【正文】 交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門(mén)亟待解決的主要問(wèn)題。本設(shè)計(jì)采用德國(guó)西門(mén)子的S7200系列的CPU226做主機(jī)，配以擴(kuò)展模塊EM222。本論文就城鄉(xiāng)交通燈模擬控制系統(tǒng)的電路原理、設(shè)計(jì)計(jì)算等問(wèn)題來(lái)進(jìn)行具體分析討論。與其他的智能交通系統(tǒng)相比該系統(tǒng)更適應(yīng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，符合目前科技發(fā)展的現(xiàn)狀。 Traffic lights。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就己出現(xiàn)了。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，1914年始安裝于紐約市5號(hào)大街的一座高塔上。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線(xiàn)紅綠燈。紅外線(xiàn)紅綠燈當(dāng)行人踏上對(duì)壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺(jué)到有人要過(guò)馬路。信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于政導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。左右轉(zhuǎn)彎車(chē)輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車(chē)輛和過(guò)人行橫道的行人優(yōu)先通行。目前設(shè)計(jì)智能交通燈的方案有很多，有應(yīng)用CPLD設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制器方法；有應(yīng)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；有應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)的方法，但檢測(cè)車(chē)流量的裝置絕大多數(shù)都利用各種形式的傳感器進(jìn)行檢測(cè)[2]。文獻(xiàn)[4]運(yùn)用超聲測(cè)距原理，就設(shè)計(jì)出一個(gè)以單片機(jī)為控制核心且能根據(jù)實(shí)時(shí)車(chē)流量來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)各路口通行時(shí)間的智能控制系統(tǒng)。筆者認(rèn)為是一種比較好的控制方案。采用單片機(jī)作為核心控制器，組成一個(gè)集車(chē)流量采集、處理、自動(dòng)控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)仿真，系統(tǒng)還能進(jìn)行倒計(jì)時(shí)顯示，車(chē)流量檢測(cè)及調(diào)整，交通違規(guī)處理和緊急處理等功能，但并未真正運(yùn)用到實(shí)際。文獻(xiàn)[7]提出了一種新型的智能交通控制系統(tǒng)——基于單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)。對(duì)各個(gè)方向的車(chē)流量進(jìn)行采集，由控制器單片機(jī)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，求出比值。根據(jù)比值與紅綠燈時(shí)長(zhǎng)的關(guān)系，輸出時(shí)長(zhǎng)控制信號(hào)，使交通燈時(shí)長(zhǎng)可根據(jù)車(chē)流量改變。它面向控制工程、面向用戶(hù)、適應(yīng)工業(yè)環(huán)境、操作方便、可靠性高，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機(jī)器人和CAD/CAM），已成為自動(dòng)化系統(tǒng)的基本裝置[9]。所以文獻(xiàn)[11]就提出一個(gè)應(yīng)用PLC作為交通控制系統(tǒng)的底層控制器的控制方案，PLC得到中心指令和該交叉路實(shí)時(shí)交通流量信息后，利用模糊控制策略進(jìn)行決策，優(yōu)化交叉口信號(hào)燈的配時(shí)，達(dá)到很好的交通控制效果，有效地解決了交通流量不均衡、不穩(wěn)定帶來(lái)的問(wèn)題。加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來(lái)控制行車(chē)。兩車(chē)道應(yīng)采取的措施，譬如，消防車(chē)執(zhí)行緊急任務(wù)通過(guò)時(shí)，兩車(chē)道的車(chē)都應(yīng)停止，讓緊急車(chē)通過(guò)。這樣必然產(chǎn)生如下弊端：當(dāng)某條道路的車(chē)流量很大卻要等待紅燈，而此時(shí)另一條空道或車(chē)流量相對(duì)少得多的道路卻依然按原定時(shí)間亮著碌燈，這種現(xiàn)象是未對(duì)道路的實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控所造成的。而且也浪費(fèi)人力、物力。這種智能交通控制系統(tǒng)能夠根據(jù)車(chē)流量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈的時(shí)間長(zhǎng)度，最大限度地減少十字路口車(chē)輛滯留現(xiàn)象，有效的緩解交通擁擠、實(shí)現(xiàn)交通控制系統(tǒng)的最優(yōu)控制，大大的提高了交通控制系統(tǒng)的效率。智能交通控制系統(tǒng)將具有廣大的應(yīng)用前景。機(jī)動(dòng)車(chē)是否違章、肇事記錄的上傳、存儲(chǔ)和處理；實(shí)現(xiàn)顯示、通信等功能。第2章 交通燈系統(tǒng)控制所涉及的硬件知識(shí)方案 三種控制方式比較目前普遍使用的電氣控制方式主要有：繼電器接目器控制、可編程序控制器控制、單片機(jī)系統(tǒng)控制等單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。使用單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)采用MSC51系列單片機(jī)ATSC51和可編程并行I/O接口芯片8255A為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能很據(jù)實(shí)際車(chē)流量通過(guò)8051芯片的P1口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間。