智能交通信号灯识别系统.doc
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1、学校代码 学号 本科学年论文题 目 智能交通信号灯识别系统 院 系 专业名称 年 级 学生姓名 指导教师 2012年06月20日智能交通信号灯识别系统摘要针对交通拥堵、交通事故、环境和噪声污染等交通相关问题,传统的交通灯已无法满足急剧增加的交通需求,亟需向智能转变。本文采用红外线检测器的原理,根据检测到的车速来确定每一辆车的通行时间,由通行时间的大小进而判断道路的交通状态,并将此状态作为单片机的输入信号,反馈给交通控制系统来延长该通向的绿灯时间,避免交通拥挤等交通问题的产生,从而更好的实现信号灯识别系统智能化。关键字:红外线,对射式光电开关,单片机,车速,通行时间,交通状态INTELLIGEN
2、T TRACFFIC LIGHTSIDENTIFICATION SYSTEMABSTRACTFor traffic congestion, the traffic accident, the environment and the noise pollution and traffic related problems, the traditional traffic lights already cannot satisfy the traffic demand has increased dramatically, and it needs to intelligence to chang
3、e. In this paper the principle of infrared detector, according to the test to determine the speed to each car of go through the time, by the passage of the size of the time and then judge the road traffic condition, and the state of the single chip microcomputer as the input signal, feedback to traf
4、fic control system to extend this leads to the green time, avoid the traffic congestion and other transportation problem produce, thus better realize intelligent signal recognition system. KEYWORDS: infrared , duishe photoelectric switch,single-chip microcomputer, speed of a motor vehicle, passing t
5、ime,traffic state目 录1.绪论11.1课题研究背景11.2国内外发展状况及研究趋势11.3 研究内容和意义22检测器原理分析32.1 红外线检测器原理32.2 红外线检测器特性43 系统工作原理93.1 检测系统的工作原理8错误!未定义书签。3.2 红外检测器工作原理错误!未定义书签。4 系统软件程序的设计114.1 程序设计理论基础114.1.1 定时器工作原理错误!未定义书签。4.1.2 软件延时原理错误!未定义书签。4.1.3 中断原理错误!未定义书签。4.2 主程序错误!未定义书签。5 总结13致 谢18参考文献19 1.绪论1.1课题研究背景由于我国经济的快速发展从
6、而导致了汽车数量的猛增,大中型城市的城市交通,正面临着严峻的考验,从而导致交通问题日益严重,其主要表现如下:交通事故频发,对人类生命安全造成极大威胁;交通拥堵严重,导致出行时间增加,能源消耗加大;空气污染和噪声污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成为人们司空见惯而又不得不忍受的问题,在这种背景下,如何依据红外检测器采集的信息对交通拥挤状态进行识别,实现交通信号灯智能化,从而实施高效的交通控制、路径诱导灯管理措施,是解决交通问题最为有效的途径。因此,对交通拥挤状态以及事故状态的识别进行研究具有重要意义。1.2国内外发展状况及研究趋势1.2.1交通系统的国内状况当前国内的交通检测系统发展很快,很多城
7、市都建立了基于埋入式传感线圈的交通流信息采集系统、基于摄像机的电视监视系统以及交通违章检测系统等,初步实现了对交通状况(如路面图像和路面交通流量、车速、车道占有率等)的实时检测和监视。但是当这些系统基本上处于“各自为政”的状态,相互之间的协同不够,而且目前大部分地区现有的道路通监测系统不能完整采集到所应该包括的交通流,不能够完全满足现代化交通管理的需要,整个交通监测数量相对较少,没形成规模和系统,没针对快速路与城市道路管理不同进行合理的设置监测点与监测方式,高速路监测没有与整个城市的交通监测形成相应的衔接,同时对于交通监测系统的信息处理能力还比较薄弱。对于这些系统所采集的信息的有效利用也不够,
