嵌入式系统和可编程逻辑在信号机中的应用研究
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摘要
为了适应城市交通的发展趋势,提高交通管理的技术水平和道路通行能力,以嵌入式系统和可编程逻辑为核心技术,设计了一台包括一块背板和四块功能板(CPU板、电源板、信号灯相位驱动板、车辆检测器板)在内的智能交通信号机。
信号机采用嵌入式工控机PC104和可编程逻辑作为控制板的核心,PC104主要完成信号机系统控制、数据管理、交通状况分析、交通状况预测和人工干预方案下载,定期将交通路口状况信息通过TCP/IP协议上报中央控制服务器和区域控制服务器,服从全局协调管理,并根据路口实际交通流情况自行实施决策方案,控制交通路口信号灯的切换。
单片机主要完成车辆检测板的数据采集、数据分析、数据通讯。将环形线圈检测到车流信息通过信号调理电路和切换电路传送到单片机的计数单元,单片机通过对计数单元的数据分析,判断车辆通过情况,实时把检测到的车流信息通过并口传送给PC104主控板。
可编程逻辑主要实现PC104 ISA总线的扩展、背板和功能板的交互逻辑、地址译码逻辑、控制总线逻辑、数据总线驱动、硬件看门狗、RS-232串口通信模块扩展等功能。
嵌入式CPU-PC104以其丰富硬件资源、大容量的存储空间、高速处理的能力、界面友好的操作系统,使得信号机在运行复杂的交通控制算法,友好交互人机界面的时候显得游刃有余。同时系统采用可编程逻辑完成总线的扩展,由于其高度集成化、低功耗、可重构性和可靠性,大大缩小了信号机电路的规模,降低了系统的复杂度及功耗,方便了系统功能的扩充和升级,提高了系统运行的稳定性和可靠性。
In order to adapt the city intelligent transportation development trend, enhance the technological level of traffic management and road traffic capacity, A intelligent traffic signal machine has been designed by embedded system and programme logic device, included a back circuit and four function circuits (CPU circuit, power circuit, lights phase drive circuit, vehicle detector circuit).
Traffic signal machine has been made up of embedded computer PC104 and programme logic device as the core of control circuit.PC104 main has completed system control, data management, traffic analysis, traffic forecasts.At the same time it has downloaded the manual intervention programmes and reported traffic situation information to the central control server and regional control server through the TCP/IP protocol. PC104 has been subjected to the overall coordination and management. PC104 has completed the decision-making programme implementation and controled traffic lights junction switch in term of actual traffic situation.
MCU main has completed data collection, data analysis, data communication. These information has been sent to the microcontroller count unit through signal adjust circuit and switching circuit.MCU has analysed information in count and has sent Real-time traffic information to the control circuit through the parallel bus.
Programme logic device main has completed PC104 ISA bus expansion, back and cross fun- ctional logic, address decoding logic, control bus logic, data bus driver, hardware watch- dog, RS 232 serial communication expansion and so on.
Embedded CPU-PC104 has been taken as dominative controller of traffic signal machine, it has made machine can run complex traffic control algorithms, friendly and interactive human-machine interface because of rich hardware resources, large-capacity storage, high-speed processing capacity, user-friendly operating system. At the same time programme logic device has been used to complete the bus expansion, system fuctions expansion and improve the stability of the system beacause of high integration, low power consumption, high reliability and reconfiguration.
信号机采用嵌入式工控机PC104和可编程逻辑作为控制板的核心,PC104主要完成信号机系统控制、数据管理、交通状况分析、交通状况预测和人工干预方案下载,定期将交通路口状况信息通过TCP/IP协议上报中央控制服务器和区域控制服务器,服从全局协调管理,并根据路口实际交通流情况自行实施决策方案,控制交通路口信号灯的切换。
单片机主要完成车辆检测板的数据采集、数据分析、数据通讯。将环形线圈检测到车流信息通过信号调理电路和切换电路传送到单片机的计数单元,单片机通过对计数单元的数据分析,判断车辆通过情况,实时把检测到的车流信息通过并口传送给PC104主控板。
可编程逻辑主要实现PC104 ISA总线的扩展、背板和功能板的交互逻辑、地址译码逻辑、控制总线逻辑、数据总线驱动、硬件看门狗、RS-232串口通信模块扩展等功能。
嵌入式CPU-PC104以其丰富硬件资源、大容量的存储空间、高速处理的能力、界面友好的操作系统,使得信号机在运行复杂的交通控制算法,友好交互人机界面的时候显得游刃有余。同时系统采用可编程逻辑完成总线的扩展,由于其高度集成化、低功耗、可重构性和可靠性,大大缩小了信号机电路的规模,降低了系统的复杂度及功耗,方便了系统功能的扩充和升级,提高了系统运行的稳定性和可靠性。
In order to adapt the city intelligent transportation development trend, enhance the technological level of traffic management and road traffic capacity, A intelligent traffic signal machine has been designed by embedded system and programme logic device, included a back circuit and four function circuits (CPU circuit, power circuit, lights phase drive circuit, vehicle detector circuit).
