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1 本设计的中心要点

上文一直提到设计智能交通的主要目的，也是该设计的中心要点，就是在保障正常的交通通行秩序的情况下，尽可能提高通行效率，减少道路的拥堵情况，以及减少人工的干预。其中最大的困难就是现实道路的复杂情况，不同的道路情况用一套控制系统来控制难度较大，加上实际中车辆的测量难度也十分大，因此本设计局限于现有硬件软件的能力，选取单一的十字路口作为情况模拟，将车辆和行人的形状和行动规律规范化，结合交叉口和区域交通状况的综合调度，在和各信号指标变化灵活的条件，并提供了一种智能的交通管理方式。传统的十字路口交通信号控制系统大多使用中继控制系统来实现。缺点是功能少，控制电路更换困难，可靠性差，频繁故障和维护量大。这种设计允许使用单个芯片来设计系统，但是可以在不同情况下使用它。需要灵活地更改程序以实现不同的功能要求，高可靠性，良好的性价比，而且最重要的是，它非常适合诸如交通信号灯控制等时序控制系统，然后与其他硬件结合才能实现更智能的控制。有效地，当系统需要根据每个车道的交通流反馈信息和相应的算法来设置每个信号时。控制系统和控制中心之间的连接已实现跨区域交通控制。

图1.2 未来的智能交通模拟图

2设计思路

根据传统的交通信号控制系统，智能交通系统需要改善机动车的城市灯的红色，黄色和绿色，包括左右转向在内每个行驶方向的相互显示控制，通过车流量的测量装置，它也可以与十字路口和区域交通状况结合在一起。利用提供的信息，灵活更改每个信号指示器的时间，以实现道路网络上交通流量的最佳配置。这要求系统能够根据每个行车道的交通流反馈信息和相应的算法来设置信号时间，连接控制系统和控制中心以实现跨区域交通控制。假设东西方向的交通量较大，为了避免行人和车辆争抢交通资源，控制行人和车辆之间的交通流量，一般的，当车辆直行时，相应人行道的绿灯亮起，行人可以通过。虽然这种做法对交通利用率较高，但是会牺牲左右转弯车辆的通行效率。在转向信号的路口汽车左转时，人行道上的红灯亮，禁止行人通行，使汽车和行人不会争道，可以有效地预防交通事故，提高十字路口的通行能力。随着科技的演进，在一些发达国家已开始研发所谓的“智慧信号”。该信号可以依据各车辆的位置、速度及方向来试着与各车辆沟通，并提醒驾驶员灯号即将变换等资讯，然而仍有少部分的车辆并无与此类信号沟通的装备，使得部分驾驶员可能无法得知智慧信号所传达的资讯。
智能交通信号灯负责人员和各种车辆的安全，红色，黄色和信号灯的全自动指挥的完成是城市道路交通智能的重点研究课题。在城市街道十字路口，为了确保交通管理和机动车安全，通常在每条道路上都有一组红色，黄色和绿色的交通信号灯，该红色信号灯一直亮着，表示禁止道路通过标志；灯亮，未通过该路面上的停车线的车辆将停止行驶，而已通过停车线的车辆则可以继续行驶；绿色信号灯亮起，表明该路面允许行驶。和传统的交通一样，交通信号控制系统，需要完成自动循环变化信号灯，在保障正常行车和行人的安全前提下，负责为各种车辆和非机动车提供更加智能人性化的出行体验，并完善了十字路口的城市道路交通自动化程度。在传统交通信号自动控制系统的基础上，智能交通信号自动控制系统基于单片机设计的智能控制系统，能完成以下功能：交通信号控制在十字路口，指挥通行方向和等待方向的两个路口的汽车。，两个方向的信号灯可以根据交通量自动调整通行时间。交通量大，通行时间长，交通量小，通行时间短；每次信号灯变绿时，在汽车驾驶离开路口前，统计该方向的交通流量。除了东西方向和南北方向上的红色，黄色和绿色信号灯外，每次打开带有倒计时功能的led灯、数字显像管等用于显示当前信号灯持续时间。

5系统仿真

使用KEIL软件对程序进行编程。其内置的文本编辑器可以编辑智能交通信号灯的程序源文件。由于KEIL集成文本编辑器不能很好地支持中文，因此可以选择其他编辑器，从外部识别更改的源文件；创建项目，指定要开发的微控制器，指定源程序编译和页面参数，指定调试方法，然后为项目进行相关设置；设置项目后，可以进行编译和分类。连接仿真器以调试软件。还可以生成一个HEX文件，并将文件下载到微控制器存储器中。借助ISIS仿真软件，可以调试系统软件。
在连续调整系统之前，即使每个子方法控制模块正常运行且程序流程操作步骤适当，也应首先调整主程序的软件部分，作为发出信号的中心，如果错误的指挥了其他子程序，就会导致整个系统崩溃。核心主程序软件需要谨慎进行，很多细小的错误都需要进行调整，调整的关键分为以下几个过程：动作程序流程的调整，其中汇编器的调整包括与运算，采样，IIR滤波器和pid调整等关键点的完成。调整汇编器时，许多主要参数是未知的。根据所需的标准，提出假设的数据信息以使其充分发挥作用。如果它可以完成预定的处理功能或与手动计算的结果相匹配，则表示该子程序已调试成功，从小到大，从内到外进行调试。例如，在调试PID算法子例程时，首先调整它包含的各种算术子例程和参数处理子例程，然后将它们连接在一起以进行例行调整。在一般调整中，还假定了一些数据，参数和初始条件，然后运行程序。当计算结果与手动计算的结果相同时，将调试算法子例程。否则，必须进行相应的更改。其他子例程的调试是相同的。

图5.1程序运行流程图
操作程序的调整，步骤顺序的调整主要是查询执行程序的流程是否合适，在一定时间执行程序所在的部分是否合适以及是否可以正常运行每个预定功能。在整个调整过程中，首先对pid调整优化算法的汇编程序进行汇编，将输出晶闸管的开-关时间替换为固定的数字，并在每个终止服务项目汇编器中设置一个步骤，然后执行操作流程，检查程序流程是否可以对所有单个步骤进行操作，如果可以对所有单个步骤进行操作，则以操作程序为基础，删除部分单个步骤，再次运行程序流程，查询晶闸管条件，然后区分程序过程，以此分析得出哪些部分程序存在问题，或者哪些程序是可以稳定运行。相反，如果操作步骤有误，要在进行相对更改后再次进行调整；对功能程序流程和优化算法程序流程进行调整，在对所有操作程序进行调整之后，添加诸如pid调整之类的优化算法组装程序，在优化算法组装程序之前或之后设置一个步骤，以达到控制整个系统是否能实现优化。在结束程序流程时，请检查pid调整的操作变量是否与手动计算的值相同。再运行几次。如果每次的结果都合适，则意味着程序流程的每个部分之间没有区别。相反，这意味着优化算法的汇编程序和其他汇编程序会产生影响。需要对程序进行优化。

图5.2电路仿真图

若路口发生紧急情况，按下开关，系统会自动停止当前红绿灯循环，转为全部方向黄灯闪烁，持续10秒，过后恢复循环，结果如图5.7。

图5.7 紧急情况下电路仿真图
在原有电路仿真图的基础上，加入判断车流量的元件，使电路图改为如下图5.8。

图5.8 改进后的智能控制电路仿真图
改进后的电路和原来相比只新增了一个车流量判断系统，此外的效果和之前展示的效果是一致的。修改过后的逻辑图如下图5.9。

图5.9 改进后智能控制逻辑图

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