8、科技含量不高。1.2.2交通系统的国外现状美国、欧洲、日本等发达国家在智能交通ITS的研究和项目实施过程中,对于交通监测系统越来越重视,一方面大量采用最为先进的信号检测、视频检测等技术,提高采集信息的质量及精度,丰富信息采集手段及来源;另一方面更加强调各个信息采集子系统的协同工作及不同来源信息之间的融合。另外,在信息处理方面大力推广采用当前数字信号处理、图像处理、视频处理、语音处理、数据挖掘、人工智能等领域的前沿成果,充分实现信息的深度挖掘、集成和应用,提高交通指挥、管理和服务的信息化水平,使交通系统的信息采集、处理和利用能力上升到新的层次。目前国际上主要先进国家的交通流检测设备仍然以地面感应
9、线圈为主要手段,视频图像和微波等检测技术也在大力推广。随着视频图像处理技术的不断提高,视频图像检测应该是一个有很大潜力的发展方向。近20年来,无论是在国际上还是在国内,城市交通信号识别系统的研究已经有了发展,随着现在科技与基础理论的不断发展,城市交通信号识别系统也逐渐向着智能化、集成化的方向发展,逐步形成具有分布协同功能的集成化的城市交通智能系统。当下,智能交通灯识别系统的研究和发展起着基础和决定性的作用。1.3 研究内容和意义随着我国经济的蓬勃发展,城市的人口和机动车拥有量也在急剧增长,交通流量日益加大,交通拥挤堵塞现象日益严重,交通事故时有发生。交通问题已经成为城市管理工作中的重大社会问题
10、,阻碍和制约着城市经济建设的发展。因此,深入研究解决城市交通问题有着极为重要的现实意义。要解决城市交通问题,就必须准确掌握交通流信息。本文采用了红外检测技术,通过检测到的车速大小来计算车辆的通行时间,进而识别交通状态是否拥挤,有效地提高了道路通行能力,并实现了交通信号灯识别系统智能化。2检测器原理2.1 红外线检测器原理 本文采用的是红外线对射式光电开关, 对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器,发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时,光电开关就产生了开关信号。当检测物体是不透明时,对射式光电开关是最可靠的检测模式。对射式光电开
11、关由发射器和接收器组成,其工作原理是:通过发射器发出的光线直接进入接收器,当被检测物体经过发射器和接收器之前阻断光线时,光电开关就产生开关信号。与反射式光电开关不同之处在于,前者是通过电-光-电的转换,而后者是通过介质完成。对射式光电开关的特点在于:可辨别不透明的反光物体,有效距离大,不易受干扰,高灵敏度,高解析,高亮度,低功耗,响应时间快,使用寿命长,无铅,广泛应用于:投币机,小家电,投币机,自动感应器,传真机,扫描仪等设备上面。 红外光电开关分为投光器为投光器和受光器两部分,两者光轴重合在同一直线上。为了抑制环境光干扰,采用脉冲调制光。电脉冲的周期为T,脉冲宽度为t,电脉冲允许峰值电流随脉
12、冲宽度比(tT)减小而增大。选t15s,T1ms,使峰值电流接近IA,平均电流大于50mA。驱动电流大,检测距离也大,可超过100m。投光器的发光二极管置于透镜焦点处,投光器发出平等的光。受光器的光敏三极管前加滤光器,且设置夹缝。光敏三极管置于透镜焦点处,把光脉冲变为电脉冲。当被测体进入检测区时,光被遮挡,受光器无光可受,开关输出状态改变。在投光电路中设有诊断端子的原理图如图1所示。诊断输出端子对0V端子短接,或者计算机送一个低电平过来,LED停止发光,受光器输出状态改变。若输出状态不变,证明传感器电路有故障。如果光轴发生变化,或者透镜表面吸附尘埃、油污,受光器入光量均会变弱,继而引起光敏器件
13、输出电信号变弱,因此,设计有自诊断输出端子的直流开关,原理图如图2所示。直流电源电压范围是DCl036V。用比较放大器来测变弱的电信号。电信号减小到一定程度时,与门输出高电平到延时电路,经延时后NPN型三极管导通,集电极输出诊断信号。图中应用了滤波网络和屏蔽罩来抑制开关动作时产生的浪涌电压和电磁辐射。设计有自诊断输出端子的交流开关,主要是电源部分和晶闸管输出部分不同。交流电源电压范围是AC24250V。用ZnO浪涌吸收器宋抑制电网中的干扰。红外线光电开关无电弧,无火花,耐振动,电磁兼容,浪涌电压弱,调试方便。它能诊断自身主要故障,它的电信号能与计算机直接匹配。光电开关群集中控制的效果是非常理想
14、的。2.2红外检测器的特性红外的检测器是红外分光光度计的重要组成部分,红外的检测器也有多种。红外检测器分为热电检测器和光检测器两类。热电检测器是将红外的辐射热能转化为电能,从而检测电信号来测量红外线的强弱。光检测器则是利用红外线的热能使得检测器的温度发生改变,从而导电性发生变化,此时通过测量电阻来衡量红外信号的强弱。光检测器有:MCT(汞铬碲)、InTe(锑化铟)等。热电检测器有:DTGS(氘化硫三肽)、LiTaPO3(钽酸锂)等。红外检测仪器的运转方式:(1)固定式:用于对旋转型设备故障的监测、关键设备的监测和生产在线产品工艺、质量的监测。(2)便携式:便携式的红外检测仪器应用十分广泛,在日
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