Traffic signal machine has been made up of embedded computer PC104 and programme logic device as the core of control circuit.PC104 main has completed system control, data management, traffic analysis, traffic forecasts.At the same time it has downloaded the manual intervention programmes and reported traffic situation information to the central control server and regional control server through the TCP/IP protocol. PC104 has been subjected to the overall coordination and management. PC104 has completed the decision-making programme implementation and controled traffic lights junction switch in term of actual traffic situation.
MCU main has completed data collection, data analysis, data communication. These information has been sent to the microcontroller count unit through signal adjust circuit and switching circuit.MCU has analysed information in count and has sent Real-time traffic information to the control circuit through the parallel bus.
Programme logic device main has completed PC104 ISA bus expansion, back and cross fun- ctional logic, address decoding logic, control bus logic, data bus driver, hardware watch- dog, RS 232 serial communication expansion and so on.
Embedded CPU-PC104 has been taken as dominative controller of traffic signal machine, it has made machine can run complex traffic control algorithms, friendly and interactive human-machine interface because of rich hardware resources, large-capacity storage, high-speed processing capacity, user-friendly operating system. At the same time programme logic device has been used to complete the bus expansion, system fuctions expansion and improve the stability of the system beacause of high integration, low power consumption, high reliability and reconfiguration.
引文
[1]陆化普.智能运输系统[M].北京:北京人民交通出版社,2002
[2]杨兆升.智能运输系统概论[M].北京:北京人民交通出版社,2003
[3]孔庆华现代交通电子控制技术[M].哈尔滨:东北林业大学出版社,2005
[4]雷震甲.计算机网络[M].西安:西安电子科技大学,2006
[5]刘智勇.智能交通控制理论及其应用[M].北京:科学出版社,2003
[6]胡大伟.智能运输系统在陕西省公路交通运输中应用前景分析[J].西北公路, 2003,29(12A):65-90
[7]杨荫凯.智能交通系统概述及我国的发展对策选择[J].地理科学进展,2006, 30(12A):12-45
[8]史其信,陆化普.中国ITS发展战略构想[J].公路交通科技,1998,15(3):13-16
[9]刘智勇,梁渭清.城市交通信号控制的进展[J].公路交通科技,1998,15(3):274-278
[10]杨名等面向智能交通系统的图像处理[J].计算机工程与应用,2001,2(3):15-20
[11]幻郭敏,毛斌.英国交通控制技术的应用[J].国外公路,1999,17(3): 441-443
[12]乐寿长.道路交通控制[M].长沙:湖南科学技术出版社,1995
[13]欧海涛,张文源,张卫东等.城市交通控制研究的新发展信息与控制[J].公路交通科技,2000,29(5):120-150
[14]杨东凯,吴今培,张其善.智能交通系统的发展及其模型化研究[J].北京航空航天大学学报,2007,26(1):24-27
[15]翟润平,周彤梅.道路交通控制原理及应用[M].北京:中国人民公安大学出版社,2002
[16]赵承光,尹相勇.城市道路交叉口通行措施综合评价[J].交通运输系统工程与信息,2004,14(3):74-75
[17]杨晓光.面向中国城市的先进的交通控制与管理系统研究[J].通运输系统工程与信息,2004,14(3):49-52
[18]赵凯.城市智能交通控制系统[D].西安:西北工业大学,2007
[19]张佳佳.城市智能交通信号优化控制及仿真[D].湖南:湘潭大学,2006
[20]程民.智能交通信号控制系统的设计与研究[D].西安:西安建筑科技大学,2003
[21]全永权.城市交通控制[M].北京:人民交通出版社,1989
[22]段里仁.道路交通自动控制[M].北京:中国人民公安大学出版社,1991
[23]刘勇.交通信号控制机及通讯设计[D].西安:西北工业大学,2004
[24]汤波.物流系统中监控及交通信号控制技术[D].吉林大学,2004
[25]余永权. 51系列单片机应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002
[26]周凯,郭黎利. MAX485实现单片机与PC机串行通信的一种方法应用科技[J].单片机与嵌入式系统,2005,30(3):28-29
[27]刘涛,马积勋,廉海涛.利用RS-485通讯协议实现单片机与PC的多点通讯[J].现代电子技术,2005,5(3):86-98
[28]杨顾,孟志强,彭永进.基于MAX1044和MAX485的RS-232转换器[J].湖南大学学报自然科学版,2006,29(3):85-86
[29] www.evoc.com.
