摘要：本文采用STM32设计了一种交通信号控制系统, 该系统采用摄像头实时统计车流量, 以此提升了交通灯的实用性、可靠性以及智能化, 该系统可以十分有效的提高道路交叉口的车辆通行能力。
关键词：SMT32; 智能交通灯; 摄像头;
1 绪论
现如今, 红绿灯被安装在道路的各个交叉口, 其已经成为疏导路面交通车辆通行的重要手段。但是随着社会的不断发展, 传统的交通灯也逐渐暴露其问题所在, 设计太过固定, 各类信号灯之间的时间跳转过于程式化, 传统的交通灯在应用过程中导致的最大一个问题就是其导致道路无法达到最大通行效率。
2 系统总体设计
本文设计了一种交通信号控制系统, 该系统以STM32为控制器, 工作原理为通过智能摄像头周期性的采集路面信号, 将信号送至处理器, 经处理之后计算出监测道路红绿灯应该分配的时间, 即根据路面车流的大小实现了动态调节, 通行时间通过LED数码管来显示;该系统除了具备基本交通灯功能之外, 还具有支持人工设置通行时间、支持倒计时显示通行时间、检测并及时调整车流量、检测、判断以及处理交通异常情况等等功能。
该交通信号控制系统采用的智能摄像头为海康的SMART IPC摄像头, 通过该摄像头实时计算路面的交通流量, 将结果上传至控制器, 同时连接蜂鸣器。STM32作为控制系统的核心部件, 将其连接为最小系统, 输入模块为信号灯状态模块、蜂鸣器状态模块以及LED倒计时模块, 输出模块为外围接口电路模块、车流量识别模块以及按键设置模块。
3 硬件系统设计
3.1 STM32处理器选用
ARM系列中具有最高性价比的一款处理器为ARM Cortex-M3, 它非常适合应用于投入资金较为紧张的平台、较为紧凑的资源以及能耗要求严格的项目, 为这类项目提供了完整可靠的解决方案, 并且其还具备高速的数据处理能力以及快速中断响应的能力。该处理器非常适合应用于对实时性要求严格的项目。
作为一款RISC 32位类型的处理器。ARM Cortex-M3具有非常高的代码效率, 无论是8位还是16位的存储空间, 该处理器都可以很好的发挥出ARM内核的优点。同时, 由于STM32F103XC/XD/XE增强型为ARM内核, 因此使用该处理器进行项目开始时, 也可以使用ARM公司的各种开发软件。
STM32F103XC/XD/XE增强型支持DMA功能, 共拥有12路通用的DMA。每个DMA通道都支持软件触发, 同时支持独立的硬件DMA请求逻辑。在DMA数据传输代码中可设置数据的大小, 目的地址和源地址。可使用DMA模块传输数据的有以下模块:USART/I2C/SPI/基本和高级定时器TIMX/I2S/DAC/SDIO/ADC等。
3.2 道路交通流智能检测
采用海康的智能摄像头, 可以进行混行检测和车辆检测。混行检测功能主要实现的是通过视频检测的方法来对机动车、非机动车以及行人的检测。主要原理是对监测区域内检测到的所有信息进行抓拍、分析识别、上传并报警以及存储。而车辆检测功能主要实现的是检测车道线内牌识别范围内的车辆, 主要原理是对监测区域内检测到的车辆和车牌进行抓拍、分析识别、上传并报警以及存储。利用道路监控的功能, 系统能够迅速排查和全角度监控城市监控道路上的行人、机动车和非机动车。
3.3 信号灯的控制电路设计
系统控制器向交通信号灯控制器发送控制指令, 交通信号灯控制模块通过接受该指令来控制交通信号灯, 而对于依据要求亮灭的模块, 控制器首先获取到即时交通流量大小的信息, 然后通过控制算法的计算处理, 对当前交通状况做出正确的判断处理, 最后根据交通流量的信息对交通信号灯的闪烁时间做出对应的调整, 同时将其显示在LED灯上, 完成对实际交通状况的模拟。在本文设计的控制系统中, 交通信号灯通过LED灯来模拟, 四个方向东、南、西、北各安置3盏交通信号灯;颜色和现实中的交通信号灯一样, 共红黄绿三种颜色, 总共12盏LED灯。代表了各个方向通行情况的交通信号灯全部通过8255的驱动来控制, 从而实现了对道路通信的指挥。本控制系统的核心操作是对交通信号灯的智能调整, 这也是整个控制系统程序中最为关键的地方。具体原理为控制器首先获取来自东南西北四个方向路口通行车流量大小的正确数据, 并比较东西、南北方向上车流量的数据的大小;之后将其中较大的数值作为交通信号灯调整的基准, 将和该基准数据同方向记录的车流量历史数据进行比较, 最后依据比较得出的结果进而调整各信号灯亮灭的时间。
4 结语
本文采用STM32设计了一种可编程控制的交通信号控制系统, 系统可以依据现行的交通规则, 无需人为干扰, 系统自动调节各交通信号灯亮灭的时长。设计人员在编程之初在程序中设定交通灯在各个车流量大小时期交通灯的亮灭时间, 之后系统在判断出实时车流量大小时即可自动调整当前各交通信号灯亮灭的时间。该系统的控制模块通过编写控制程序可以改变该控制芯片的运行规则。这种模块化设计体现出功能强大、操作步骤简单、运行可靠性高等优点, 同时系统还使用了液晶显示器来实时显示系统运行时各个模块的状态, 具有很高的交互性。
参考文献
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