【摘要】 城市智能交通發(fā)展水平是城市綜合發(fā)展程度的重要指標(biāo)，智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)的引入，在很大程度上改善了城市的交通管理和綜合管理質(zhì)量。本文首先對(duì)智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)進(jìn)行概述，然后具體闡述了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)方法，以期為相關(guān)技術(shù)人員提供參考。

　　【關(guān)鍵詞】 城市 智能交通信號(hào)控制系統(tǒng) 分析

　　現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅速發(fā)展，也促使城市交通向信息化、智能化的方向不斷推進(jìn)。作為實(shí)現(xiàn)城市交通智能化控制和管理的基礎(chǔ)，交通信號(hào)控制系統(tǒng)的智能化發(fā)展是近年來人們關(guān)注的主要方面。目前隨著城市出行率和機(jī)動(dòng)車保有量的大范圍增長(zhǎng)，多變復(fù)雜的交通需求對(duì)交通信號(hào)控制的智能化、適應(yīng)性提出了更嚴(yán)格的要求。
　　一、城市智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)概述
　　智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)是采用高效的現(xiàn)代信息技術(shù)改造傳統(tǒng)的運(yùn)輸系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)分析交通樞紐的實(shí)時(shí)交通流量，在此基礎(chǔ)上利用交通軟件和模型確定恰當(dāng)?shù)慕徊婵诩t綠燈配時(shí)方案，以此高效優(yōu)化整個(gè)交通路網(wǎng)。其特點(diǎn)主要有：（1）兼容性，該系統(tǒng)能夠同時(shí)與相同標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的各種型號(hào)、廠商的交通信號(hào)控制器相連接；（2）實(shí)用性，該系統(tǒng)使用的應(yīng)用軟件、技術(shù)、設(shè)備能夠符合各種城市的交通信號(hào)控制需求，且使用、建設(shè)、維護(hù)都非常簡(jiǎn)便。如現(xiàn)在使用的中文圖形操作和交互界面，友好、直觀，容易操作，能夠及時(shí)提供在線幫助；（3）開放性，該系統(tǒng)使用了互通互聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠滿足于未來各種功能擴(kuò)展；（4）先進(jìn)性，該系統(tǒng)利用了最先進(jìn)的信息技術(shù)和決策系統(tǒng)，并充分考慮未來發(fā)展需要；（5）可靠性，該系統(tǒng)具有容錯(cuò)、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)恢復(fù)、報(bào)警等功能[1]。
　　信號(hào)機(jī)總體上來說包括人機(jī)接口、網(wǎng)絡(luò)通信、中央控制器、RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘、故障檢測(cè)、功率驅(qū)動(dòng)等部分。
　　二、城市智能交通信號(hào)控制硬件系統(tǒng)
　　智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)主要采用模塊化設(shè)計(jì)方式進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，主要由參數(shù)輸入與鍵盤模塊、中央控制器模塊、通訊接口模塊、模擬路口顯示模塊等構(gòu)成。
　　1、參數(shù)輸入與鍵盤模塊
　　此模塊為了使系統(tǒng)及時(shí)顯示運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行時(shí)間倒計(jì)時(shí)等信息，運(yùn)用了八個(gè)七段數(shù)碼管，三個(gè)數(shù)碼管用于倒計(jì)時(shí)裝置，四個(gè)數(shù)碼管用于時(shí)間顯示裝置，另外一個(gè)數(shù)碼管用于倒計(jì)時(shí)和時(shí)間之間的分隔符。其選用具有驅(qū)動(dòng)和鎖存功能的CH454芯片用于掃描鍵盤和驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，其利用I2C總線完成與LPC2378控制器的數(shù)據(jù)交換。由于I2C總線使用較少的信號(hào)線且傳輸質(zhì)量可靠，因此在交通信號(hào)機(jī)的設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用[2]。
　　按照信號(hào)機(jī)功能要求，該模塊分別設(shè)置了減小鍵、復(fù)位鍵、功能鍵、手動(dòng)鍵、增加鍵、翻頁鍵、退格鍵、確認(rèn)鍵八個(gè)主要操作鍵。增加鍵和減小鍵主要用于對(duì)各項(xiàng)功能設(shè)定進(jìn)行切換；退格鍵用于功能設(shè)定的修改；翻頁鍵用于下一功能的設(shè)定；功能鍵完成對(duì)主要功能的設(shè)定；復(fù)位鍵是在信號(hào)機(jī)出現(xiàn)功能紊亂的情況下一鍵恢復(fù)為初始狀態(tài)；手動(dòng)鍵是在緊急狀況下對(duì)信號(hào)燈進(jìn)行手動(dòng)控制。
　　該模塊的主要功能是輸入控制和參數(shù)命令，為信號(hào)機(jī)提供顯示正確的運(yùn)行方案信息，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的人機(jī)交互方式，從而使信號(hào)機(jī)容易操作。
　　2、中央控制器模塊
　　信號(hào)機(jī)的可靠和穩(wěn)定運(yùn)行是決定道路交通質(zhì)量的關(guān)鍵。為了改善信號(hào)機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性及實(shí)現(xiàn)未來的功能擴(kuò)展，現(xiàn)代智能信號(hào)控制系統(tǒng)主要采用了LPC2378微控制器。作為信號(hào)機(jī)的主要控制中心，LPC2378微控制器內(nèi)部裝有58KB的SRAM存儲(chǔ)器、512KB的片內(nèi)Flash和可在72MHz率下運(yùn)行的32位ARM7內(nèi)核。
