斷請求，接著 CPU 對 ~ 引腳進(jìn)行查詢以確定到底是哪個(gè)中斷源請求，并轉(zhuǎn)到對應(yīng)的中的中斷服務(wù)程序的入口得知執(zhí)行中斷服務(wù)處理程序。本設(shè)計(jì)擴(kuò)展的 EI1~EI4 的四個(gè)中斷源中， EI1 表示東路口的中斷請求；EI2表示西路口的中斷請求；EI3 表示南路口的中斷請求；EI4 表示北路口的中斷請求。 （圖 323 / 3610 為車輛傳感器計(jì)數(shù)模塊）1 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 8Jun2022 Sheet of File: D:\交交交\交交交交交\ Drawn By:RST9XTAL118XTAL219Vss20 21 22 23 24 25 26 27 28PSEN 29ALE 30EA 31 32 33 34 35 36 37 38 39VCC 40U1AT89S52P20P00P01INT1P34P35P36VCCXTAL1XTAL2VCCP24P25P02P03P04P05P06P07P21P22P23P26P27P37P30VCC1GND3OUT2 AVCC1GND3OUT2 AVCC1GND3OUT2 AVCC1GND3OUT2 AEI1EI2EI3EI4EI1EI2EI3EI4VCCVCCVCCVCCRST123A74F02123A74F02123A74F02 INT0INT0EI1EI2EI3EI4圖 310 車輛計(jì)數(shù)傳感器模塊 紅綠燈電路通過模糊控制器處理過的交通路口車流量信息后，單片機(jī)將處理信號輸出給紅綠燈顯示，以實(shí)現(xiàn)對十字路口的實(shí)時(shí)控制，紅、黃、綠燈接單片機(jī) P2 口，其中red yellowgreen1 代表東、西方向的紅、黃、綠燈；redyellowgreen2 代表南、北方向的紅、黃、綠燈。東、西和南、北的四個(gè)黃燈接在單片機(jī)的 口上，東、西的紅燈接 口，綠燈接 口；南、北的紅燈也接 口，綠燈接 口。如下圖 311 所示：24 / 361 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 11Jun2022 Sheet of File: D:\交交交\交交交交交\ Drawn By:red1yellow1green1red2yellow2VCCP14P15P16P16P15P14圖 311 紅綠燈電路25 / 364 軟件設(shè)計(jì) 一個(gè)完整的系統(tǒng)，不僅包括硬件方面的設(shè)計(jì)，還包括了軟件設(shè)計(jì)，沒有軟件的支持，硬件系統(tǒng)就無法完成相應(yīng)的功能。本次軟件設(shè)計(jì)包括：主程序設(shè)計(jì)、TO 中斷程序設(shè)計(jì)、鍵盤程序設(shè)計(jì)、顯示子程序設(shè)計(jì)、模糊推理查表子程序設(shè)計(jì)、車流量檢測處理子程序設(shè)計(jì)。 主程序設(shè)計(jì)主程序主要完成的是對整個(gè)系統(tǒng)的初始化，其中包括對堆棧初始化、相關(guān)單元初始化、定時(shí)器 T0 初始化、8279 初始化、顯示初始化、中斷 INT0 和 INT1 初始化。主程序流程如圖 41 所示：圖 41 主程序流程圖開中斷堆棧初始化相關(guān)單元初始化定時(shí)器 T0 初始化中斷INT0、INT1初始化顯示初始化8279 初始化主程序開始等待中斷26 / 36 T0 中斷程序設(shè)計(jì)定時(shí)器 T0 的定時(shí)時(shí)間設(shè)為 50ms，定時(shí)器 T0 工作在方式 1，則計(jì)數(shù)初值 X 的計(jì)算方法如下：（ 65536X） *2us=50000us解得 X=6553625000=40536=09D58H。因此，定時(shí)器初值 TH0=09DH， TL0=58H。故定時(shí)器 T0 每 50ms 溢出一次，當(dāng)溢出 20 次時(shí)，表示 1s 到了，則顯示單元減 1。T0 中斷程序流程圖如圖 42 所示：圖 42 中斷程序流程圖27 / 36 鍵盤中斷程序設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)使用了三個(gè)按鍵 KKK3，按下 K1 時(shí)調(diào)用設(shè)定好的紅綠燈時(shí)間程序；按下 K2 時(shí)東、西方向的綠燈亮，南、北方向的紅燈亮即東、西通行，南、北禁止；按下K3 時(shí)南、北方向的綠燈亮，東、西方向的紅燈亮即南、北通行，東、西禁止。