【正文】 時(shí)鐘發(fā)生電路時(shí)序圖從圖5中可以看出，當(dāng)外部信號(hào)發(fā)生器提供了1kHZ的時(shí)鐘信號(hào)后，系統(tǒng)輸出信號(hào)ena_scan就將時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行了4分頻。 圖4 時(shí)鐘發(fā)生電路模塊圖系統(tǒng)輸入信號(hào)：clk：由外部信號(hào)發(fā)生器提供1kHZ的時(shí)鐘信號(hào)；reset：系統(tǒng)內(nèi)部自復(fù)位信號(hào)。因此，為了避免意外事件的發(fā)生，電路必須給出一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘（clock）才能讓系統(tǒng)正常的工作。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)完畢，倒計(jì)時(shí)控制器就會(huì)負(fù)責(zé)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)送給紅綠燈信號(hào)控制電路進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)，之后循環(huán)這一過程。接收到時(shí)鐘信號(hào)的紅綠燈信號(hào)控制電路開始工作，并將產(chǎn)生的重新計(jì)數(shù)的輸出使能控制信號(hào)發(fā)送給計(jì)數(shù)秒數(shù)選擇電路和倒計(jì)時(shí)控制電路，同時(shí)還會(huì)將目前電路產(chǎn)生的狀態(tài)信號(hào)發(fā)送給前者。其中包括：(1) 時(shí)鐘發(fā)生電路；(2) 計(jì)數(shù)秒數(shù)選擇電路；(3) 倒計(jì)時(shí)控制電路；(4) 紅綠燈信號(hào)控制電路。（2）參數(shù)化的概念：針對(duì)不同時(shí)段的交通流量，可以調(diào)整紅綠燈電路（增加或者減少電路的計(jì)數(shù)時(shí)間），以增加程序的靈活性。軟件方面包括：（1）電路合成模塊的概念：將交通燈信號(hào)系統(tǒng)劃分成若干個(gè)小電路，編寫每一個(gè)模塊的VHDL程序代碼，并將各個(gè)小電路相連接。利用硬件描述語言來設(shè)計(jì)電路，使探測(cè)各種設(shè)計(jì)方案變成一件很容易的事，因?yàn)橹恍枰獙?duì)描述語言進(jìn)行修改，這比更改電路原理圖要容易實(shí)現(xiàn)得多。其次，這次設(shè)計(jì)選用VHDL硬件描述語言的優(yōu)勢(shì)就在于傳統(tǒng)的用原理圖設(shè)計(jì)電路的方法具有直觀形象的優(yōu)點(diǎn)，但如果所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的規(guī)模比較大，或者設(shè)計(jì)軟件不能提供設(shè)計(jì)者所需的庫單元時(shí)，這種方法就顯得很受限制了。VHDL的英文全稱是VHSIC（Very High Speed Integrated Circuit）Hardware Description Language。第四章 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 交通系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)交通系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢(shì)就是要提高通行能力，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，開展智能化運(yùn)輸和環(huán)保專項(xiàng)技術(shù)的研究，并且要做到以人為本，重點(diǎn)開展交通安全技術(shù)的研究，在這個(gè)過程中要確定經(jīng)濟(jì)合理的目標(biāo)，促進(jìn)新材料的廣泛應(yīng)用和開發(fā)。： 南北方向程序梯形圖(a) 續(xù)圖（b） (b) ： 東西方向程序梯形圖(a) 續(xù)圖（b） (b) 數(shù)碼管的PLC外部連線圖對(duì)于數(shù)碼管的連線，南北向、東西向的兩組數(shù)碼管的各接頭依次接在PLC輸出端的Y020Y056口上，另一端再并上一個(gè)24V的直流電源后接入PLC的接地端COM1，： 數(shù)碼管的PLC外部連線 本章小結(jié)本章研究了信號(hào)燈的具體配置、時(shí)序要求、端口分配、梯形圖程序的設(shè)計(jì)以及PLC外部連線；對(duì)于數(shù)碼管顯示，主要研究了數(shù)碼管的顯示原理、控制程序和外部連線等問題，己完成了交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大部分。開始時(shí)，南北直行綠、南北直行黃、南北直行紅、東西直行綠、東西直行黃、東西直行紅分別在其電路接通時(shí)發(fā)送給顯示電路一個(gè)脈沖信號(hào)，同時(shí)中間繼電器M8013每隔1s發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)。