智能交通灯控制系统_查振亚

收稿日期:1996-07-09.

塑料提手

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A BEL 语言写出交通灯控制系统的A BEL 源文件，并输入计算机，由A BEL 3.0软件对A BEL 源文件进行编译，产生.JED 文件，在编程器的支持下对GA L 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　T N 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S P 和S p ，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,CR SR =1,E=1r =1,cr sg =1

B 东西路黄灯过渡Y =1,　CRSR=1r =1,　crsr =1

C 东西路黄灯过渡

Y =1,　CRSR=1r =1,　crsr =1

D 全红灯R =1,CRSR =1,CL R =1r =1,　crsr =1N 南北路车通行行人过东西路g =1,crsr =1,

E =1R =1,CR SG =1O 南北路黄灯过渡y=1,　crsr =1R =1,　CRSR =1　-P 南北路黄灯过渡

y=1,　crsr =1R =1,　CRSR =1Q

全红灯

r =1,cr sr =1,CL R =1R =1,　CRSR =1

假设交通灯控制系统的时钟周期T CLK =1s.每个状态占用一个时钟周期T CLK .

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　V ol.25　N o.21997年　2月　J.Huazho ng U niv.o f Sci.&T ech. 　Feb.　1997

共亮2s ，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

土著菌

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.

关联成像对于消防车、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15s ，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15s (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1s，然后进入状态C (东西路黄灯再亮1s)，经过状态D (全部红灯亮1s )，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3s 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

D A A Q f -・T -+f -・T ・F+f -・T ・F -v -・(V +p)

D B A f+f -・T ・F -・v -・(V +p)

D C B 1D D C 1

D N N D F -・T -+F -・T ・f +F -・T ・f -・V -・(v +P )

D O N F +F -・T ・f -・V -・(v +P )D -P O 1

D Q

　-P

定位装置1

从状态转换表可以写出各驱动函数:

D A =Q +A õf -õ(T -+F +v

-õ(V +p));64 　华　中　理　工　大　学　学　报　1997年

D B =A õ(f +T õF -õv -õ(V +p));D C =B;　D D =C;D N =D +N õF -õ(T -+f +V -õ(v +P));

D O =N õ(F +T õf -õV -õ(v +P));

D -P =O;　D Q =-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 BEL 3.0软件对源文件进行编译，产生.JED 文件，通过编程器对GAL 16V 8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

led调光电源文

献

1　朱世鸿.可编程逻辑器件P L D 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PA L 应

用技术.合肥：中国科学技术大学出版社,1990.3　W akerly J F.Digital Design P rinciples a nd Pr actices.

N ew Jer sey:P rentice-Hall,1990.

An Intelligent Control System for Traffic Lights

Zha Zhenya Ye X iangy ang

Abstract An intelligent co ntrol system for traffic lig hts has been developed.Its functions are more co mplete than those of the conventional traffic lig ht contr ol systems.Its per for mance is g ood.T he ASM chart o f the system is given .The ABEL source files ar e wr itten with ABEL lang uage and input into a computer.They ar e com piled by the ABEL 3.0so ftw are to pro duce .JED files w hich prog ram the GAL devices with the suppo rt of the pr ogram mer,realizing the intellig ent control system for traf-fic lights .

Keywords traffic light control sy stem ;g ener ic array lo gic (GAL );adv anced Boo lean equation lan-g uag e (ABEL)Zha Zhenya Assoc.Pr of.;Dept.o f Optoelectronic Eng.,H UST ,Wuhan 430074,China.

亚克力水晶字制作第2期查振亚等：智能交通灯控制系统　

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