软件设计 - 以车流量为核心的智能交通灯自动控制系统

4、系统软件设计

系统的输入输出信号及其I/O地址分配如表2所示。

表2    I/O分配表

系统的主控制程序设计成功能模块式，由正常运行模块、车流量信号智能处理模块、紧急按钮动作模块组成。

正常运行模块：正常情况下各个路口的各个时间段的车流量基本相等，各个信号灯按照程序所设定的固定时间运行;当某路口的车流量发生变化，检测到路口存在的车辆数达到设定值时，自动调用车流量信号智能处理子程序;当某个路口发生紧急事件，人要紧急通过时，按下该路口的紧急按钮，程序自动调用紧急按钮信号子程序;执行完子程序后，主程序自动返回继续检索各种运行条件与参数的状态，程序控制框图如图4。

图4  正常运行模块程序框图

车流量信号智能处理模块：以一个方向为例，时序控制如图5所示。

图5  时序图

当该车道的绿灯已经亮了20S，仍没有检测到有车辆通过时：表示无车辆等待通过，若其它三个路口也无车，则维持原正常通行时间;若其它三个路口只要有一个路口有车，则立即结束该路口的绿灯通行时间，给有车的路口“让道”。

当该车道的绿灯已经亮了40S，检测到有车辆“累积”在此车道上：表示有车辆等待通过，则要根据实际的车辆数决定是按正常的通行时间控制，还是延迟通行时间，车辆越多延迟时间越长;同时考虑其它路口等待的车辆状态，是适当延时、还是无限延时。延迟时间段的划分数量及其具体延迟时间根据各实际路口的状态进行设定。

程序根据在不同的时间段检测的各车道的实际车流量数，决定通行时间的长短;也就是根据各路口的实际车流量，智能地处理各路口的通行时间。

紧急按钮动作模块：系统在人行道上安装了紧急按钮，具有优先权，如在人行道上发生了突发事件，只要按一下该方向的紧急按钮，5秒钟后此通道及可通行;紧急事故通过后，又恢复到正常的状态。

5、系统功能

智能化，根据各路口车流量的大小自动调节各路口信号灯的通行时间，在传统十字路口交通灯控制的基础上，克服了传统系统的少车路口绿灯无车通行或多车路口绿灯时间短而堵车等资源浪费的缺点，提高了通行效率，减轻路口的交通堵塞压力。

人性化，系统在各个路口都设有人行通道的紧急通行按钮，能灵活地控制系统实现实时、延时切换，并具有一定的优先权，方便紧急事故中的人通行。

网络化，系统的以太网接口，可以实现多个路口之间的交通灯的联锁自动控制，实现对整个交通状况的远程监控，同时也为城市交通的数字化、信息化奠定了基础。实用性，系统性价比较优，且安装方便。

6、结束语

以车流量的智能交通灯控制系统，在道路一定、车辆一定的情况下，对解决城市交通问题、提高道路利用率、提升交通自动化水平和管理水平方面具有一定的意义。本设计投资少、制作简单、安装方便、硬件稳定可靠、功能实用，具有实际推广应用价值。