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基于RTOS的智能交通燈設(shè)計(jì)方法
摘要：介紹一種基于車流量變化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)間的智能交通燈的設(shè)計(jì)方法；在進(jìn)行流量統(tǒng)計(jì)的同時(shí)，對(duì)違章情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)；根據(jù)模糊算法分配各車道的綠燈時(shí)間，實(shí)現(xiàn)車流動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。分析其中存在的多種任務(wù)，用傳統(tǒng)的前后臺(tái)編程方法實(shí)現(xiàn)難度較大，使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)，并使程序具有良好的可讀性、可維護(hù)性和可移植性。介紹車流量檢測(cè)的原理與綠燈時(shí)間分配方案。關(guān)鍵詞：智能交通燈 車流量 實(shí)時(shí) 多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
引言
隨著城市汽車保有量的越來越多，城市的交通擁擠問題正逐漸引起人們的注意。交通燈是交管部分管理城市交通的重要工具。目前絕大部分交通燈其時(shí)間都是設(shè)定好的，不管是車流高峰還是低谷，紅綠燈的時(shí)間都固定不變；還有一些交通燈能根據(jù)簡(jiǎn)單劃分的時(shí)間段來調(diào)整時(shí)間，但控制起來都不是很靈活，這使得城市車流的調(diào)節(jié)不能達(dá)到最優(yōu)。本文所述設(shè)計(jì)正是針對(duì)這一弊端進(jìn)行了改進(jìn)，根據(jù)實(shí)時(shí)車流量對(duì)各路口的綠燈時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，大大加強(qiáng)了其靈活性和實(shí)時(shí)性；軟件編程采用了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTX51，在確保實(shí)時(shí)性要求的同時(shí)，簡(jiǎn)化了復(fù)雜的軟件設(shè)計(jì)工作。
1 方案論證
圖1是一個(gè)典型的十字路口示意圖。分別用1、2、3、4表明四個(gè)流向的主車道，用a、b、c、p分別表示各主車道的左行車道、直行車道、右行車道以及人行橫道。
通過分析很容易得知，除了四個(gè)右行車道外，在同一時(shí)間，最多只能有兩個(gè)車道通行，如1a、1b通行時(shí)，其它車道都會(huì)被阻斷。所以在設(shè)計(jì)紅綠燈時(shí)，可以兩兩組合，共有四組（如la-1b、2a-2b、3a-3b、4a-4b）；而各車道的紅燈時(shí)間和人行橫道通停時(shí)間都由這四個(gè)組合的綠燈窗口時(shí)間決定。本文將以廣泛采用的圖2所示的通行順序來講述智能交通燈的設(shè)計(jì)。
2 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)硬件上采用上位機(jī)和下位機(jī)設(shè)計(jì)，其中下位機(jī)四個(gè)，均采用AT89C52單片機(jī)，分別控制圖2所示的四個(gè)組合。AT89C52單片機(jī)具有MCS-51內(nèi)核，片內(nèi)有8KB Flash、256字節(jié)RAM、6個(gè)中斷源、1個(gè)串行口、最高工作頻率可達(dá)24MHz，完全可以滿足本系統(tǒng)的需要。
上位機(jī)和下位機(jī)之間的串行通信采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)接口。在通信頻率為9600bps的情況下，有效通信距離可達(dá)2.1km。
軟件設(shè)計(jì)中，采用RTX51小型實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。它是一個(gè)專用于8051系列處理器的多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，能使用四個(gè)任務(wù)優(yōu)先權(quán)完成同時(shí)存在時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度和搶先的任務(wù)切換，并可以簡(jiǎn)化那些復(fù)雜而且時(shí)間要求嚴(yán)格的工程軟件設(shè)計(jì)工作。
2.1 下位機(jī)設(shè)計(jì)
以控制1a-1b-3c-4c-2p組合的下位機(jī)為例說明。
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