但是編程復(fù)雜，對(duì)環(huán)境的要求較高，出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行調(diào)試不方便，可靠性不高。雖然這種系統(tǒng)也具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)容易、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但這種控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)是采用固定接線(xiàn)方式接線(xiàn)方式，接線(xiàn)多，靈活性差，工作頻率低，觸電易損壞，可靠性差。為與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）相區(qū)別，現(xiàn)在把可編程邏輯控制器簡(jiǎn)稱(chēng)為PLC?？删幊绦蚩刂破骺刂葡到y(tǒng)是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)。它具有根強(qiáng)的抗干擾能為，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。如果采用PLC作為十字路口交通燈控制系統(tǒng)作為控制核心，只需將程序下載到PLC內(nèi)即可。PLC適應(yīng)環(huán)境的能力非常強(qiáng)，抗干擾等方面能力都非常強(qiáng)大。 控制方案總體確定可編程控制器控制技術(shù)與繼電——接觸器控制技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)的異同點(diǎn)：l、勸能強(qiáng)，性能價(jià)格比高在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具休硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。PLC是可編程邏輯控制器，是用軟件來(lái)進(jìn)行邏輯控制的，而繼電器是用硬件結(jié)構(gòu)來(lái)控制的。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性能價(jià)格比。硬件配套齊全，用戶(hù)使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)可編程序控制器產(chǎn)品己經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶(hù)選用?？删幊绦蚩刂破鞯陌惭b接線(xiàn)也很方便，一般用接線(xiàn)端子連接外部接線(xiàn)。可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)單片機(jī)是靠程序的，井且可以修改。而PLC的編程更比單片機(jī)通俗易懂。由干觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線(xiàn)可減少互繼電器控制系統(tǒng)的1/10——1/l00，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電搖、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線(xiàn)工作量大大減少。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。PLC的用戶(hù)程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，通過(guò)PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。編程方法簡(jiǎn)單梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語(yǔ)言，共電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖和單片機(jī)的電氣技術(shù)人員只要花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來(lái)編制用戶(hù)捏序。維修工作量少，維修方便PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。這些郁是繼電器和單片機(jī)無(wú)法比擬的。PLC的配線(xiàn)比繼電器控制系統(tǒng)的配線(xiàn)要少得多，故可以省下大量的配線(xiàn)和附件，減少大量的安裝接線(xiàn)工時(shí)，可以減少大量費(fèi)用。目前大多品牌的PLC內(nèi)部均配有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，通過(guò)編程控制可對(duì)信號(hào)燈實(shí)施全天候無(wú)人化管理。綜合以上優(yōu)點(diǎn)，所以，本設(shè)計(jì)采用可編程序控制器控制系統(tǒng)。當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，系統(tǒng)將停止在初始狀態(tài)，所有信號(hào)燈都熄滅。任何干道上右行燈一直綠，也就是說(shuō)任何干道上的車(chē)總能向右拐。正常循環(huán)控制方式交通燈變化順序表：（1）南北道上交通燈：直行綠燈亮25秒后，閃爍3次（1秒/次），接著黃燈亮，2秒后紅燈亮70秒。（3）東西道上交通燈：直行紅燈亮50秒，綠燈亮25秒后綠燈閃爍3次（1秒/次），接著黃燈亮2秒后紅燈亮90秒。初始化時(shí)（1）—（4）的狀態(tài)同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)南邊車(chē)道直行沒(méi)有車(chē)輛通過(guò)時(shí)，可以讓東邊車(chē)道上的左拐車(chē)輛通過(guò)；南北車(chē)道上都沒(méi)有車(chē)輛通過(guò)時(shí)，將其對(duì)應(yīng)的交通燈都變?yōu)榧t燈，綠燈轉(zhuǎn)向東西邊車(chē)道，讓東西邊車(chē)道通行，以此類(lèi)推。當(dāng)連續(xù)10秒沒(méi)有脈沖信號(hào)時(shí)，PLC就判斷該車(chē)道無(wú)車(chē)輛（車(chē)流量很少），讓其他可以通過(guò)的車(chē)輛通行，并在其對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈上顯示倒計(jì)時(shí)。所以PLC與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)十分相似，也具有中央處理器（CPU）)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）接口、電源等。微處理器是PLC的運(yùn)