摘要：分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問題的現(xiàn)狀，結(jié)合城鄉(xiāng)交通的實際情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡單實用的城市交通燈控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：交通控制交通燈時間發(fā)生器定時器

1引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。

隨著城市機(jī)動車量的不斷增加，許多大城市如北京、上海、南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運行的情況，因此，自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點，也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路與普通道路耦合處交通狀況的制約。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。為此，筆者進(jìn)行了深入的研究，以下就城鄉(xiāng)交通燈控制系統(tǒng)的電路原理、設(shè)計計算和實驗調(diào)試等問題來進(jìn)行具體分析討論。

圖1

隨著我國社會和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，我國城市化的步伐正在加快，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，從而導(dǎo)致機(jī)動車擁有量的持續(xù)增加，交通問題日趨復(fù)雜［1］。因此，改善與提高現(xiàn)有的交通系統(tǒng)的效率已成為當(dāng)務(wù)之急，而提高交通控制系統(tǒng)的效率更是重中之重。傳統(tǒng)的單片機(jī)控制交通燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，功能較為容易實現(xiàn)，但是其可靠性不高，無法實現(xiàn)對整體網(wǎng)絡(luò)交通的控制;而且，它的智能化程度不高，缺乏實時控制效果，可拓展性不強(qiáng)。為此，本文設(shè)計了一種基于Rockwell現(xiàn)場總線系統(tǒng)的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)。

1Rockwell系統(tǒng)

1．1Rockwell三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

Rockwell自動化公司在RSNetwork中提出了三層網(wǎng)絡(luò)體系，即以太網(wǎng)、控制網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)的綜合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系。它是搭建Rockwell現(xiàn)場總線系統(tǒng)的核心，其各層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能如圖1所示。在本體系中，以太網(wǎng)上可設(shè)有系統(tǒng)主控設(shè)備。系統(tǒng)管理員可在這層網(wǎng)上對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，對控制器中的程序進(jìn)行修改，使計算機(jī)系統(tǒng)存取生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)達(dá)到實時監(jiān)控的目的，并提供對可編程控制器的支持。控制網(wǎng)完成智能化的高速實時控制，并共享數(shù)據(jù)和信息。設(shè)備網(wǎng)主要用于控制和監(jiān)視設(shè)備的協(xié)調(diào)，操作員接口、遠(yuǎn)程設(shè)備的組態(tài)，編程和故障處理。數(shù)據(jù)可以雙向流通，也可以在層與層之間交換，涉及具體應(yīng)用時，根據(jù)需要可以采用其中的某一層或某幾層實現(xiàn)用戶所需要的控制功能。

1．2Rockwell硬件平臺

Rockwell系統(tǒng)Control-Logix系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。Control-Logix面板基本設(shè)計的特點是:控制器在控制系統(tǒng)中只作為控制的核心，而不再作為通信和連接的樞紐;無需控制器的介入，基板上任一個設(shè)備可以發(fā)出廣播信息，進(jìn)而和任何一個設(shè)備進(jìn)行通訊;提高了系統(tǒng)的帶寬和性能，為構(gòu)造一個控制系統(tǒng)提供了極大的方便，讓控制器更好的專注于控制。

摘要：設(shè)計一個基于數(shù)字圖像處理的交通燈信號識別系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包含三大模塊，分別是圖像預(yù)處理，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，GUI可視化界面設(shè)計。圖像預(yù)處理進(jìn)行裁剪圖像大小，彩色圖轉(zhuǎn)化為灰度圖像并進(jìn)行二值化處理等步驟。BP網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計主要是搭建網(wǎng)絡(luò)模型，完成訓(xùn)練過程并作出分析。最后設(shè)計一個可視化用戶界面。系統(tǒng)完成后調(diào)試程序，輸入樣本圖像檢測識別結(jié)果。經(jīng)過大量測試證明，系統(tǒng)實現(xiàn)了識別功能，達(dá)到了識別交通燈信號圖像的目的，實現(xiàn)了數(shù)字圖像識別的可視化操作。

