交通信号灯的智能转换控制

2016-08-31改造者

中国科技信息 2016年1期

改造者：赵　真

交通信号灯的智能转换控制

改造者：赵真

为了提高十字路口车辆通行效率，在十字路口交通灯原有功能基础上，利用车流量信息采集装置，将各方向路口车流量信息通过ADC0809转换器反映到MCS-51单片机控制系统中，建立车流量数据分析模型。经实验验证，实现了交通灯各方向开通时间的合理分配，为十字路口交通灯系统提供了一种可行方案。

交通灯广泛应用于十字路口车辆通行控制系统。随着社会发展，汽车普遍成为了代步工具，道路车辆大量增多，导致交通拥堵情况时有发生。常见的交通灯红、绿信号灯控制装置中，红、绿灯的转换时间是固定的，在各方向车流量不均等条件下，固定时间式信号灯转换不符合实际交通状况要求，造成十字路口车辆通行效率不高。本文提出以MCS-51单片机为交通灯控制系统，利用车辆信息采集装置对个路口方向车流量信息进行采集，通过ADC0809转换器将信号采集信息进行转换并反映到控制系统，控制系统通过分析采集数据对十字路口交通灯红、绿信号灯转换时间进分配，提高十字路口车辆通行效率。

交通灯硬件设计

信号采集系统设计

车流量信息采集装置应用光学传感器对东西及南北方向的车辆信息进行采集，计算各方向车辆数目信息。车流量信息采集装置结构图如图1所示。

基于光学原理，将各方向车流量拍照信息投递到密闭空间的光电池上产生光感画面。光电池由于拍摄画面的光强信息产生电势变化。当某一路口方向车辆较少时，拍摄画面场景比较简易，产生的电势越强；当车辆较多时，拍摄画面相对复杂，对应产生的电势较弱。车辆信息采集装置对东西方向车流量采样记为m，南北方向车流量采样记为n，采样数据m与n同电势信息对应成反比。

同一路况场景在不同天气条件下拍摄复杂程度也有很大差异，本文中采集电势信息只参照两方向中数据间m与n的比值，天气环境对数据的分析情况不产生较大影响。

图1　车流量信息采集装置结构图

传输信号转换系统设计

车流量信息采集装置输出的是模拟信号，对于单片机控制系统接受的是数字信号，通过设计采集信号转换，实现采集信号传输。本文中采用ADC0809转换器完成数据转换功能。

ADC0809是通过顺序比对的方法实现A/D转换，该芯片内包含锁存器，8个转换引脚对一个模拟量进行转换，完成1次转换的时间为100us，输出端具有TTL三态锁存器控制的锁存功能，能够直接与单片机数据总线连接，实现对模拟数据的转换。

在模拟信号转换过程中，为了保证单片机采集信号频率与转换器频率的一致，防止转换数据丢失，采用了软件延时功能。选用8031芯片，芯片工作频率为6MHz。通过分析主频频率得到机器周期，即得到每条指令的周期数。数据信息采集转换连接电路，如图2所示。

图2　8031与ADC0809连接图

图3　控制流程图

交通信号灯控制方案

车流量信息采集装置在对每次红、绿信号灯转换前2.5秒进行采样，对下一次红、绿灯转换时间进行控制。根据采样比值信息，把各路口车流量状态分为3类：m方向大于n方向、m方向小于n方向和m与n方向均等。同时对于不均等状态又划分了6个不均等程度环节，分别为比值1.1、1.2、1.3、1.4、1.5及大于1.5等级，进行路口红、绿灯转换时间分配。控制流程如图3所示。

实验结果分析

如表1所示，在不同方向路口安排停放车辆装置，通过拍照实现对路口车况数据信息采集。对路口车辆通行数量比例进行增减变化，红、绿灯转换时间均能完成以上不同路口车流量比例配合，验证了该系统对十字路口各方向通行时间的合理配置，为提高十字路口车辆通行效率提供了有效方案。

表1　交通灯实验转换时间表

结语

为了提高十字路口车辆通行效率，设计了一种通过车流量信息采集装置对各路口车流量状况进行采集，对采样数据进行比对分析，得到各路口车辆数目信息，通过单片机控制系统，对各路口红、绿交通信号灯交替时间进行合理分配，提高路口车辆通行效率。试验结果表明，该系统能够实现对不同路口车辆信息的准确采集及交通信号交替时间合理分配，为改善交通状况提供了一种有效方案。