[30]孙贵宁.单片机87C51和MAX485构成的“长线”多主机系统[J].电子技术应用,2005, 5(2):39-55
[31]李华. MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社, 1993
[32]王幸之,王雷,翟成等.单片机应用系统抗干扰技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2000
[33]余永权,李小青,陈林康等.单片机应用系统的功率接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004
[34]范逸之,陈立元. Visual Basic与RS-232串行通信控制[M].北京:清华大学出版社, 2005
[35]李朝青. PC机及单片机数据通讯技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2000
[36]张振荣.单片机原理及实用技术[M].北京:人民邮电出版社,2000
[37]王诚吴继华. Altera FPGA/CPLD设计基础篇[M].北京:人民邮电出版社,2006
[38]王诚吴继华. Altera FPGA/CPLD设计高级篇[M].北京:人民邮电出版社,2006
[39]王诚吴继华.设计与验证Verilog HDL[M].北京:人民邮电出版社,2006
[40]夏宇闻. Verilog系统设计[M].北京:电子工业出版社,2005
[2]杨兆升.智能运输系统概论[M].北京:北京人民交通出版社,2003
[3]孔庆华现代交通电子控制技术[M].哈尔滨:东北林业大学出版社,2005
[4]雷震甲.计算机网络[M].西安:西安电子科技大学,2006
[5]刘智勇.智能交通控制理论及其应用[M].北京:科学出版社,2003
[6]胡大伟.智能运输系统在陕西省公路交通运输中应用前景分析[J].西北公路, 2003,29(12A):65-90
[7]杨荫凯.智能交通系统概述及我国的发展对策选择[J].地理科学进展,2006, 30(12A):12-45
[8]史其信,陆化普.中国ITS发展战略构想[J].公路交通科技,1998,15(3):13-16
[9]刘智勇,梁渭清.城市交通信号控制的进展[J].公路交通科技,1998,15(3):274-278
[10]杨名等面向智能交通系统的图像处理[J].计算机工程与应用,2001,2(3):15-20
[11]幻郭敏,毛斌.英国交通控制技术的应用[J].国外公路,1999,17(3): 441-443
[12]乐寿长.道路交通控制[M].长沙:湖南科学技术出版社,1995
[13]欧海涛,张文源,张卫东等.城市交通控制研究的新发展信息与控制[J].公路交通科技,2000,29(5):120-150
[14]杨东凯,吴今培,张其善.智能交通系统的发展及其模型化研究[J].北京航空航天大学学报,2007,26(1):24-27
[15]翟润平,周彤梅.道路交通控制原理及应用[M].北京:中国人民公安大学出版社,2002
[16]赵承光,尹相勇.城市道路交叉口通行措施综合评价[J].交通运输系统工程与信息,2004,14(3):74-75
[17]杨晓光.面向中国城市的先进的交通控制与管理系统研究[J].通运输系统工程与信息,2004,14(3):49-52
[18]赵凯.城市智能交通控制系统[D].西安:西北工业大学,2007
[19]张佳佳.城市智能交通信号优化控制及仿真[D].湖南:湘潭大学,2006
[20]程民.智能交通信号控制系统的设计与研究[D].西安:西安建筑科技大学,2003
[21]全永权.城市交通控制[M].北京:人民交通出版社,1989
[22]段里仁.道路交通自动控制[M].北京:中国人民公安大学出版社,1991
[23]刘勇.交通信号控制机及通讯设计[D].西安:西北工业大学,2004
[24]汤波.物流系统中监控及交通信号控制技术[D].吉林大学,2004
[25]余永权. 51系列单片机应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002
[26]周凯,郭黎利. MAX485实现单片机与PC机串行通信的一种方法应用科技[J].单片机与嵌入式系统,2005,30(3):28-29
[27]刘涛,马积勋,廉海涛.利用RS-485通讯协议实现单片机与PC的多点通讯[J].现代电子技术,2005,5(3):86-98
[28]杨顾,孟志强,彭永进.基于MAX1044和MAX485的RS-232转换器[J].湖南大学学报自然科学版,2006,29(3):85-86
[29] www.evoc.com.
[30]孙贵宁.单片机87C51和MAX485构成的“长线”多主机系统[J].电子技术应用,2005, 5(2):39-55
[31]李华. MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社, 1993
[32]王幸之,王雷,翟成等.单片机应用系统抗干扰技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2000
[33]余永权,李小青,陈林康等.单片机应用系统的功率接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004
[34]范逸之,陈立元. Visual Basic与RS-232串行通信控制[M].北京:清华大学出版社, 2005
[35]李朝青. PC机及单片机数据通讯技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2000
[36]张振荣.单片机原理及实用技术[M].北京:人民邮电出版社,2000
[37]王诚吴继华. Altera FPGA/CPLD设计基础篇[M].北京:人民邮电出版社,2006
[38]王诚吴继华. Altera FPGA/CPLD设计高级篇[M].北京:人民邮电出版社,2006
[39]王诚吴继华.设计与验证Verilog HDL[M].北京:人民邮电出版社,2006
[40]夏宇闻. Verilog系统设计[M].北京:电子工业出版社,2005
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