關(guān)鍵詞：MATLAB；BP網(wǎng)絡(luò)；交通燈

交通燈信號識別系統(tǒng)作為智能交通信息化系統(tǒng)當(dāng)中最基本的部分,有著至關(guān)重要的作用。我國最近幾年的駕車出行比例逐年升高,但交通燈設(shè)置仍然存在不合理的現(xiàn)象。原本固定的交通燈等待時長很難能適應(yīng)路口的動態(tài)變化情況,如上下班高峰時段、復(fù)雜路口路況、車流量差異較大等,使得車流量壓力無法得到緩解甚至加劇擁堵情況。因此,通過圖像識別技術(shù)的提高,交通燈信號識別系統(tǒng)可實現(xiàn)對路口信號燈的實時調(diào)整,能有效地解決路口出現(xiàn)的擁堵問題,從而實現(xiàn)對路口交通信號燈的控制。本設(shè)計運用MATLAB/GUI（圖形用戶界面）設(shè)計實現(xiàn)交通燈信號識別系統(tǒng),該系統(tǒng)包括GUI界面設(shè)計、圖像預(yù)處理、BP（反向傳播,backpropagation）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。首先搜集目標(biāo)圖像,完成數(shù)據(jù)庫的建立,接著將選取的目標(biāo)圖像進(jìn)行預(yù)處理等操作,最后通過對數(shù)據(jù)庫的比較判斷,輸出識別結(jié)果。

1交通燈信號識別系統(tǒng)方案

交通燈信號識別系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方案為：首先對系統(tǒng)具體實現(xiàn)功能進(jìn)行深入分析,得出GUI界面需要的控件種類和數(shù)量,通過編寫每個控件的回調(diào)函數(shù),完成GUI界面的設(shè)計；接著將采集到的交通燈信號圖像保存并生成數(shù)據(jù)庫,進(jìn)行預(yù)處理,包括對圖像本身大小的裁剪、色彩對比度的調(diào)節(jié)、原始圖像的轉(zhuǎn)化等操作；然后建立BP網(wǎng)絡(luò),設(shè)置神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練次數(shù)、訓(xùn)練目標(biāo)、學(xué)習(xí)效率等相關(guān)參數(shù)；最后進(jìn)行系統(tǒng)的各個模塊運行調(diào)試,修改相關(guān)程序,完善設(shè)計系統(tǒng)。交通燈信號識別系統(tǒng)主要由GUI界面設(shè)計、圖像預(yù)處理、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計三大模塊構(gòu)成。GUI界面設(shè)計是為了方便地進(jìn)行人機(jī)交互,設(shè)計出可視化用戶界面[1,2]。圖像預(yù)處理包括對原始圖像尺寸裁剪、對比度調(diào)整、旋轉(zhuǎn)處理等操作。BP網(wǎng)絡(luò)設(shè)計主要是構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型,完成各項參數(shù)的設(shè)置。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立,首先是對數(shù)據(jù)庫圖像進(jìn)行預(yù)處理等操作,完成網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練,繪制出灰度圖像和迭代誤差曲線：然后將交通燈信號圖像輸入,與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配識別：最后輸出識別結(jié)果。

2交通燈信號預(yù)處理

1交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計

城市路通信號控制系統(tǒng)大體上分為三種類型：定周期的信號機(jī)、多時段且具有無電纜協(xié)調(diào)功能的微電腦型信號機(jī)以及聯(lián)網(wǎng)式自適應(yīng)多相位智能型信號機(jī)。具體采用哪種類型，應(yīng)根據(jù)其應(yīng)用場合及特點加以確定。其中，第一種類型以其成本低，設(shè)計簡單，安裝及維護(hù)方便等特點得到了廣泛應(yīng)用。本文討論的城鄉(xiāng)交通燈控制系統(tǒng)就屬于該種類型。該交通燈控制系統(tǒng)主要由時間發(fā)生器電路、光電檢測電路、控制電路等幾個部分組成。其系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

