ARM智能交通信號燈系統

　　目前，國內交通信號燈普遍采用定周期程控技術，即主要靠經驗和以往統計數據確定紅綠燈亮滅時間。要實現道路交通的智能化，就要引入變周期交通信號燈控制技術，實時檢測路口的交通流量以及擁塞量等數據，根據規則動態地調節信號燈，獲得更加滿意的通行率。

　　本文提出了一種具有分布式特征的交通信號燈控制系統設計方案，它利用RFID技術提高路況信息的收集精度， 利用電流環遠距離傳輸方式，并且應用人工智能理論使得系統具有更強的自適應性和可擴充性。

　　1 系統功能與整體結構設計

　　從功能特點來看，智能交通信號燈系統應具有時間固定模式、時間設定模式、時間感應模式、現場遙控模式、遠程控制模式等信號控制模式；可以進行日期、時間設定、分時段時間設定、感應參數設定、周期時間、相位差和綠信比等參數設定；可以進行系統自檢、綠沖突檢測、燈故障檢測、線路故障檢測；具有強大的輸入/輸出功能，可實現對路口的不同相位燈控輸出和檢測功能。此外，系統提供友好的人機界面，用戶可通過手動開關、鍵盤或遙控器對信號機進行設定和控制。

　　信號機是整個系統的核心。它由LCD屏、控制板、燈組驅動板、開關電源、按鈕板等共5種功能模塊插件板，以及配電板、接線端子排等組成。本系統選擇基于ARM核的32位嵌入式RISC處理器AT91RM9200作為信號機控制板處理器，可以滿足信號機智能化的要求，使信號機在系統中成為收集與處理交通流量數據、通信聯網以及區域協調控制的平臺。

　　智能交通信號燈系統結構圖如圖1所示。

圖1 交通信號燈系統結構圖

　　信號燈采用發光二極管，即LED技術，發光功率大，抗震能力強，省電又穩定。系統內各組件，包括信號燈都由外部供電，并配有UPS。信號燈控制器對各種信號燈不提供工作電壓，僅進行信號傳遞，完全實現弱電控制。信號燈亮度的控制采用脈寬調制的原理，將電壓全波整流，經電阻分壓，由光耦將其轉成有一定占空比的方波，當電源電壓升高時，占空比會減小，抑制LED亮度的提高，當電源電壓降低時，占空比會增大，限制LED亮度的降低，從而實現了LED亮度的自動控制。

　　信號燈遠距離通信控制可以采用電流環信號傳輸方式加以實現。這種遠距離通信控制電路簡單、成本低、抗干擾能力強。它是由電流環傳輸串行移位的3種信號－－數據D、時鐘CLK、鎖存STR，交通燈則將控制器發來的串行信息轉換為并行輸出，準確實現位控制，不同的信號燈就可以在連線上采取并聯方式，這樣，一個線路輸出的負載能力足以控制十幾個信號燈，可以滿足各種交通路口的需要。

　　智能交通信號燈系統既是一個獨立的系統，又是整個地區智能信號燈系統的一部分。通過信息共享，可以實現交通信號的聯動控制，進行有效的交通預測和疏導。當路口車流相對均勻穩定時，地區內的信號燈協調運作，可以實現“綠波帶”控制。

　　以下給出地區交通信號燈聯動系統結構圖，如圖2所示。

圖2 地區交通信號燈聯動系統結構圖