智能交通輔助管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)【摘要】在智能交通領(lǐng)域，隨著車輛數(shù)量的激增，傳統(tǒng)的交通信號(hào)燈已無(wú)法高效應(yīng)對(duì)高峰時(shí)段的車流量，導(dǎo)致嚴(yán)重的道路擁堵和通行效率降低。本研究以STM32微控制器為核心，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套智能交通輔助管理系統(tǒng)，旨在通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交通車流量并動(dòng)態(tài)調(diào)整交通信號(hào)時(shí)序。該系統(tǒng)采用紅外傳感器對(duì)路口車流量進(jìn)行檢測(cè)，運(yùn)用九點(diǎn)模糊控制算法對(duì)車流量的比值進(jìn)行比較，并將數(shù)據(jù)反饋給STM32從機(jī)，從而調(diào)節(jié)信號(hào)燈的時(shí)長(zhǎng)以及數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)間。系統(tǒng)還集成了LoRa無(wú)線通信模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，將實(shí)時(shí)交通狀態(tài)、流量統(tǒng)計(jì)等關(guān)鍵信息發(fā)送至STM32主機(jī)端。主機(jī)端進(jìn)一步處理這些信息并通過(guò)OLED屏幕顯示給交通管理部門，支持他們做出更合理的調(diào)度決策。此外，針對(duì)夜間車流量減少或緊急狀況等特殊情況，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了個(gè)性化的控制按鍵，允許手動(dòng)覆蓋自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制，以滿足特殊的交通需求。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，本文所設(shè)計(jì)的智能交通輔助管理系統(tǒng)具有良好的應(yīng)用前景，同時(shí)也為未來(lái)智能交通系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供了理論依據(jù)和技術(shù)參考?！娟P(guān)鍵詞】智能交通；車流量；九點(diǎn)模糊控制算法；LaRoDesignofIntelligentTransportationAssistanceManagementSystem【Abstract】Inthefieldofintelligenttransportation,withthesharpincreaseinthenumberofvehicles,traditionaltrafficsignalsarenolongerabletoefficientlycopewithpeaktrafficflow,leadingtoseriousroadcongestionandreducedtrafficefficiency.ThisstudyfocusesontheSTM32microcontrolleranddesignsandimplementsanintelligenttrafficassistancemanagementsystem,aimingtomonitortrafficflowinreal-timeanddynamicallyadjusttrafficsignaltiming.Thesystemusesinfraredsensorstodetecttrafficflowatintersections,comparestheratiooftrafficflowusinganinepointfuzzycontrolalgorithm,andfeedsthedatabacktotheSTM32slavetoadjustthedurationofthesignallightsanddisplaythecountdowntimeonthedigitaltube.ThesystemalsointegratesaLoRawirelesscommunicationmoduletoachieveremotedatatransmissionandsendkeyinformationsuchasreal-timetrafficstatusandflowstatisticstotheSTM32host.ThehostfurtherprocessesthisinformationanddisplaysittothetrafficmanagementdepartmentthroughOLEDscreens,supportingtheminmakingmorereasonableschedulingdecisions.Inaddition,forspecialsituationssuchasreducednighttimetrafficoremergencysituations,thesystemhasdesignedpersonalizedcontrolbuttonsthatallowmanualoverrideofautomaticadjustmentmechanismstomeetspecialtrafficneeds.Experimentaltestshaveshownthattheintelligenttransportationassistancemanagementsystemdesignedinthisarticlehasgoodapplicationprospects,andalsoprovidestheoreticalbasisandtechnicalreferenceforthedevelopmentoffutureintelligenttransportationsystems.【Keywords】Intelligenttransportation；Trafficvolume；Ninepointfuzzycontrolalgorithm；LaRo

目錄1緒論 緒論1.1研究背景近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)城市車輛持有量持續(xù)增長(zhǎng)，交通擁堵問(wèn)題越來(lái)越突出。在高峰時(shí)段，十字路口常常是交通擁堵的重災(zāi)區(qū)，當(dāng)車輛在十字路口交匯，如果缺乏有效的交通管理，很容易形成交通瓶頸，造成嚴(yán)重的擁堵現(xiàn)象。傳統(tǒng)的交通管理方式已經(jīng)無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的交通需求，并且難以實(shí)現(xiàn)對(duì)交通狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控和快速響應(yīng)。因此，研究和設(shè)計(jì)智能交通輔助管理系統(tǒng)成為解決交通問(wèn)題的重要途徑。1.2研究意義本文旨在設(shè)計(jì)智能交通輔助管理系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交通車流量信息，提供準(zhǔn)確的交通車流優(yōu)化方案。