1.1時間發(fā)生器電路

時間發(fā)生器電路由一片74191、時鐘脈沖產(chǎn)生電路和幾個門電路構(gòu)成，其中時鐘脈沖產(chǎn)生電路如圖2所示。時鐘脈沖產(chǎn)生電路用一片555定時器業(yè)構(gòu)成多諧振蕩器，設(shè)計脈沖周期為4s,其計算公式為：T1=(2R2+R1)Cln2=0.7×5.7MΩ×1μF，以此信號作為74191的CP。74191的四個狀態(tài)輸出端QAQBQCQD可用四個門電路進(jìn)行譯碼。當(dāng)QAQBQCQD=0000時，電路輸出低電平信號給D觸發(fā)器和控制電路的IO輸入端；而當(dāng)QAQBQCQD=1000時，電路輸出高電平信號給黃燈驅(qū)動電路。74191接成減計數(shù)工作狀態(tài)，LD信號由控制電路的O1提供，應(yīng)將置數(shù)輸入端A、C接高電平Vcc,B、D端接D觸發(fā)器的輸出端，還可根據(jù)D觸發(fā)器的不同輸出狀態(tài)置入數(shù)5和數(shù)15。

1.2控制電路

控制電路主要由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、RC電路和反相器構(gòu)成、電路如圖3所示。該電路有兩個輸入端和三個輸出端。當(dāng)QAQBQCQD=0000時，輸入端IO為低電平，此時信號將直接經(jīng)O1輸出給LD以進(jìn)行異步置數(shù)，因此74191的0000狀態(tài)持續(xù)時間很短暫。輸入端I1由光電檢測電路的輸出信號提供，當(dāng)有車輛時，輸出低電平；無車輛時輸出高電平。輸出信號O1=I1，而輸出信號O2而由I1經(jīng)反相器、RC電路和一單穩(wěn)態(tài)電路得來。O1的作用是當(dāng)鄉(xiāng)間道無車輛時，保持主干道綠燈亮，鄉(xiāng)間道紅燈亮。當(dāng)主干道綠燈變亮并檢測到鄉(xiāng)間道有車輛（即I1=0）時，O2觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路并維持主干道綠燈亮66s,即T2=RCln3=1.1×6MΩ×10μf=66(s)。

第一章緒論

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，道路交通堵塞問題日趨嚴(yán)重，如何對交通進(jìn)行合理的管理和調(diào)度而盡可能減少堵車現(xiàn)象成為目前我國很多地方尤其是特大城市急需解決的問題，顯然交通燈在其中起著不可或缺的作用。本文就控制交通燈的方法進(jìn)行了討論，分析了各種方案的性價比，并用軟、硬件加以實現(xiàn)。而后，對六車道以上道路的“十字交叉路通燈控制”進(jìn)行了分析。最后，還對城市交通燈網(wǎng)的控制進(jìn)行了展望。希望能給有關(guān)政府部門一些參考，更好地改善我們的城市交通。現(xiàn)今的交通發(fā)展迅速，車輛極具增加，馬路不斷擴(kuò)寬，人行橫道相對較少。在車流量較大的地段即便有人行橫道，行人也很難通過馬路。行人自控指示燈系統(tǒng)可以有效的改善這種狀況。特別是像北京這樣的大都市，經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，車輛繁多，人口密集。緩解交通已成為當(dāng)務(wù)之急.例如在我們新校區(qū)西門口(塔南路)就是這種情況,每天進(jìn)出校門的學(xué)生特別多,大多還需要穿過這條繁忙的高速公路,這為學(xué)校師生帶來大大的不便.該系統(tǒng)主要應(yīng)用于交通領(lǐng)域，具有較高的實用價值。該系統(tǒng)利用紅燈,黃燈,綠燈來指揮車輛和行人，以達(dá)到車輛停止，行人通行的目的,減少了交通擁擠現(xiàn)象,為行人節(jié)省了時間,即保證行人過馬路時的安全，也減輕了交管部門的負(fù)擔(dān)。本產(chǎn)品面對公共交通設(shè)施，并不注重經(jīng)濟(jì)收益，而是注重以后潛在的發(fā)展，從而帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)。用戶可以完全掌握行人自控指示燈系統(tǒng)的操作方法，以及各個按鍵的作用科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)直接把我們帶進(jìn)了信息化的社會，計算機(jī)的應(yīng)用已普及到經(jīng)濟(jì)和社會生活的各個領(lǐng)域.

