智能交通灯控制系统

收稿日期: 1996-07-09. 查振亚, 男, 1937 年生, 副教授;武汉, 华中理工大学光电子工程系 ( 430074) . 智能交通灯控制系统 查振亚　叶向阳 (光电子工程系) 摘　要　建立了智能交通灯控制系统; 给出了此系统的时序流程图. 用 ABEL 语言写出交通灯控制系统的 ABEL 源文件, 并输入计算机,由 ABEL3. 0 软件对 ABEL 源文件进行编译, 产生 . JED 文件,在编程器的支 持下对 GAL 器件进行编程, 实现智能交通灯控制. 关键词　交通灯控制系统; 通用阵列逻辑;高级布尔方程语言 分类号　TN 29 　　交通灯控制系统是城市的重要基础设施之 一.一般的交通灯系统采用固定周期换灯的控制 方式[ 1, 2] . 鉴于目前许多交通灯系统的功能不够完 备[ 1～ 3] ,本文提出了智能交通灯控制系统. 1　工作原理 图 1 示出十字路口 (或丁字路口) 交通灯控 制系统的设施.东西路有交通灯 R (红) , Y (黄) , G (绿) ;人行横道灯 CRSR (红) , CRSG (绿) . 南 图 1　十字路口交通灯控制系统的设施 北路有交通灯 r (红) , y (黄) , g (绿) ;人行横道灯 cr sr (红) , crsg (绿) .在东西路停车线以外一定范 围若有汽车, 则该处的传感器发出输入信号 V = 1. 在南北路停车线以外一定范围之内若有汽车, 则该处的传感器会发出输入信号 v= 1. 若有老、 幼、残疾人要穿越东西路,则输入信号 P= 1;若有 老、幼、残疾人要穿越南北路, 则输入信号 p= 1. 在人行横道的路边设置开关 SP和 Sp, 以产生输入 信号 P 或 p. 根据城市交通的实际情况, 交通灯控制系统 设置 8 个状态: A, B, C, D, N , O, -P 和 Q.交通灯 控制系统的状态定义 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 如表 1 所示. 表 1　交通灯控制系统的状态定义表 状态名 状态定义 输出 A 东西路车通行 行人过南北路 G= 1, CRSR= 1, E= 1 r= 1, cr sg= 1 B 东西路黄灯过渡 Y= 1,　CRSR= 1 r= 1, 　crsr= 1 C 东西路黄灯过渡 Y= 1,　CRSR= 1 r= 1, 　crsr= 1 D 全红灯 R= 1, CRSR= 1, CLR= 1 r= 1, 　crsr= 1 N 南北路车通行 行人过东西路 g= 1, crsr= 1, E = 1 R= 1, CRSG= 1 O 南北路黄灯过渡 y= 1,　crsr= 1 R= 1, 　CRSR= 1 　-P 南北路黄灯过渡 y= 1,　crsr= 1 R= 1, 　CRSR= 1 Q 全红灯 r= 1, cr sr= 1, CLR= 1 R= 1, 　CRSR= 1 　　假设交通灯控制系统的时钟周期 T CLK= 1 s. 每个状态占用一个时钟周期 T CLK . 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 : 黄灯亮时,停车线以外的车停止, 停车 线以内的车可以继续行驶. B 和 C 二状态的定义 相同,其目的是让黄灯 Y 经过 B 和 C 两个状态, 第 25 卷 第 2 期　 　　　 　　华　中　理　工　大　学　学　报　　　　　　　Vol. 25　No . 2 1997年　2 月　　　 　　　　 J. Huazhong Univ . o f Sci. & Tech.　　　 　　　　Feb.　 1997� 共亮 2 s,使停车线以内的车有足够时间行过十字 路口. 红、绿交通灯转换期间,正在行驶的车要停下 来,等待已久的车要启动,是最容易发生交通事故 的时候.因此,为了交通安全,必须经过 B, C 和 D 状态及 O, -P 和 Q 状态的缓冲过渡. 在 D 及 Q 状态,一切东西南北车辆都禁止通行,以防止可能 的交通事故. 为了保证行人穿越马路的安全,在这 6 个最危险的缓冲过渡状态, 都不允许行人穿越 东西路及南北路, 即 CRSR= 1, cr sr= 1. 对于消防车、救护车、警车及国宾车队等, 设 置特殊车辆优先通行开关, 如图 2 所示. 图 2　特殊车辆优先通行开关 当东西路上有特殊车辆需要通行时, 把此开 关扳到 F 一边, 使输入信号 F= 1, f= 0.在南北路 上有特殊车辆需要通行时, 把此开关扳到 f 一边, 使输入信号 f = 1, F= 0. 若东西南北路皆无特殊 车辆, 则此开关处于中间位置, 使输入信号 F= 0 及 f= 0. 为了控制东西路及南北路车的通行时间, 设 置一个秒计数器,其计数脉冲就是交通灯控制系 统的时钟信号 CLK. 在状态 D 及 Q, 输出信号 CLR= 1,它送至秒计数器, 时钟正沿来后,使秒计 算器清零.在状态 A 及 N, 输出信号 E= 1, 它送 至秒计算器的使能端, 使秒计数器能够计数.当计 数到一定时间 (例如 15 s, 这个时间可以按实际 需要进行调整) ,秒计算器就发出状态信息 T = 1. T 作为交通灯控制系统的一个输入信号,参与交 通灯的控制. 对 A 状态来说,设 f= 0, F= 0, 并且东西路 的车已通行 15 s ( T = 1) ,此时若南北路上无车 ( v= 0) ,而东西路上仍有车 ( V= 1) ,或有老、幼、 残疾人要穿越南北路 ( p= 1) , 则自动延长东西路 车通行以及行人穿越南北路的时间. 这就是本交 通灯控制系统的智能性.对于 N 状态,同样考虑. 