　　LPC2378微控制器具有較多的外圍功能模塊，能夠支持實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)完成實(shí)時(shí)控制，在低能耗、低成本、多功能的計(jì)算密集型應(yīng)用基礎(chǔ)上發(fā)展了單芯片級(jí)的設(shè)計(jì)方案，是一種高性價(jià)比的微處理器。LPC2378優(yōu)良的特點(diǎn)使其在交通信號(hào)控制中表現(xiàn)出極高的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，不僅有效保證了信號(hào)機(jī)的性能，還有利于未來系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。
　　3、通訊接口模塊
　　通信模塊主要完成與系統(tǒng)上位機(jī)的雙向通訊工作，其主要采用以局域網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的通訊方式，利用管線接口完成與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸和共享。
　　通訊模塊內(nèi)部擁有一個(gè)多功能的以太網(wǎng)MAC控制器，該控制可以利用告訴的DMA硬件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的優(yōu)化。利用媒體獨(dú)立接口管理串行總線將使用RMIII的片外以太網(wǎng)與以太網(wǎng)模塊進(jìn)行連接，通過相關(guān)電路和物理層接口芯片就可以完成通信功能。現(xiàn)代通訊接口模塊中主要采用DM9161A以太網(wǎng)收發(fā)器，其具有成本低、功耗低、波形穩(wěn)定等特點(diǎn)。RJ45采用網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器與DM9161A進(jìn)行連接，網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器具有隔離高電壓、抑制雜波、修復(fù)波形、傳輸信號(hào)、匹配阻抗等作用。
　　4、模擬路口燈顯示模塊
　　為了便于信號(hào)機(jī)工作狀態(tài)的顯示和調(diào)試、設(shè)置參數(shù)，模擬路口燈顯示模塊主要采用了CH423芯片對(duì)LED指示燈進(jìn)行動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。CH423內(nèi)部安置電流驅(qū)動(dòng)電路，能夠?qū)?5只以上的LED發(fā)光管進(jìn)行靜態(tài)驅(qū)動(dòng)；設(shè)有18個(gè)開漏輸出引腳，能夠?yàn)檩斎腚娖阶兓�中斷提供支持�?br /> 　　三、城市智能交通信號(hào)控制軟件系統(tǒng)
　　城市智能交通信號(hào)控制軟件系統(tǒng)主要包括路口編輯、顯示界面和通信連接三個(gè)部分。（1）路口編輯。利用路口編輯界面可以在實(shí)際路口狀況修改出口車道數(shù)、十字形和T字形交叉口類別、機(jī)動(dòng)車道的功能（包括直左、三向、直行、右轉(zhuǎn)、左右、直右、左轉(zhuǎn)等）、交叉口的名稱等。（2）通信連接。①數(shù)據(jù)接收。當(dāng)上位機(jī)接受到數(shù)據(jù)時(shí)，，會(huì)根據(jù)定時(shí)器設(shè)定時(shí)間的不同方式讀取數(shù)據(jù)，讀取一次數(shù)據(jù)的周期在1秒中以內(nèi)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入連接狀態(tài)時(shí)，端口就開始進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，此時(shí)如果篩選到true的發(fā)送標(biāo)志，則中斷數(shù)據(jù)讀取工作，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。②數(shù)據(jù)發(fā)送。利用數(shù)據(jù)發(fā)送功能，可以把上位機(jī)完成的對(duì)運(yùn)行方案的修改信息及時(shí)傳輸?shù)叫盘?hào)機(jī)中。數(shù)據(jù)方案的修改主要通過優(yōu)化方案和設(shè)置方案的過程實(shí)現(xiàn)。在通信機(jī)制的傳輸中，將數(shù)據(jù)發(fā)送設(shè)定在true的發(fā)送位置，上位機(jī)就會(huì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫盘?hào)機(jī)中。數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，發(fā)送位置會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為false，這樣就實(shí)現(xiàn)了一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹芷赱4]。（3）顯示界面。顯示界面的主要功能是盡量直觀詳盡的顯示信號(hào)機(jī)的不同控制方式和運(yùn)行狀態(tài)，以幫助操作者熟悉和了解路口信號(hào)機(jī)的狀態(tài)。其顯示內(nèi)容主要包括兩方面：①主界面。在主界面打開后，其可以按照不同區(qū)域狀況顯示不同的區(qū)域地圖，所有已建成的路口都會(huì)在地圖上顯示。通過單擊相應(yīng)的的左鍵，可以進(jìn)入不同的子界面，也可以在地圖上刪除或添加路口，并將路口信息動(dòng)態(tài)保存到固定的文件夾中，確保再次啟動(dòng)時(shí)信息數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。②子界面。子界面的左半部分用于倒計(jì)時(shí)和系統(tǒng)參數(shù)顯示。倒計(jì)時(shí)部分用于顯示信號(hào)機(jī)向上位機(jī)發(fā)送的每一次倒計(jì)時(shí)信息，同時(shí)還可以顯示目前運(yùn)行的方案號(hào)信息。系統(tǒng)參數(shù)按鈕用于獲得信號(hào)機(jī)的相位信息、系統(tǒng)參數(shù)和時(shí)段表信息。子界面的右半部分用于路口狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示。其采用局部重繪機(jī)制，對(duì)信號(hào)燈方案中間部分發(fā)生變化的情況進(jìn)行重繪，而不對(duì)其他部分進(jìn)行重繪，以此防止由于界面重繪造成界面閃爍問題。
　　四、結(jié)束語
　　城市智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)是智能交通領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容之一，在其他交通系統(tǒng)的共同配合下，其能夠提供城市交通的信息化、數(shù)字化和智能化管理，從而有效克服城市交通擁擠問題。智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)于改善交通控制精度和效率、不斷提高路網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量具有重要意義。