第二章設(shè)計要求與任務(wù)

第一節(jié)目的和要求:

1、實驗要求：

編寫程序，以89c52的端口作為輸出口，控制4個雙色LED燈(可發(fā)紅、綠、黃光)，模擬十字路通燈管理。

摘要：介紹了TCS-0602智能交通路口控制器的硬件結(jié)構(gòu)及軟件結(jié)構(gòu)，該控制器首次將32位處理器和Uclinux操作系統(tǒng)應(yīng)用到智能交通領(lǐng)域，建立了一種開放式的軟硬件體系，目前支持五種交通控制算法，將在一些城市進(jìn)行試運行。

關(guān)鍵詞：智能交通路口控制器MPC8245Uclinux

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市的交通擁擠問題日趨嚴(yán)重，因此提高城市路網(wǎng)的通行能力、實現(xiàn)道路交通的科學(xué)化管理迫在眉睫。智能交通系統(tǒng)（ITS）在這種背景下應(yīng)運而生。

智能交通要求路口向控制中心實時提供圖像和數(shù)據(jù)信息，并能夠獨立執(zhí)行一些復(fù)雜的算法。但是目前國內(nèi)的路通控制器大多采用單片機(jī)作為處理器，只能執(zhí)行定時算法，以RS232或者RS485作為通訊方式，根本無法滿足智能交通對于路口控制器的要求；而國外的路口控制器（如西門子公司的2070和美國的EAGLE）不能適合中國國情，且價格昂貴，操作不方便。因此研究開發(fā)出適合中國國情、性能價格比高的路口控制器成為一項特別緊迫的任務(wù)。

本課題組開發(fā)的TCS－0602智能交通路口控制器滿足了國內(nèi)智能交通發(fā)展的要求。本文將從路口控制器在智能交通中的作用、TCS－0602的硬件體系、軟件體系和最后的運行結(jié)果四個方面來進(jìn)行說明。。

1智能交通路口控制器在智能交通中的作用

教學(xué)建議

Lesson22

教材分析

本課出現(xiàn)的語言項目為表示勸阻的日常交際用語，是對第20課語言交際用語的一種擴(kuò)展，可以在前一課的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充操練。對話是圍繞教師設(shè)計的一個猜謎小游戲展開的，學(xué)生在Guessinggame中反復(fù)接觸本課的新語言項目。因為學(xué)生在上一課已經(jīng)掌握了Whereishe?的用法，所以在此課對話中出現(xiàn)WhereisPeter?學(xué)生不難理解，只是將人稱代詞變換為具體的一個人物的名字，答案中出現(xiàn)的地點也是學(xué)生經(jīng)常去的地方，理解起來沒有任何困難，但對于大多數(shù)學(xué)生來講，這兩個單詞的發(fā)音還做不到正確掌握，所以還需教師細(xì)心指導(dǎo)，不能因為部分學(xué)生已經(jīng)掌握而忽略其他學(xué)生。另外，Let’splayaguessinggame.一句較長，對有些學(xué)生也是一個難點。

教法建議

新知識呈現(xiàn)：此課內(nèi)容與交通有關(guān)，可為學(xué)生提供一張交通圖（圖中內(nèi)容為一路口），跟學(xué)生一起熟悉三種顏色的交通燈的用途。通過這個過程，學(xué)生了解了交通燈的英文表示法trafficlights，并能根據(jù)交通燈不同的顏色說出騎車人應(yīng)該做出的不同反應(yīng)：stop,wait,go。在學(xué)生熟悉了這幾個詞匯后，可以讓學(xué)生到教室前面進(jìn)行表演，同時也起到增強(qiáng)學(xué)生交通意識的作用。