对于 A 状态,如果南北路特殊车辆优先通行 的输入信号 f= 1, 则在时钟正沿后交通灯系统进 入状态 B (东西路绿灯灭, 东西路黄灯亮 1 s, 然 后进入状态 C (东西路黄灯再亮 1 s) , 经过状态 D (全部红灯亮 1 s) , 进入状态 N (南北路绿灯 亮) , 让南北路特殊车辆通行.故从输入信号 f = 1, 到南北路绿灯亮,只经过 3 s 多一点的时间. 这 样的处理,一方面能满足特殊车辆优先通行的要 求,另一方面可以使原来正在行驶的车流经过一 定的缓冲时间能安全地通过十字路口或停下来, 不出交通事故. 在 N 状态遇到 F= 1 的情况,也同样处理. 基于以上考虑, 画出交通灯控制系统的时序 流程图如图 3 所示. 图 3　交通灯控制系统的时序流程图 2　逻辑实现 由时序流程图可以写出状态转换表, 如表 2 所示. 表 2　交通灯控制系统的状态转换表 次态 现态 转换条件 DA A Q f-·T-+ f-·T·F+ f-·T·F-v-·( V+ p) 1 DB A f+ f-·T·F-·v-·( V+ p) DC B 1 D D C 1 DN N D F-·T- + F-·T·f+ F-·T·f-·V- ·( v+ P ) 1 D O N F+ F-·T·f-·V-·( v+ P) D　-P O 1 DQ 　-P 1 　　从状态转换表可以写出各驱动函数: DA = Q + A õ f-õ ( T- + F + v-õ ( V + p) ) ; 64　　　　　　　　　　　　　　　　　华　中　理　工　大　学　学　报　　　　　　　　 　　　　　1997 年 DB = A õ ( f + T õF- õ v- õ( V + p) ) ; DC = B; 　DD = C; DN = D + N õF- õ ( T- + f + V- õ ( v + P) ) ; DO = N õ ( F + T õf-õV- õ ( v + P) ) ; D　 - P = O;　DQ = -P. 由时序流程图能够写出各输出函数: CLR = D + Q; 　E = A + N ; G = crsg = A;　Y = B + C; R = D + N + O + -P + Q; CRSR = A + B + C + D + O + -P + Q ; g = CRSG = N ;　y = O + -P; r = A + B + C + D + Q; crsr = B + C + D + N + O + -P + Q . 　　写出用 GAL16V 8器件实现交通灯控制系统 的两个 ABEL 源文件 (略) ,并输入计算机, 硬盘 上的 A BEL3. 0 软件对源文件进行编译, 产生 . JED 文件,通过编程器对 GAL16V8 器件自动 编程,得到交通灯控制系统的逻辑图, 如图 4 所 示.其中/ R用于系统的初始化, 通电后,手按一下 按钮, 使/ R = 0, 让交通灯控制系统首先进入状 态A , 以后就按其时序流程图进行状态间的转 图 4　智能交通灯控制系统的逻辑图 换.输出/ CLR 是为了节省一个片外非门. 已经制作出交通灯控制系统正规的印制电路 板实验装置,达到了预期目的. 实践证明,此交通 灯控制系统功能完备, 成本低,运行可靠. 参 考 文 献 1　朱世鸿. 可编程逻辑器件 PLD 实用设计技术. 北京: 电子工业出版社, 1994. 2　周建明, 张　雷, 程　蓓等. 可编程阵列逻辑 PAL 应 用技术. 合肥:中国科学技术大学出版社 , 1990. 3　Wakerly J F . Digital Design P rinciples and Practices. New Jer sey: P rentice-Hall, 1990. An Intelligent Control System for Traff ic Lights Zha Zhenya　Ye X iangyang Abstract　An intelligent cont rol system for t raf fic lights has been developed. It s funct ions are more complete than those of the convent ional t raff ic light contr ol systems. It s per formance is g ood. T he ASM chart o f the system is given. The ABEL source files ar e wr it ten with ABEL language and input into a computer. They ar e compiled by the ABEL 3. 0 so ftw are to produce . JED files w hich prog ram the GAL devices with the suppo rt of the pr ogrammer, realizing the intellig ent cont rol system for t raf- fic lights. Keywords　traf fic light cont rol sy stem; g ener ic array lo gic ( GAL ) ; advanced Boo lean equat ion lan- guage ( ABEL) Zha Zhenya　Assoc. Pr of . ; Dept . o f Optoelect ronic Eng . , HUST , Wuhan 430074, China. 65第 2期　　　　　 　　　　　　　　　查振亚等: 智能交通灯控制系统