通過(guò)智能交通輔助管理系統(tǒng)，交通管理部門可以更好地掌握交通狀況，及時(shí)采取相應(yīng)的措施來(lái)進(jìn)行交通調(diào)度，從而提高道路交通通行效率，為解決當(dāng)下交通擁堵問(wèn)題具有關(guān)鍵的支撐作用。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國(guó)內(nèi)外，智能交通輔助管理系統(tǒng)的研究和應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家由于其先進(jìn)的科技水平和較早的城市化進(jìn)程，通過(guò)持續(xù)的研究和技術(shù)創(chuàng)新，已經(jīng)建立了較為成熟的智能交通系統(tǒng)。2017年，UMAIRSAEEDSOLANGI等人的研究表明，通過(guò)FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)作為智能交通控制器，優(yōu)化交通信號(hào)燈的功能，從而提供高效的交通管理。雖然FPGA的可編程性和靈活性使其具有更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，但是這也導(dǎo)致了其設(shè)計(jì)和制造過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，成本較高。2022年，MuhammadTalhaUbaid等人在《IntelligentTrafficSignalAutomationBasedonComputerVisionTechniquesUsingDeepLearning》的研究表明，通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，對(duì)交通車輛檢測(cè)和計(jì)數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的處理和分析，提供實(shí)時(shí)的交通流優(yōu)化方案，從而提高交通管理的效果。然而，計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)需要高性能的CPU和大量的圖像數(shù)據(jù)支持等限制，因此存在成本高、功耗嚴(yán)重等問(wèn)題，所以解決這些問(wèn)題才能更好地適用于智能交通。2023年，GoyalRahu等人在《Cloud-connectedcentralunitfortrafficcontrol:interfacingsensingunitsandcentralizedcontrolforefficienttrafficmanagement》的研究中指出，通過(guò)局域網(wǎng)(LAN)技術(shù)將車輛密度數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋€(gè)云鏈接的中心單元，中心單元對(duì)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行算法分析并動(dòng)態(tài)調(diào)整交通燈配時(shí)以優(yōu)化交通流量。由于局域網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目和覆蓋范圍有限，當(dāng)需要連接更多的設(shè)備或擴(kuò)大覆蓋范圍時(shí)，可能需要額外的設(shè)備和技術(shù)支持，這增加了成本和復(fù)雜性。相對(duì)于國(guó)外，國(guó)內(nèi)在智能交通輔助管理系統(tǒng)的研究和應(yīng)用上起步較晚，但發(fā)展勢(shì)頭迅猛。近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)智能交通的大力支持和投入，國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)在該領(lǐng)域取得了顯著的成果。這些成果為智能交通管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。2019年，李自新在《基于LoRaWAN的智能交通信息服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證》的研究表明，通過(guò)LoRaWAN無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)交通數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)交通管理的智能化。2020年，吳廷強(qiáng)等人在《基于單片機(jī)的交通信號(hào)燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》的研究中指出，通過(guò)紅外傳感器技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交通車流量，提供準(zhǔn)確的交通流優(yōu)化方案，從而提高交通管理的效率。2022年，劉昌灝在《一種城市智能交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)》的研究指出，智能交通輔助管理系統(tǒng)可以通過(guò)傳感器和STM32單片機(jī)技術(shù)，對(duì)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和處理，從而優(yōu)化交通流，達(dá)到了智能交通管理的效果。1.4本文的研究?jī)?nèi)容如前文描述，雖然已經(jīng)有許多學(xué)者在智能交通領(lǐng)域進(jìn)行了相關(guān)研究，但在可靠性、實(shí)用性等方面均未進(jìn)行深入研究。目前將從機(jī)和主機(jī)兩個(gè)系統(tǒng)相結(jié)合的方面仍處于知識(shí)空白，對(duì)于智能交通輔助管理系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)還缺乏系統(tǒng)性的研究。因此，本文將填補(bǔ)這一知識(shí)空白，通過(guò)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)高效可靠的智能交通輔助管理系統(tǒng)，以提高交通管理的效率和交通安全的水平。具體而言，本文將從系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、調(diào)試與結(jié)果分析等方面展開(kāi)研究。第二章將對(duì)智能交通輔助管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路和系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖等方面。通過(guò)分析，可以明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。