城市的飛速發(fā)展，以及城市網(wǎng)的快速建立，汽車發(fā)揮著越來越重要的作用。但是日益突出的交通擁堵、路況惡化、事故頻發(fā)等交通問題正在困擾著世界各國的政府及人民。其衍生的交通狀況惡化也已經(jīng)嚴(yán)重減慢了城市以及國家現(xiàn)代化發(fā)展的速度。通過對路段車輛通行規(guī)律的研究，對實時的交通狀況進(jìn)行研究分析，從而能正確指揮交通、緩解交通擁擠，具有非常重要的現(xiàn)實意義。交通信號燈作為保障車輛安全通行和順暢通行的主要工具，在我國新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢下，建立高效、智能的交通信號系統(tǒng)顯得尤為重要。本文根據(jù)城市道路交通控制技術(shù)，通過對電子信息技術(shù)的應(yīng)用，從而實現(xiàn)硬件成本的降低，通過硬件設(shè)施以及軟件的設(shè)計來滿足對交通燈的智能控制。交通信號燈依據(jù)控制的位置不同，可分為城市和高速公路的交通控制，本文重點討論城市交通信號燈的智能控制。

1城市交通控制技術(shù)的發(fā)展歷史

19世紀(jì)交通信號燈的誕生，學(xué)者們開始了對城市道路交通控制技術(shù)的研究。最初的交通信號燈誕生后，城市依靠紅綠兩色煤氣燈來控制十字交叉路口馬車的通行。1926年，英國安裝了第一臺城市交通信號控制器，這也標(biāo)志著城市交通走入了自動控制的時代。城市車輛的急劇增加，城市交通復(fù)雜，應(yīng)用的單一計時交通信號燈已經(jīng)不能滿足實際要求。1928年，美國設(shè)計出世界第一臺交通信號感應(yīng)控制器。這種控制器能夠適應(yīng)交通需求的變化，計時調(diào)整信號時間。1963年，加拿大首先采用計算機(jī)控制區(qū)域交通信號協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。這也是城市交通控制技術(shù)的又一里程碑。隨著新世紀(jì)電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，電子信息技術(shù)表現(xiàn)出功能靈活、反應(yīng)迅速、測量精準(zhǔn)等優(yōu)點，在城市交通控制系統(tǒng)中受到廣泛應(yīng)用。

2設(shè)計系統(tǒng)的基本原理

2.1智能系統(tǒng)特點

2.1.1智能系統(tǒng)多融入性及處理能力

課程教學(xué)體系構(gòu)成

1.項目內(nèi)容構(gòu)建傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)模式以“知識為本位”，教學(xué)上注重知識的系統(tǒng)性與邏輯性，但卻忽視了對學(xué)生能力和創(chuàng)造性的培養(yǎng)。“項目驅(qū)動法”打破原教學(xué)結(jié)構(gòu)框架，將單片機(jī)課程的核心技術(shù)分解為若干知識點，并通過具體實例來體現(xiàn)。一個項目需要用不同的知識點去組合和搭建，每一個項目又分解為若干任務(wù)，項目的完成是在教師主導(dǎo)下以學(xué)生為主體的一次完整的教學(xué)活動。依據(jù)電氣工程專業(yè)單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容要求，構(gòu)建“單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)”課程項目內(nèi)容及任務(wù)描述如表1所示。對單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容點進(jìn)行整理分解為三大部分：基礎(chǔ)、技能、綜合。基礎(chǔ)部分教學(xué)內(nèi)容有單片機(jī)組成、實驗教學(xué)平臺使用、單片機(jī)輸入輸出口、數(shù)碼管顯示技術(shù)等；技能部分教學(xué)內(nèi)容有：定時器/計數(shù)器、中斷、串口通信、電機(jī)控制等；綜合訓(xùn)練教學(xué)內(nèi)容有：數(shù)字電壓表設(shè)計和路燈控制系統(tǒng)等。每部分教學(xué)內(nèi)容對應(yīng)具體項目任務(wù)，如輸入輸出口對應(yīng)信號燈控制實驗；中斷系統(tǒng)對應(yīng)秒表系統(tǒng)設(shè)計等。2.教學(xué)體系構(gòu)建應(yīng)用項目驅(qū)動法設(shè)計單片機(jī)教學(xué)體系，如圖2所示。在基礎(chǔ)訓(xùn)練階段，教師通過講解和演示形式帶學(xué)生進(jìn)入實驗狀態(tài)，讓學(xué)生熟悉實驗教學(xué)平臺使用方法和常用的編程軟硬件。單片機(jī)教學(xué)網(wǎng)站可以利用設(shè)備廠商的論壇和單片機(jī)技術(shù)論壇開設(shè)的專門版面來討論技術(shù)問題。完成一個訓(xùn)練部分則寫一個項目報告書。項目報告書不是實驗報告。項目報告分為三個部分：項目內(nèi)容、實驗方法和結(jié)論。項目報告是檢測學(xué)習(xí)成果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過項目報告，教師了解學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度和項目難易程度。基礎(chǔ)訓(xùn)練階段完畢進(jìn)入技能訓(xùn)練環(huán)節(jié)。這個環(huán)節(jié)設(shè)置與基礎(chǔ)訓(xùn)練一致。教師先講后演示，學(xué)生在項目結(jié)束后，撰寫項目報告并由教師據(jù)此進(jìn)行教學(xué)評估。綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)不再設(shè)置講解環(huán)節(jié)，教師布置題目后，學(xué)生自行完成，教師點評項目報告。最后的環(huán)節(jié)是提升，部分優(yōu)秀同學(xué)可以加入電子科技大賽來提高水平。這種課程體系設(shè)計按照從易到難的認(rèn)知過程設(shè)計，符合學(xué)生知識水平；每個環(huán)節(jié)教師起領(lǐng)開頭，點評結(jié)局；依據(jù)階段成果，教師可以適當(dāng)調(diào)整小組的項目難度和進(jìn)度；該體系即能覆蓋全面，又能起選拔人才作用。