對(duì)于某一組數(shù)碼管，又分為了個(gè)位數(shù)字顯示和十位顯示，對(duì)于該組數(shù)碼管，又分別顯示直行、左轉(zhuǎn)時(shí)兩個(gè)燈切換之間的時(shí)間。本節(jié)將就如何實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示及數(shù)碼管的外部接線作詳細(xì)介紹。： 南北方向程序梯形圖(a) 續(xù)圖（b） (b) 信號(hào)燈的PLC外部連線圖信號(hào)燈的PLC外部連線較為簡(jiǎn)便，信號(hào)燈輸出一端直接接PLC的輸出端，另一端在并上一個(gè)24V的直流電源后接入PLC的接地端COM1。對(duì)于人行道信號(hào)燈，本設(shè)計(jì)能過采用直行及左轉(zhuǎn)紅、黃、綠燈的常開及常閉開關(guān)直接控制其紅燈和綠燈的通路，也大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，符合設(shè)計(jì)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性等要求。對(duì)于左轉(zhuǎn)紅燈，本設(shè)計(jì)采用左轉(zhuǎn)紅燈通路上串入左轉(zhuǎn)綠燈和左轉(zhuǎn)黃燈的常閉開關(guān)控制的方法，既可以簡(jiǎn)單地對(duì)左轉(zhuǎn)紅燈進(jìn)行控制，同時(shí)還保證了紅燈和綠燈不會(huì)同時(shí)亮，提高了系統(tǒng)安全性。15s后啟動(dòng)左轉(zhuǎn)黃燈并斷開左轉(zhuǎn)綠燈通路，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T4。5s后T1動(dòng)作，接通直行紅燈，斷開直行黃燈通路，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T2。數(shù)碼管輸出的I/： 數(shù)碼管輸出的I/O端口分配南北組數(shù)碼管個(gè)位aY020東西組數(shù)碼管個(gè)位aY040bY021bY041cY022cY042dY023dY043eY024eY044fY025fY045gY026gY046南北組數(shù)碼管十位aY030東西組數(shù)碼管十位aY050bY031bY051cY032cY052dY033dY053eY034eY054fY035fY055gY036gY056 程序梯形圖本設(shè)計(jì)的梯形圖設(shè)計(jì)力求簡(jiǎn)單、高效，在完成設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，盡量簡(jiǎn)化系統(tǒng)，充分利用系統(tǒng)資源。信號(hào)燈輸出的I/： 信號(hào)燈輸出的I/O端口分配南北直行綠燈Y000東西直行綠燈Y010南北直行黃燈Y001東西直行黃燈Y011南北直行紅燈Y002東西直行紅燈Y012南北左轉(zhuǎn)綠燈Y003東西左轉(zhuǎn)紅燈Y013南北左轉(zhuǎn)黃燈Y004東西左轉(zhuǎn)綠燈Y014南北左轉(zhuǎn)紅燈Y005東西左轉(zhuǎn)黃燈Y015南北人行綠燈Y006東西人行綠燈Y016南北人行紅燈Y007東西人行紅燈Y017本設(shè)計(jì)中四個(gè)方向數(shù)碼管共設(shè)置了四組，南北方向和東西方向各兩組，每一方向的兩組數(shù)碼管顯示均相同。對(duì)于南北方向上某一行車方向的信號(hào)燈輸出，本設(shè)計(jì)共設(shè)置了三組信號(hào)燈，其中兩組車輛信號(hào)燈，分為直行紅、黃、綠燈和左轉(zhuǎn)紅、黃、綠燈，另外一組是人行道上的紅綠燈。PLC上的外部輸入控制按鈕總共分為6個(gè)，分別是系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕、系統(tǒng)停止按鈕、南北無線手動(dòng)強(qiáng)通啟動(dòng)按鈕、南北無線手動(dòng)強(qiáng)通停止按鈕、東西手動(dòng)強(qiáng)通啟動(dòng)按鈕、東西手動(dòng)強(qiáng)通停止按鈕。而本設(shè)計(jì)中的輸入輸出點(diǎn)數(shù)共為52點(diǎn)，均在PLC的基本輸入輸出點(diǎn)數(shù)范圍之內(nèi)，所以無需進(jìn)行I/O擴(kuò)展，在設(shè)計(jì)時(shí)只需賦與其不同的端口地址即可。對(duì)于東西側(cè)人行道紅綠燈，各自以綠燈（60s） 紅燈（60s）依次循環(huán)，并且與直行方向與左轉(zhuǎn)方向綠燈狀態(tài)相反。對(duì)于東西直行紅黃綠燈，該組信號(hào)燈的3個(gè)燈以紅燈（60s） 綠燈(35s) 黃燈（5s） 紅燈（20s）依次循環(huán)。即對(duì)于某一車道，當(dāng)直行及左轉(zhuǎn)紅燈均亮?xí)r該側(cè)的人行道綠燈才亮，當(dāng)任一直行或左轉(zhuǎn)綠燈亮?xí)r該人行道都顯示為紅燈亮。