基于DSP的交通灯综合控制系统的设计

基于DSP的交通灯综合控制系统的设计徐向美，黄乡生（东华理工大学电子与机械工程学院，江西抚州344000）摘要：介绍了一种基于DSP芯片TMS320VC5509A的交通灯综合控制系统的设计，主要采用了DSP中的定时器进行定时设计模拟实际生活中交通灯的控制情况。关键词：DSP，交通灯控制中图分类号：TP273文献标识码：B文章编号:Abstract：KeyWords：CLCnumber:TP273Documentcode:BArticleID:1．引言随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。而DSP是伴随着微电子学、数字信号处理技术和计算机技术等学科的发展而产生的，是体现这三个学科综合科研成果的器件。由于它特殊的结构设计，可以把数字信号处理中的一些理论和算法实时实现，并逐步进入了控制器市场，因而在计算机应用领域中得到了广泛的使用。所以本文提出了基于DSP的交通灯综合控制系统的设计。2．器件选择本系统所采用的是TI公司的TMS320VC5509A，TMS320VC5509A是TI公司推出的定点数字信号处理器C5000系列中的一种，TMS320VC5509A通过增加乘累加MAC单元，增强了DSP的运算能力，而且性能更好，功耗更低，是目前TMS320家族中最省电的芯片。该芯片上的资源有：16Mbitflash196k*16bitSRAM2500gateCPLD模块上留有JTAG插口，用户可以通过仿真器和CCS下载程序和进行实验；其低功耗设计，比上一代C54XX器件功耗低30%左右；处理速度更快，双核结构，处理速度400MIPS；软件程序兼容C54XXDSP；片内存贮空间128K×16Bit；大容量SDRAM设计：4M×16Bit；2路10bit片上A/D接口；8Mbit扩展FLASH，存储大量固化程序和数据；设计有用户可以测试指示灯；DSP扩展总线，包括数据、地址、I/O、控制；4组标准扩展连接器，为用户进行二次开发提供条件；具有IEEE1149.1相兼容的逻辑扫描电路，该电路仅用于测试和仿真；+5V电源输入，内部+3.3V、+1.6V电源管理；高保真语音接口设计，双路语音采集，每路48K/S；USB2.0接口设计；4层板设计工艺，稳定可靠。实验箱上带有ICETEK-CRT显示控制模块，实验箱上有红、黄、绿三种颜色十二只指示灯可供模拟交通灯用。在该系统中利用定时器中断来控制交通灯的亮灭以及间隔时间，同时利用了键盘中断来进行模拟突发事件发生时的控制。3．交通灯控制原理交通灯分为红黄绿三色，东、南、西、北各一组，用灯光信号实现对交通的控制：绿灯信号表示通行，黄灯表示警告，红灯禁止通行，灯光闪烁表示信号即将改变。正常的交通控制信号顺序如下：南北方向绿灯，东西红灯（20秒）。南北方向绿灯闪烁。南北方向黄灯。南北方向红灯，东西方向黄灯。东西方向绿灯（20秒）。东西方向绿灯闪烁。东西方向黄灯。返回（1）循环控制。紧急情况处理：当重要车队通过、急救车通过时，交通警察手动控制：当任意方向通行剩余时间多于10秒，将时间改成10秒。正常变换到四面红灯（20秒）。直接返回正常信号顺序的下一个通行信号（跳过闪烁绿灯、黄灯状态）。4．程序设计1．根据设计要求，由于控制是由不同的各种状态按顺序发生的，我们可以采用状态机制控制方法来解决此问题。这种方法是：首先列举所有可能发生的状态；然后将这些状态编号，按顺序产生这些状态；状态延续的时间用程序控制，对于突发情况，可采用在正常顺序的控制中插入特殊控制序列的方式完成。2．定时器的设定，VC5509A定时器是由一个4位的预定标值PSC和一个16位的减法计数的计数器TIM组成。在实际工作中首先是每经过一个周期PSC值减1，一直减到0后TIM开始减1，直到减到0后的第一个周期，计数器会向CPU发出中断请求。3．突发事件设置，在实际交通过程中会出现突发状况，比如说有救护车或者110紧急车要通过，此时就可以通过小键盘进行突发状况模拟。通过按键进入到中断服务子程序，相当于原来先要通过的车辆在突发状况来了以后就要先让紧急车辆通过。程序流程图如下所示：开始开始初始化：EMIF、CPU频率、ICETEK—CTR、定时器、中断控制寄存器、工作变量根据定时器计数确定当前状态根据当前状态设置指示灯状态根据当前状态设置发光二极管显示阵列状态读取键盘输入结束？结束否图1定时器中断服务程序入口定时器中断服务程序入口计数工作变量值在原基础上加1退出定时器中断服务程序键盘中断服务程序入口设置突发事件标志退出键盘中断服务程序图2图35．键盘连接原理图DATA[7：0]DATA[7：0]ADDRESS[15：0]地址译码数据锁存串行移位寄存器清除U3电平转换U4CLKDATACPLDU2U1DSP图4键盘连接图键盘6．测试结果及其分析通过在TMS320VC5509A实验箱上进行测试，可以看到程序可以完成交通灯功能，正常进行工作。该系统的优点在于利用了DSP的快速处理能力，同时在程序中运用中断来进