實際教學(xué)體會

1.在基礎(chǔ)訓(xùn)練階段教師任務(wù)比較繁重。教師除了正常教授知識點外，還需要詳細(xì)介紹天煌單片機(jī)教學(xué)實驗平臺的硬件資源和WAVE仿真軟件使用操作方法。學(xué)生初次使用平臺和軟件時會遇到各種問題，但每個問題的解決都是種技能的提高。學(xué)生人數(shù)多，教師不可能兼顧。只有通過優(yōu)秀組和優(yōu)秀學(xué)生的示范作用，才能把大家?guī)腠椖坑?xùn)練狀態(tài)。項目報告的撰寫不同于實驗報告，不是每個項目都需要撰寫，只是訓(xùn)練環(huán)節(jié)結(jié)束后，學(xué)生就某個熟悉項目撰寫報告。優(yōu)秀學(xué)生給同學(xué)匯報項目報告，教師點評學(xué)生報告，給以信心和鼓勵。2.技能訓(xùn)練階段學(xué)生熟悉了平臺使用后，進(jìn)入提高階段。每個目標(biāo)任務(wù)都是要結(jié)合具體的知識點。如秒表設(shè)計要用定時器中斷技術(shù)和調(diào)用LED外部硬件資源。學(xué)生在調(diào)試過程中會有較多的失敗經(jīng)歷，教師要鼓勵學(xué)生面對挫折，尋找科學(xué)調(diào)試方法。3.綜合訓(xùn)練階段學(xué)生學(xué)會組織分工和聯(lián)合調(diào)試。如交通燈控制，學(xué)生首先了解交通燈控制流程，設(shè)計交通燈相位控制核心內(nèi)容，把時序控制、顯示、輸入、故障處理各個部分分配到人。以上子項目都涉及傳感器、電子技術(shù)和控制理論等，可以幫助學(xué)生回顧所學(xué)知識，使得“單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)”這門課程成為一門綜合應(yīng)用課程。以項目為驅(qū)動的教學(xué)方法激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使得學(xué)生能主動分析和思考問題，得到了創(chuàng)新鍛煉。在2012年上海市電子科技大賽中，我校學(xué)生取得了二等獎好成績。

以項目驅(qū)動法為理論重樹單片機(jī)課程教學(xué)體系，梳理教學(xué)內(nèi)容，以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體進(jìn)行項目教學(xué)活動。在實施過程中加強(qiáng)教學(xué)反饋環(huán)節(jié)，各種軟硬教學(xué)資源進(jìn)行教學(xué)輔導(dǎo)，使得項目驅(qū)動法取得很好教學(xué)成果，學(xué)生的科技創(chuàng)新能力得到了培養(yǎng)。

