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基于嵌入式系统的智能交通灯控制系统的设计与实现

基于嵌入式系统的智能交通灯控制系统的设计与实现

发表日期: 2020-12-09 08:51:05 

随着汽车数量的增加,道路的压力越来越大,城市道路错开。交通信号灯是城市交通的重要指挥系统。交通灯作为控制交通流量、提高道路通行能力的有效手段,对减少交通事故有着明显的作用。基于arm的智能交通灯控制系统的设计为智能交通的研究提供了理论参考。
1。系统的总体结构
如图1所示,红绿灯按东、南、西、北四个方向布置。每个方向的红绿灯都配有相应的摄像头。摄像头的功能用于检测相应方向车辆的交通状况(等候队列和交通量)。ARM处理器的No.9和No.10功能,No.9用于处理图像反馈信息,No.10用于处理No.9反馈信息,并对信息中的车辆排队进行红绿灯智能控制。此外,10号控制臂还与通信监控中心保持通信。
如图1所示,系统整体结构如图2所示,
摄像机对来自相反方向的车辆进行拍照,摄像区域面向车道中心,略向下倾斜,拍摄场景应包括车辆的停车线,而且涉及的范围应该很广。摄像机安装过程中必须保持稳定,以防止因震动而产生的负不确定性。当道路交通流量较大时,应根据实际情况增加摄像头数量。交通灯的安装位置应因地制宜。
图2系统硬件包括以下主要模块:
2.1,ARM嵌入式处理器模块
ARM(advanced rismachines)的英文名称有很多种解释,一种是公司名称的缩写,另一种是这种微处理器模块的通用代码,另一种是术语的一般名称。从三个方面总结了ARM处理器的特点:(1)低功耗、功能丰富;(2)16位和32位双指令集;(3)其研发与众多厂商有良好的兼容性。随着技术的飞速发展,arm的发展延续了许多系统。不同的系统有不同的特点。但是,如果系统是一致的,它有许多处理器内核,但通常是相同的。
arm的发展经历了许多阶段,从最初的发展阶段,即armv1到armv3,再到ARMv4到armv7的后期,arm的应用逐渐成熟。ARMv4有三个代表性的系统,分别是ARM7、ARM9和StrongArm。armv5有四个代表性的系统:arm10、Xscale、DSP指令集和Java。armv6有四个代表性的系统:ARM11、定点DSP功能、java性能提升8倍、媒体4倍音视频性能优化。armv7系统由a系列、M系列和R系列组成。A系列是单片机,可根据用户的不同需求提供全方位的智能控制操作平台。R系列为实时系统控制单片机,M系列为低端控制型单片机。
本文的控制系统基于三星公司生产的S3C2410处理器。处理器的设计思想来源于ARM9,其基本功能框架是基于ARM9的。从系统的硬件原理图可以看出,整个系统需要双臂处理器,主频可达266m,一个处理器用于图像处理,另一个处理器实现控制。这两个处理器可以以各种方式相互连接。SPI模式
SPI总线模式由Motorola公司引进,实现了同步的三线制接口通信。这三条线路具有不同的输入和输出功能,包括时钟传输线(SCK)、数据流输入线(MoSi)、数据流输出线(MISO),这些传输线是CPU与各种外围设备之间的桥梁。SPI应用中具有以下特点:(1)同步发送和接收串行数据;(2)按频率编程时钟;(3)使用主机或工作机;(4)具有中断结束标记;(5)冲突保护功能;(6)总线竞争保护功能。
。IZC模式是一种具有高性能串行总线的多主机总线,包括多主机系统所需的总线判决和高低速设备同步功能。
IZC总线使用两条双向信号线,即数据线SDA和时钟线SCL,连接到总线的设备之间进行通信。每个I2C总线设备都有一个唯一的地址标识。
。Dart串行端口模式
串行通信技术的概念很容易理解,串行端口按位发送和接收字节。串行通信虽然字节并行发送速度慢,但它的串行口可以实现输入输出数据同一线路上的传输。串行通信接口的输入输出数据传输方便,串口有统一的标准协议。串口的应用过程中,串口实际上是对应的物理变量地址,串口的操作是物理地址的操作,所以串口模式的通信编程模式相对简单。本文所要求的两个平台都有相应的串口集成。为了方便连接,这里选择的通信方式是串行接口通信。
这部分中,除了处理器之外,还有一些存储设备。本文主要介绍了智能交通灯的主要控制原理,并对其进行了详细的介绍。根据感光元件的不同,摄像机可分为CCD和CMOS两大类,它们应用过程中各有优缺点。一般认为CMOS的功耗相对较低,而CCD的成像效果较好。因此,交通监控摄像机通常采用CCD摄像机。目前,随着互联网时代的发展,市面上的摄像设备大多具备WiFi功能,为交通网络监控系统提供了一个研究方向。实际应用中,具有WiFi功能的摄像头避免了繁琐的布线,大大提高了应用效率。
2.3、无线模块
设计和应用过程中,为避免突发事件的发生,应设置故障报警功能。交通系统中,当交叉口的交通设备发生故障,工作人员无法察觉时,交通将陷入混乱。交通灯亮就是堵车,越重就是交通事故。因此,报警系统不仅要有时效性,而且要有时效性。实际的系统管理工作中,管理人员通常都远离实际交通信号源的监控室内。为了实现对交叉口红绿灯的实时监控,本文采用了一些无线传输方式。表1是最广泛使用的无线传输方法。
表1常见无线传输模式比较
从表1可以看出,一些无线传输模式的传输距离较短,如蓝牙、WiFi和ZigBee。GPRS等无线传输方式需要大距离和大范围的无线传输。
3G网络传输容量大,速度快,有时信号不稳定;GPRS传输范围广,成本低,信号稳定,被称为“永远线,永远连接”的技术。智能交通灯远程信号传输速度要求不高,考虑到性价比,选择GPRS无线传输方式进行故障报警。
2.4、电源模块
电源是整个系统的电源,整个系统运行过程中起着重要作用。系统中不同的模块有不同的供电要求。红绿灯电压为12-24伏,摄像头电压为12伏,核心模块电路板S3C2410标准电压为3.3伏,因此电源模块的设计应基于系统的总体设计。
本文设计的系统电源模块还设有应急电源部分,停电时可向监控中心报警。
3、系统软件组成
系统软件组成分为四个主要模块:
3.1、操作系统Linux
Linux是一个源代码操作系统,没有黑匣子技术;具有内核小、操作更新快、稳定性好、可移植性强等特点,网络功能强,兼容性好。它是免费的IOS,市场上竞争非常激烈。这里选择的操作系统是Linux系统。
3.2条。交叉口车辆等待状态监测模块
该模块通过对摄像头图像的分析,反馈路口车辆的交通状况。根据图片中反映的车辆等待情况,利用智能控制模块实现交叉口红绿灯的智能控制。
3.3条。智能交通灯控制模块
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