對(duì)于左轉(zhuǎn)紅黃綠燈，該組信號(hào)燈的3個(gè)燈以紅燈（40s） 綠燈（15s） 黃燈(5s) 紅燈（60s）依次循環(huán)。本文采用的是以120s為周期。 工作時(shí)序圖1．南北方向?qū)τ谠摲较?，信?hào)燈配置為左轉(zhuǎn)紅黃綠燈和直行紅黃綠燈以及人行道紅綠燈各兩組。 第3章 信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 信號(hào)燈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本文以十字路口信號(hào)燈的PLC控制為主進(jìn)行研究。可以說，城市道路智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)是城市道路交通管理隨著信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)迅猛發(fā)展的綜合產(chǎn)物。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，交互式控制策略使信號(hào)控制由感控到誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)了真正的智能，交通信號(hào)控制系統(tǒng)不僅可以檢測(cè)到車流量等交通信息參數(shù)，調(diào)控路口綠信號(hào)配比，變化交通限行、禁行等指路標(biāo)志，還可以根據(jù)系統(tǒng)聯(lián)接的數(shù)據(jù)庫完成與交通參與者之間的信息交換，向交通參與者顯示道路交通信息、停車場(chǎng)信息，提供給交通參與者合理的行駛線路，以達(dá)到均衡道路交通負(fù)荷的主動(dòng)的控制策略。 智能交通信號(hào)控制的核心智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)的核心是控制模型算法軟件，是貫穿規(guī)劃設(shè)計(jì)在內(nèi)的信號(hào)控制策略的管理平臺(tái)，體現(xiàn)著交通管理者的控制思想，它包括信號(hào)控制系統(tǒng)將起到的作用和地位。有效綠燈時(shí)間:是指被有效利用的實(shí)際車輛通行時(shí)間。飽和流量:是衡量路口交通流施放能力的重要參數(shù)，通常是指一個(gè)綠燈時(shí)間內(nèi)的連續(xù)通過路口的最大車流量。由時(shí)距圖可以看出，BZ和B4均表示路口2信號(hào)和路口3信號(hào)之間的相對(duì)相位差，只是因選定行車方向不同而具有不同的數(shù)值。當(dāng)車輛由路口4沿道路駛向路口1時(shí)，B3是路口3信號(hào)和路口4信號(hào)當(dāng)相對(duì)相位差。當(dāng)車輛由路口1沿道路駛向路口4時(shí)，Bl是路口2信號(hào)和路口1信號(hào)的相對(duì)相位差。圖24 時(shí)距圖以第1個(gè)交叉口的信號(hào)為基準(zhǔn)，則圖中的Al、AA3分別為交叉口4的信號(hào)的絕對(duì)相位差。車輛行使方向任意相鄰路口的協(xié)調(diào)相位起始時(shí)刻的最小時(shí)間差，稱為相對(duì)相位差。這里稱時(shí)間對(duì)“錯(cuò)開”為相位差。相位差相位差:具有相同周期長(zhǎng)的相關(guān)路口，在同方向上的兩個(gè)相關(guān)相位的啟動(dòng)時(shí)間差，稱為相位差。然而，若交通流的需求過高，堵塞現(xiàn)象將成為不可避免的，信號(hào)周期長(zhǎng)度的選取應(yīng)根據(jù)某種優(yōu)化性能指標(biāo)選擇。正確的周期時(shí)長(zhǎng)應(yīng)該是，每一個(gè)相位的綠燈時(shí)間剛好使該相位各入口處等待車隊(duì)放行完畢。最長(zhǎng)周期長(zhǎng)度一般不超過120秒。它是決定點(diǎn)控制定時(shí)信號(hào)交通效益的關(guān)鍵控制參數(shù)，用C表示。其中主控中心包括操作平臺(tái)、交互式數(shù)據(jù)庫、效益指標(biāo)優(yōu)化模型、數(shù)據(jù)(圖像)分析處理等。國(guó)內(nèi)外各大中城市己有的交通信號(hào)控制系統(tǒng)就是根據(jù)不同環(huán)境條件，基于各自城市道路的規(guī)劃和發(fā)展水平建立起來的。 城市道路智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)是城市道路交通管理系統(tǒng)中對(duì)交叉路口、行人過街，以及環(huán)路出入口采用信號(hào)控制的子系統(tǒng)。有些城市還部分地實(shí)現(xiàn)了交替信號(hào)的線或面的聯(lián)動(dòng)控制，在這樣的系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)充當(dāng)了主控機(jī)和監(jiān)視器的角色。周期中的某些相位是可以任意選擇使用的，當(dāng)檢測(cè)器未測(cè)出交通量時(shí)，該時(shí)