本文作者：趙永熹黃云峰工作單位：上海電力學(xué)院

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市的機(jī)動車輛不斷增加，從而引發(fā)的交通問題越來越突出。因此如何采用一種科學(xué)的控制方法，建立一套城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的綜合管理系統(tǒng)，成為現(xiàn)代城市交通管理部門亟待解決的重要問題之一。目前國內(nèi)使用的紅綠燈都是固定的工作時間，并且自動切換。通常的做法是事先經(jīng)過交通流量的調(diào)查，運用統(tǒng)計的方法對兩個方向紅綠燈設(shè)置固定轉(zhuǎn)換時間間隔。然而實際十字路口車輛的流量是隨機(jī)和變幻莫測的，有的路口在不同的時段可能會有很大的差異，并且經(jīng)常受到人為因素的影響。因此固定時間的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時間的浪費，出現(xiàn)綠燈方向車輛較少，紅燈方向車輛積壓等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，更為科學(xué)的是需要能有一種能夠根據(jù)流量變化情況自動適應(yīng)控制的交通信號燈。

1、系統(tǒng)的工作原理

本系統(tǒng)以十字路口等待綠燈的車輛滯留量來確定該方向是否繁忙。在十字路口的東南西北四個方向的近端（人行橫道附近）和遠(yuǎn)端（相距近端約100米處）各設(shè)置一個傳感器，分別統(tǒng)計通過該處的車輛數(shù)。以南北方向為例，每當(dāng)車輛駛近十字路口，必須先通過遠(yuǎn)端的傳感器N1或S1，這時傳感器將對車輛產(chǎn)生一個脈沖信號傳送至PLC內(nèi)通過計數(shù)器進(jìn)行加1運算，此時如果信號燈仍為綠燈，車輛繼續(xù)前行通過十字路口則必然經(jīng)過近端的傳感器N2或S2，同樣傳感器對車輛產(chǎn)生一個脈沖信號傳送至PLC內(nèi)通過計數(shù)器進(jìn)行減1運算。最終，PLC對傳感器N1和S1脈沖信號的計數(shù)就可記錄駛近路口的車輛數(shù)X，PLC對傳感器N2和S2脈沖信號的計數(shù)就可記錄駛出路口的車輛數(shù)Y。為了簡化運算，將兩個相對方向（南與北、東與西）X、Y的數(shù)值合并為一組，那么南北方向車輛的滯留量Z1=X-Y。同理可得，PLC通過對傳感器脈沖信號的計數(shù)就可得到東西方向車輛的滯留量Z2。通過計算車輛的滯留量Z1與Z2的差值，從而決定對綠燈進(jìn)行延時控制。將此差值設(shè)為三個區(qū)間進(jìn)行判斷如下：如果Z1-Z2>10，則南北方向繁忙，東西正常，南北直行綠燈延長10秒，南北左轉(zhuǎn)綠燈延長10秒。如果Z1-Z2<-10，則東西方向繁忙，南北正常，東西直行綠燈延長10秒，東西左轉(zhuǎn)綠燈延長10秒。如果-10≤Z1-Z2≤10，則視為正常情況，交通信號燈控制按固定周期變換。車輛駛過產(chǎn)生的脈沖計數(shù)、車輛滯留量的雙向比較以及綠燈延時時間的控制全部由PLC來完成。各傳感器時刻檢測車輛，在一個紅綠燈周期中，每當(dāng)東西或南北綠燈亮之前，PLC都要依據(jù)脈沖的計數(shù)判定東西、南北的車流規(guī)模，然后根據(jù)以上智能控制原則，調(diào)整綠燈時長。

2、智能化控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方法

目前交通燈控制的設(shè)計方案有很多，有采用CPLD數(shù)字集成電路實現(xiàn)交通信號燈智能控制的設(shè)計，有采用單片機(jī)實現(xiàn)對交通燈設(shè)計的方案。而本智能系統(tǒng)采用傳感器與PLC相結(jié)合，通過軟件編程實現(xiàn)可以根據(jù)十字路口車流量來自動調(diào)節(jié)綠燈時間的智能控制系統(tǒng)。

2.1硬件設(shè)備的選擇