1、毕业论文文献综述 电子信息工程 交通灯控制系统的设计 摘要： 由于 城市 交通的各种矛盾不断出现，人们总是尽可能地把各个历史阶段当时的最新科技成果应用到交通自动控制中来，从而促进了交通 灯 自动控制技术的不断发展。 关键字： 交通灯控制系统；城市交通 引言 近年来， 目前城市交通控制研究的新发展主要体现在城市交通网络的各个方面 ： 区域交通信号灯和城市快速公路匝道口的新的控制方法上 ， 实现区域和快速公路的集成控制 ;采用动态路由导航与交通网络控制结合 :以实现先进车辆控制系统 AvcS 为主的智能交通系统 (ITS);以实现先进交通管 理系统 ATMS和先进驾驶员信息系统 ATIS为主的城市
2、多智能体交通控制系统 ;以及一些辅助的交通策略如道路自动计费、公共交通优先等。 可以说，在近百年的发展中，道路交通信号控制系统经历了无感应控制到有感应控制、手动控制到自动控制再到智能控制、单点控制 (点控 )到干线控制 (线控 )再到区域控制和网络控制 (面控 )的过程 1。 交通灯的历史 早在 1850 年，城市交叉口处不断增长的交通就引发了人们对安全和拥堵的关注。世界上第一台交通自动信号灯的诞生，拉开了城市交通控制的序幕， 1868 年，英国工程师纳伊特在伦敦威斯特敏斯特 街口安装了一台红绿两色的煤气照明灯，用来控制交叉路口马车的通行，但一次煤气爆炸事故致使这种交通信号灯几乎销声匿迹了近半
3、个世纪。 1914 年美国的克利夫兰、纽约和芝加哥才重新出现了交通信号灯，它们采用电力驱动，与现在意义上的信号灯已经相差无几。 1926 年英国人第一次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号灯，这是城市交通自动控制的起点 2。 进入 20 世纪 80 年代后期，随着城市化进程的加快和汽车的普及，城市交通拥挤、阻塞现象日趋恶化，由此引发的事故、噪声和环境污染己成为日益严重的社会问题，交通问题成为困扰世界各国 的普遍性难题。人们对交通系统的规模复杂性和开放性特征有了更深一层的认识，并开始意识到单独考虑车辆或道路方面很难从根本上解决交通拥挤现象，只有把路口交通流运行与信号控制的藕合作用综合考虑，且赋
4、以现代的各种高新技术方可彻底消除有关问题。于是，智能交通系统 (ITS)应运而生，并得到迅猛发展。除在技术和功能上得到增强和完善的 SCOOT 和 SCATS 以外， STREAM、ITACA、 MOTION、 RT-TRACS、 SURFZ000、 PRODYN和 UTOPIA 等新一代城市交通控制系统相继推出并投入应用 3。 下面是几种交 通灯控制系统的设计方案： 一基于 EDA的交通控制系统 该系统通过外部输入信号可方便地设定交通灯的延迟时间 ,使交通灯控制数字电路设计得到了优化 ,提高了系统的灵活性、可靠性和可扩展性。硬件描述语言可以实现综合 , 优化 , 仿真与验证 ,直到生成器件
5、, 且与硬件电路很相似 , 是一个数字电路和系统的描述、建模、综合的工业标准 , 设计起来方便 , 所以采用硬件描述语言来实现中央控制器、逻辑判断器、红、黄、绿灯显示环节功能设计 ,系统框图如图 1所示 4 5。 图 1 交通控制系统框图 本设计由于采用自顶向下法设计交通 灯控制器 ,合理地处理灯时分配 , 分频 , 控制显示与编码的相互关系 ,采用 VHDL 语言层次化和模块化的设计方法 ,减少了设计芯片的数量、减少系统开发周期 , 降低了功耗 , 可以通过改变程序或着外部输入来控制交通灯。此设计是基于硬件描述语言 VHDL,借助可编程器件完成的数字系统的设计 ,显示了可编程器件的广阔前景
6、,加之工艺的改进 ,可编程逻辑器件的集成度和速度将进一步提高 , 性能将进一步完善 6。 二 基于单片机控制的交通控制系统 图 2 系统组成 本系统是基于新型交通规则的由单片机控制的可编程的交通灯控制系统 。 系统能够根据新型交通规则 ， 自行控制交通灯的依次亮灭 ， 可以通过键盘设定交通灯的亮灭时间 ， 还能及时处理突然发生的紧急情况 ， 并且可以在不同时段改变交通灯的信号自动调节车流量 。 系统的控制部分为可编程的单片机控制芯片 ， 可以通过编程改变其运行规则 。 这种采用单片机控制的模块化设计 ， 具有可靠性高 ， 操作简单 ， 功能强大等特点 ， 系统还采用了液晶显示器显示系统运行的状
7、态 ， 具有很强的交互性 7 8。 三 .基于 PLC 的交通控制系统设计 系统主要由车辆探测器 、 PLC、 交通灯等 3 部分组成，如图 1所示 。 该系统具有构成简单，编程容易 ，系统设计和开发周期短，可靠性高，性价比好且安装维护方便等优点 。 特别适合于交通繁忙 、无立交桥的十字路口 9。 图 3 智能控制系统组成 运用 PLC 模糊控制实现的十字路口交通灯智能控制系统在保证系统稳定可靠运行时，能根据不同的交通流量优化信号灯的配时，缓解交通拥挤，提高交通控制效率，从而有效地解决交通流量不均衡 、 不稳定带来的问题 10。 三种方案看来，每一种方案都有它自己的优势，但是我觉得还是第一种的
8、设计发案是最好的 .此方案提高了系统的灵活性和可靠性 ,使交通灯控制数字电路设计得到了优化 。 参考文献： 1 文国伟，城市交通与道路系统规划 M.北京：清华大学出版社 ,2008. 2 徐吉谦 . 交通工程总论 M. 北京 :人民交通出版社， 2008年 . 3 沈奇 . 交通灯控制器的设计及其 CPLD实现 J.电力科学， 2009(11). 4 黄健 ,谭咏梅 .基于 CPLD的交通控制系统设计 J.自动化技术与应用 ,2010,29(6):22 24. 5 张培 ,陈杰 ,苏品刚 . 基于 CPLD的智能多功能交通灯设计 J.苏州市职业大学学报， 2009， 20(3). 6 PCI
9、Industrial Computer Manufacturers Group， PICMG 3.0 Revision 2.0 AdvancedTCA Base SpecificationS, March 2005. 7 韩秀莉 ,姜学思 .基于单片机控制的交通控制系统的研究与设计 J.机械与电子 ,2010,9:9090. 8 窦振中，单片机外围器件使用手册 M.北京航空航天大学出版社， 2003. 9 孙岚 .基于 PLC的交通控制系统设计 J.机电信息， 2010年， 256（ 6）： 10 10. 10 陈琴 .计 算机在交通信号灯智能控制系统设计中的应用 J.中国水运 (理论版 )， 2007(3).
