新型智能交通信号控制系统(终).doc

新型智能交通信号控制系统 指导教师：匿名本作品针对当前日益严重的交通拥堵问题，EXP-89S51单片机为核心，设计出了一种新型智能交通信号控制系统，实现了对交通信号灯的实时智能控制。该新型控制系统在控制方案上采用了我们自主设计的新型两级模糊控制方案，该方案是一种同时具有自适应控制、分级模糊控制、相位繁忙优先和准确显时等优势的控制方案，更适用于实际的交通情况，且已获国家实用新型专利和相关论文已在科技核心期刊《现代电子技术》上发表。在软件设计上，采用了MATLAB和VB进行动态模拟，并与当前正在采用的几种控制方案进行了对比验证，验证了新方案的优越性。在硬件设计上，我们采用了EXP-89S51单片机、SP-MDCE25A交通灯模组、E-TRY通用板和等，并搭建了较好的逼真的外围平台来对其实现更具真实性的实时控制。该作品不论是在创新性、实用性、技术先进性，还是在可靠性、经济性上都具有很强的优势。智能交通信号 VB动态模拟 EXP-89S51单片机 我们自主提出的新型智能交通信号控制的总控制系统原理如图1所示： 图1自主提出的新型智能交通信号控制的总控制系统原理图 在该系统中，交叉口的交通参数经检测装置检测，将被测参数转换成统一的标准电信号，再经A/D转换器进行模数转换，转换后的数字量通过I/O接口电路送入新型两级模糊控制器再到控制台。 在新型两级模糊控制器和控制台内部，用软件对采集的数据进行处理和计算，然后经数字量输出通道输出。输出的数字量通过D/A转换器转换成模拟量，再经驱动模块对交通情况进行控制，从而实现对交叉口的实时智能交通控制。 1.2 基于EXP-89S51单片机的新型智能交通信号控制系统EXP-89S51来控制智能交通系统。系统的整体结构框图如图2所示： 图2 系统的整体结构框图 本系统主要由电源、EXP-89S51单片机、E-TRY通用板和SP-MDCE25A交通灯模组SP-MDCE25A交通灯模组中包含红绿灯模块和倒计时LED数码管模块。EXP-89S51单片机新型两级模糊控制方案的提出与优越性验证 通过对当前城市交叉口交通平面几何设计和相位设计的具体情况进行深入调研并参考了大量文献后，确定出当前相对最优的一种交叉口交通平面几何设计方案如图3所示。交叉路口分东、南、西、北四个通行方向,每个通行方向均有左转、直行和右转三股车流。 图3 典型的单交叉路口几何设计方案图 针对当前存在的各种相位设计方案，从其交叉口利用率、安全性、人性化和实用性等方面综合分析对比后，确定出当前相对最优的相位设计方案如图4所示，即南北直行、南北左右转、东西直行和东西左右转，行人和非机动车可以在第1相位和第3相位开通时顺利通行。本作品将以此为研究对象。 相位1 相位2 相位3 相位4 图4 典型的单交叉路口的相位设计示意图 2．2交通信号新型两级模糊控制思想 新型两级模糊控制方案的整体控制图如图5所示，先通过车辆检测器检测出当前所有处于红灯相位的等待车辆数和各车流方向自上次绿灯以来的红灯持续时间，然后将检测出来的交通流数据传送到新型两级模糊控制器。 图5 新型两级模糊控制系统整体控制框图 第一模糊控制级接收到车辆检测器检测出的红灯相位等待车辆数和红灯持续时间后，经过该模糊控制级处理推出当前各红灯相位的繁忙度，从而可以确定出在当前绿灯相位跳转前一瞬间下一个该亮绿灯的等待相位。同时，找出繁忙度最大的两个相位，并返回去得到这繁忙度最大的两个相位的交通流数据（即这两相位的相位等待车辆数）。 第二模糊控制级通过对繁忙度最大的两个相位的交通流数据处理后，推出下一个绿灯等待相位的绿灯时间，并将该绿灯时间传到交通显时信号灯上。当等到上一绿灯相位亮完绿灯后立即让第一级模糊控制选出的绿灯等待相位显示绿灯，同时使其显示绿灯时间，其显示时间即为第二级模糊控制确定出的绿灯时间。这样周而复始的运行，即可很好地对交通流进行实时智能控制了。 另外，我们还充分考虑到在实际交通信号控制中，控制方案应人性化且适用性强。对此，我们对其红绿灯显时控制系统做了如下规定：显示绿灯的相位显示准确的绿灯运行时间；对于红灯相位，我们只对下一个绿灯相位就是它的红灯相位显示时间，且只在当前绿灯相位绿灯时间即将结束前瞬间（假定5s），使其显示准确的红灯倒计时间。显示了红灯时间的相位即表示下一相位该它通行，而其他不显时间的红灯相位，表示需要多等待，下一相位不是它。这样充分发挥了现有显时交通信号装置的优势，更易遵守，更具人性化，更适用于实际交通情况。 2.3新型两级模糊器的设计 以第一级模糊控制器的设计为例做具体设计。该模糊级为红灯相位选择模块，该模块为双输入单输出模糊控制，其两个输入为：当前处于红灯相位的等