程序流程圖如圖 43 所示：圖 43 鍵盤中斷程序流程圖 顯示子程序設(shè)計(jì)十字路口的顯示的是紅燈、綠燈或黃燈的時(shí)間倒計(jì)時(shí)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)中用到了可編程鍵盤顯示芯片 8279，所以軟件的顯示子程序所用的是 8279 顯示。其流程圖如圖 44 所示：28 / 36圖 44 顯示子程序流程圖29 / 36 模糊推理查表子程序設(shè)計(jì)圖 45 模糊推理查表程序流程圖30 / 36 車流量檢測處理子程序設(shè)計(jì) 車流量檢測是進(jìn)行模糊處理的基礎(chǔ)，傳感器將檢測到的信號以脈沖的形式發(fā)給單片機(jī)。本設(shè)計(jì)采用中斷來對脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，由于需要四個(gè)中斷源，所以對 INT0 進(jìn)行了擴(kuò)展。EI1~EI4 分別為東、西、南、北四個(gè)路口的擴(kuò)展中斷源，并為其在單片機(jī)內(nèi)對應(yīng)開辟了四個(gè)計(jì)數(shù)單元，分別為 30H、31H、32H、33H。當(dāng)某一路口有中斷請求時(shí)則其對應(yīng)單元的內(nèi)容值加 1，并在計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)清零。程序流程圖如 46 圖所示：圖 46 車流量檢測流程圖31 / 36結(jié) 論 本設(shè)計(jì)在總結(jié)交通警察經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過傳感器對車流信息的檢測，并對檢測信息模糊化、模糊推理再清晰化后來控制十字路口紅綠燈的信號配時(shí)。實(shí)現(xiàn)了對十字路口的模糊控制，從而達(dá)到了實(shí)時(shí)控制交通路口的目的。 本設(shè)計(jì)采用模糊控制方法來設(shè)計(jì)交通燈實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。以單片機(jī)為處理核心，采用熱釋電紅外傳感器進(jìn)行車輛計(jì)數(shù)、8279 接口芯片等外圍電路，用軟件編程的方法實(shí)現(xiàn)對車輛信息的模糊處理控制。本設(shè)計(jì)配置了鍵盤來對應(yīng)急情況進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了人及對話功能。實(shí)踐表明，采用這種方法設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)可進(jìn)一步提高路網(wǎng)的通行能力，減少路口延誤時(shí)間和停車次數(shù)，對高度非線性的、隨機(jī)的十字路口車流量的控制更加精確，并取得了更高的經(jīng)濟(jì)效益。模糊控制交通器以其獨(dú)具的優(yōu)點(diǎn)在十字交通路口控制領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)的模糊控制交通器雖然具有很大的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著不足：本設(shè)計(jì)的控制器只針對城市單交叉路口的控制，而在城市十字路口相對集中的路段，模糊控制交通器只能各司其職，不能協(xié)調(diào)控制城市交通。完善的方向：以本設(shè)計(jì)的模糊控制交通器為基礎(chǔ)，用上位機(jī)來指揮各路口的控制器，使整個(gè)城市交通構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的模糊控制交通器的模糊子集隸屬度函數(shù)是預(yù)先根據(jù)交通警察的經(jīng)驗(yàn)確定，其控制效果很理想，相對于目前我國大多數(shù)交通路口所使用的定時(shí)控制具有相當(dāng)大的優(yōu)勢。本設(shè)計(jì)還可以進(jìn)一步擴(kuò)展，使其作為下位機(jī)，通過軟件編程實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信，使上位機(jī)能夠綜合附近的十字路口信息，以實(shí)現(xiàn)對整個(gè)交通系統(tǒng)的優(yōu)化控制，達(dá)到“和諧”交通。在未來的交通系統(tǒng)中，模糊控制交通器將占主導(dǎo)地位。32 / 36參考文獻(xiàn)[1] 王曉薇、王慧 .基于 GA 的交叉路口自適應(yīng)模糊控制器設(shè)計(jì)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版) ，第 22 卷第 4 期 [2] 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