当前位置：首页 > 消费电子 > 消费电子

城市交通信号机的硬件设计

时间：2010-11-02 19:09:30

关键字：信号机硬件设计交通信号 BSP

手机看文章

扫描二维码
随时随地手机看文章

[导读]随着国内经济的高速增长，交通系统的发展也越来越受到重视，而采用先进的信息技术、通信技术和控制技术等高新技术开发的智能交通系统可以大幅度提高交通网络的运行效率，减少交通拥堵，扩大了交通的运行效益，提高了经济效益。借鉴先进信号控制机的设计理念，结合我国交通需求的实际需要，以交通工程基本理论为基础，结合当前的微处理器和嵌入式单片机应用技术，对智能交通信号控制系统进行了分析和研究。针对当前交通控制系统中存在的问题，研究了城市智能交通信号控制机。

引言
    伴随着现代高新技术的广泛推广与应用，城市交通信号控制系统呈现出两大发展趋势：
    (1)控制理念的变化；
    (2)人工智能技术的应用。
    智能交通信号控制机主要应用在那些城市交叉口车流量较大、交通流冲突较多和复杂的交叉口与岔道口，以及某些道路路段上对交通流方向控制的地方，以改善交通环境，管理和疏导交通为目标，通过交通信号对道路上交通流量的调节、控制和疏导，以达到维护交通秩序，保障交通安全畅通，减少交通事故的目的。

1 交通信号控制机系统概要
    智能交通控制器机是交通控制算法的执行机构。控制器主机硬件采用了可裁剪的模块化设计方案，软件采用具有很好移植性能的C语言编写，主要以单片机为核心实现十字路口红绿灯的自动控制，主要功能有全自动多时段配时控制，半自动控制、手动换相、附加左转绿灯、人行道通行灯等。

2 交通信号控制器硬件设计
2．1 交通信号机硬件整体
    由图1和图2所示的交通信号机的硬件整体框架图和核心电路整体框架可以看出，核心电路板是以单片机为主，其中包括时钟模块、存储模块、键盘输入模块、防死机模块、方案控制显示电路模块、灯色显示电路模块、时间显示模块。下面对上述模块进行简要说明。

    (1)时钟模块：利用DSl2887芯片与单片机AT89C51进行通信，以实现实时时间钟信息的读取。
    (2)存储模块：使用93C46芯片作为单片机的外部存储器，用于存储配时表信息。
    (3)键盘输入模块：利用74LS244设计键盘输入电路。
    (4)防死机模块：利用74LSl23构成复位电路，防止单片机进入死循环。
2．2 时钟模块的电路设计
    时钟电路完成的主要任务是利用时钟芯片与单片机之间的通信，使单片机获得标准的实时时钟信息。在这里选择DSl2887时钟芯片，此芯片具有自带电池，可以断电存储时钟信息。

    时钟模块电路如图3所示。
    (1)当时钟芯片的片选段CS(13管脚)为低电平有效，单片机可对其进行读写；
    (2)单片机的RD(P3．7，17管脚)低电平向时钟芯片的RD(DS，17管脚)发出读取数据请求，此端口有效说明单片机正在读取时钟数据；
    (3)单片机的WR(P3．6，16管脚)低电平向时钟芯片的WR(15管脚)发出写数据请求，此端口有效说明单片机正在向时钟芯片中写数据；
    (4)单片机的ALE(30管脚)用于访问时钟芯片(AS，14管脚)时输出脉冲来锁存低8位地址；
    (5)时钟Rester(18管脚)接100 kΩ电阻串联接Vcc，另外的一个线直接接在Vcc；
    (6)单片机的P0口与时钟芯片的AD端口进行数据通信，从而获取实时时钟信息。
2．3 存储模块
    在设计电路时为了能较高效率使用单片机的I／O口，使用串行闪存93C46芯片进行存储模块电路的设计。

从图4存储模块电路可以看出：单片机AT89C51利用P3．5口使得93C46芯片的片选信号有效，通过P3．4口进行时钟通信，利用P3．3和P3．2进行数据传输。实现对配时表信息的储存。
2．4 按键电路设计
面板设计共需要9个按键，利用单片机的P0口的分时复用，解决其中8个按键与单片机的连接，剩下的一个键单独接到P1口。在电路设计中使用了74LS244芯片和74LS139芯片，接线图如图5所示。

2．5 交通灯显示模块
如图6所示的交通灯显示电路，使用的控制芯片基本和时间显示模块的相同，使用一片74LS139，两片74LS273；电路依然是通过单片机的P0口输出数据用来控制红绿灯的亮灭，利用74LSl39芯片实现不同时间输出不同相位交通灯控制数据。

2．6 防死机电路
    在交通信号控制系统中，为防止“死机”现象，使系统具有自动恢复能力，在其中设防死机系统，即所谓的“看门狗”，其基本接线图如图7所示。

3 结论和展望
    提出了一种新型交通信号机控制系统的硬件设计方法，根据现代城市中交通信号机的发展状况，并针对交通信号机的整体硬件的要求，给出了交通信号机的各部分硬件构成，来满足城市交通信号控制的需求。
    随着科技的发展和社会交通量的日益增大，还可对该交通信号机系统的硬件部分进行升级和扩展，以满足更高的交通控制的需求。