新型分布式交通信號燈控制系統

　　2.1 信號機主控端模塊

　　主控制機采用處理器AT91RM9200，它是基于A(yíng)RM的ARM920T內核，集成了豐富的外圍功能模塊，非常適合于實(shí)時(shí)控制，且支持實(shí)時(shí)操作系統，運算速度高。

　　信號機采用12/5V電源供電，AT91RM9200工作于3.3V和2.5V，系統內其它器件選擇工作電壓為3.3V和5V。

　　信號機在系統內部通訊和區域協(xié)調控制中需要時(shí)間同步，因此設計RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘)用來(lái)對時(shí)。AT91RM9200內部集成RTC單元，只需要外接晶振就能工作，十分方便。

　　信號機主控端需要存放引導程序、嵌入式操作系統及其文件系統和應用程序，還有其它在運行過(guò)程中需要保存的數據，所以要通過(guò)外存儲單元來(lái)擴展存儲空間，包括SDRAM、NorFlash和NandFlash。NorFlash主要用于存放引導程序Bootloader和操作系統linux內核鏡像，系統上電或復位后從FlashROM中運行Bootloader，由Bootloader初始化硬件并將linux拷貝到SDRAM中運行。

　　NandFlash主要用于存放應用程序和數據。

　　為方便人機界面的操作，AT91RM9200內置LCD(液晶顯示器)驅動(dòng)控制器，能自動(dòng)產(chǎn)生LCD驅動(dòng)控制信號，可以與LCD直接連接。鍵盤(pán)模塊通過(guò)ZLG7290B擴展一個(gè)4×4的鍵盤(pán)矩陣，ZLG7290B通過(guò)IIC串行總線(xiàn)與處理器進(jìn)行連接。

　　考慮到信號機的體積，也為了方便設備的升級、擴展，從信號機控制板引出數據總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和必要的控制信號，設計統一的系統總線(xiàn)，通過(guò)總線(xiàn)來(lái)調度控制各個(gè)功能板塊，如車(chē)流信息采集板塊、信號燈控制器板塊、紅外線(xiàn)接收板塊、故障檢測板塊等。這些板塊與相應的功能模塊一一對應，以插槽接口與信號機控制板相連。

　　2.2 車(chē)流量信息采集模塊

　　射頻識別，即RFID(Radio Frequency IDentification )，俗稱(chēng)電子標簽，它是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，通過(guò)射頻信號自動(dòng)識別目標對象并獲取相關(guān)數據，工作過(guò)程無(wú)需人工干預，可應用于各種惡劣環(huán)境。一套RFID設備包括射頻標簽，天線(xiàn)和讀寫(xiě)器三個(gè)部分。天線(xiàn)和讀寫(xiě)器安置在路邊，當帶有射頻標簽的車(chē)輛通過(guò)該路段時(shí)，讀寫(xiě)器會(huì )通過(guò)天線(xiàn)接收返回載有RFID信息的射頻調制信號，經(jīng)處理后傳給信號機主控端，完成路況數據的信息采集。有關(guān)數據也經(jīng)由本地信號機向上位機--地區信號燈系統控制端發(fā)送。車(chē)流信息在信號機主控端內經(jīng)過(guò)建模計算，可以獲得當前信號燈所需的周期時(shí)間。

　　2.3 緊急干預模塊

　　在系統中加載遙控電路，以支持用紅外遙控器作緊急干預。采用8通道紅外發(fā)射/接收專(zhuān)用集成電路BA5104/BA5204，它能發(fā)射6個(gè)持續信號2個(gè)單次信號，串行口接入方便，且價(jià)格低，穩定性強。紅外接收端與信號機控制板總線(xiàn)相連，可以將遙控器按鍵信號傳遞至信號機主控端進(jìn)行中斷處理，且優(yōu)先級最高。

　　2.4 故障檢測模塊

　　交通信號燈工作環(huán)境較為復雜，可能存在各種難以預測的電源、電磁干擾及信號機自身的隨機性障礙。為了保證系統的可靠運行，除了采用軟件對策外，專(zhuān)門(mén)引入了硬件看門(mén)狗復位電路MAX708CPA ,該器件具有μP復位、掉電監測、手動(dòng)復位等功能，可以起到較好的保護作用。此外，利用含有電壓檢測與電流檢測的故障檢測電路，對信號燈控制器和信號燈作出實(shí)時(shí)檢測，將返回的TTL電平信號傳遞至信號機主控板，信號機系統可以根據不同的結果選擇繼續執行，或者向上報警，甚至自行關(guān)機。

　　2.5 信號燈控制器模塊

　　信號燈控制器是信號機與信號燈之間必需的硬件連接。路口信號燈的各種燈色狀態(tài)是由信號燈控制器對信號機數據進(jìn)行處理轉化而成的。

　　2.6 地區聯(lián)動(dòng)模塊

　　本地信號燈系統與地區信號燈系統管理端采用局域網(wǎng)絡(luò )(LAN)進(jìn)行雙向通訊。本地信號機控制端將待處理的數據信息通過(guò)Web Service應用程序接口封裝好發(fā)給地區信號燈系統控制端，處理工作由后者完成，再把最終結果返回給本地信號機。Web Service技術(shù)充分利用地區信號燈系統控制單元的計算能力，減輕了本地信號機的處理器開(kāi)銷(xiāo)，使得信號燈系統更加穩定和易于維護。