摘要：針對(duì)傳統(tǒng)信號(hào)機(jī)相位少，運(yùn)算性能低的缺陷，設(shè)計(jì)了以LM3S8962為控制核心的六相位交通信號(hào)機(jī)。在設(shè)計(jì)平面交叉口六相位模型的基礎(chǔ)上，給出信號(hào)機(jī)控制模式、信號(hào)配時(shí)參數(shù)。根據(jù)信號(hào)機(jī)功能要求及LM3S8962的資源特性，給出信號(hào)機(jī)的硬件設(shè)計(jì)方案。利用模塊化設(shè)計(jì)方法，完成各功能模塊軟件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了系統(tǒng)整體測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的基于LM3S8962的六相位交通信號(hào)機(jī)功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)于城市復(fù)雜平面交叉口，其控制效果優(yōu)于傳統(tǒng)信號(hào)機(jī)。
關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；交通信號(hào)機(jī)；六相位；LM3S8962

0 引言
隨著我國(guó)城市化飛速發(fā)展，路面交通擁堵問(wèn)題日益嚴(yán)重。交通信號(hào)機(jī)作為緩解交通擁堵問(wèn)題的重要手段之一，其核心控制器主要包括兩類：一類是單片機(jī)控制器，這類控制器基于8／16位單片機(jī)，功能簡(jiǎn)單，控制方式單一；另一類采用工控機(jī)作控制器，功能強(qiáng)大，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜且多冗余，成本高。相位控制方面，傳統(tǒng)的信號(hào)機(jī)主要為兩相位和四相位信號(hào)控制。兩相位控制時(shí)，直行方向和左轉(zhuǎn)方向同時(shí)放行，左轉(zhuǎn)車輛與對(duì)向直行車輛形成沖突，極易造成交通事故；四相位控制時(shí)，將右轉(zhuǎn)方向作為常通狀態(tài)來(lái)對(duì)待，這顯然忽視了沒(méi)有過(guò)街天橋或地下通道的情況下行人安全通行的要求。
針對(duì)上述傳統(tǒng)信號(hào)機(jī)的缺陷，本文提出了一種基于ARM芯片LM3S8962的六相位交通信號(hào)機(jī)的系統(tǒng)控制方案及其軟硬件設(shè)計(jì)方法。

1 六相位信號(hào)機(jī)控制方案
信號(hào)機(jī)的控制方案是相位設(shè)置、相序設(shè)置、信號(hào)配時(shí)的有序集合，是信號(hào)機(jī)運(yùn)行的數(shù)據(jù)源，因此對(duì)信號(hào)機(jī)控制方案的研究異常重要。
1．1 平面交叉口六相位模型
本文對(duì)左轉(zhuǎn)方向、右轉(zhuǎn)方向分別加以考慮，將十字路口的信號(hào)相位分為6個(gè)相位，如圖1所示。其中，相位1，3，4，6用于機(jī)動(dòng)車，相位2，5用于機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車和行人。從該模型中可以看出，僅1，4相位放行時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)分流點(diǎn)，其余各相位放行時(shí)不產(chǎn)生任何接觸點(diǎn)，較之傳統(tǒng)的兩相位、四相位控制模型大幅減少了交通接觸點(diǎn)，因此，能夠更有效地降低事故隱患。

1．2 控制模式與信號(hào)配時(shí)
本文采用對(duì)交通流時(shí)間分割的方法，按照設(shè)定的通行相序?yàn)槊恳幌辔环峙湟欢ǖ耐ㄐ袝r(shí)間，在一次通行周期中，各個(gè)相位的通行對(duì)象均會(huì)得到一次通行權(quán)。考慮到未來(lái)交通控制系統(tǒng)的要求，同時(shí)兼顧傳統(tǒng)信號(hào)機(jī)的控制方式，本文為信號(hào)機(jī)設(shè)計(jì)了多時(shí)段、定周期、手動(dòng)、黃閃四種控制模式。
信號(hào)配時(shí)方面，為了保證各方向的通行對(duì)象能夠安全地通過(guò)交叉口，每個(gè)方向的通行時(shí)間不能少于15 s，而為了避免各方向通行對(duì)象等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)不宜超過(guò)200 s。表1給出六相位信號(hào)機(jī)的一種信號(hào)配時(shí)方案，通行相序?yàn)橄辔?至相位6，黃閃時(shí)長(zhǎng)3s。