第三章將在系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。通過(guò)硬件模塊化劃分，有助于提高系統(tǒng)的可靠性、可維護(hù)性和擴(kuò)展性。第四章將詳細(xì)介紹系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過(guò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整體工作流程，并且對(duì)每個(gè)子流程涉及到的相關(guān)算法、時(shí)序進(jìn)行詳細(xì)敘述。第五章將進(jìn)行調(diào)試與結(jié)果分析。通過(guò)調(diào)試，確保系統(tǒng)的每一個(gè)部分都能正常工作，以提升整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第六章將進(jìn)行總結(jié)與展望。通過(guò)總結(jié)并展望未來(lái)還需要完善擴(kuò)展的功能以提升整個(gè)系統(tǒng)的性能，使系統(tǒng)更貼合實(shí)際運(yùn)用需求。通過(guò)以上的研究?jī)?nèi)容，本文旨在為提供一個(gè)理論框架和實(shí)踐指南，以支持智能交通管理輔助系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和實(shí)施。

2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)考慮到當(dāng)車流量較大時(shí)，十字路口的綠燈時(shí)間仍然很短，道路擁堵情況較為嚴(yán)重，從而導(dǎo)致車輛的通行時(shí)間較長(zhǎng)。在考慮到這一點(diǎn)，本系統(tǒng)與傳統(tǒng)的信號(hào)燈控制系統(tǒng)相比，能夠利用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交通流量狀況，根據(jù)實(shí)時(shí)交通流量的變化，及時(shí)調(diào)整信號(hào)燈的時(shí)序，以減少道路擁堵和提高交通效率。本設(shè)計(jì)還充分考慮到夜間車輛較少或在緊急情況下等多種交通狀況，增加了實(shí)施個(gè)性化的交通信號(hào)燈按鍵控制，可以根據(jù)特定的交通需求調(diào)整交通管理系統(tǒng)。另外，這些交通信息對(duì)于交通管理部門來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，本系統(tǒng)通過(guò)使用LoRa無(wú)線通信技術(shù)，將處理后的數(shù)據(jù)以液晶屏幕顯示的方式展示給交通管理部門，如實(shí)時(shí)交通流量、交通狀態(tài)等，這使得交通管理部門可以做出更加合理的交通管理調(diào)度。2.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖隨著城市交通的不斷發(fā)展和變化，為了適應(yīng)不同規(guī)模和復(fù)雜度的交通管理需求。通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性能夠滿足未來(lái)交通管理的需求變化，從而進(jìn)行功能擴(kuò)展。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示，首先把電源進(jìn)行上電，確保系統(tǒng)正常工作，主控MCU為STM32，系統(tǒng)集成了LaRo無(wú)線通信模塊、紅外傳感器、LED信號(hào)燈、數(shù)碼管、按鍵和OLED液晶屏顯示模塊，來(lái)一起完成智能交通輔助管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：(1)通過(guò)紅外傳感器檢測(cè)車流量。紅外傳感器發(fā)射一個(gè)不間斷的紅外光束，當(dāng)車輛經(jīng)過(guò)時(shí)，會(huì)中斷光束，根據(jù)檢測(cè)到的光束中斷并計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)車流量的統(tǒng)計(jì)。(2)通過(guò)STM32從機(jī)對(duì)LED信號(hào)燈和數(shù)碼管的控制，系統(tǒng)可以調(diào)整交通信號(hào)的時(shí)序，以提高交通效率和減少交通擁堵。(3)根據(jù)特定的交通需求，如南北通行模式、東西通行模式、夜間通行模式、緊急通行模式等，進(jìn)行個(gè)性化的交通信號(hào)按鍵控制，提高交通的安全性和效率。(4)從機(jī)和主機(jī)兩個(gè)系統(tǒng)通過(guò)LoRa模塊進(jìn)行無(wú)線通信，STM32主機(jī)端可以將車流量、車流狀態(tài)等交通信息顯示在OLED液晶屏幕上。圖2-1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖

3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)本章節(jié)將深入闡述系統(tǒng)的硬件構(gòu)成和電路設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。系統(tǒng)由微控制器、傳感器、按鍵、LED、數(shù)碼管、無(wú)線通信模塊以及液晶屏顯示模塊等部分組成。（1）微控制器：由兩個(gè)STM32最小系統(tǒng)構(gòu)成主從機(jī)。（2）傳感器：使用兩個(gè)紅外傳感器對(duì)東西方向及南北方向的車流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)。（3）按鍵：使用三個(gè)單獨(dú)的按鍵來(lái)進(jìn)行交通模式的切換。（4）LED：發(fā)光二極管由十二個(gè)構(gòu)成東西南北交通信號(hào)指示燈。（5）數(shù)碼管：數(shù)碼管由四個(gè)兩位共陽(yáng)極數(shù)碼管構(gòu)成倒計(jì)時(shí)顯示功能。（6）無(wú)線通信模塊：由兩個(gè)LoRa無(wú)線串口模塊組成從機(jī)與主機(jī)的無(wú)線通訊。（7）液晶屏顯示模塊：由一個(gè)OLED液晶屏組成交通信息的顯示。3.1微控制器微控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)控制和管理系統(tǒng)的各個(gè)部分。針對(duì)智能交通領(lǐng)域選擇不同性能、型號(hào)的單片機(jī)尤為重要。目前主流的8位單片機(jī)STC89C52易于學(xué)習(xí)和開(kāi)發(fā)并且成本低廉，但性能較低；32位STM32F103C8T6具有高性能低功耗的優(yōu)點(diǎn)，完全滿足智能交通輔助管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，并且在Keil開(kāi)發(fā)環(huán)境中表現(xiàn)出色，支持C和C++語(yǔ)言等多種語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，使得極大的縮短了開(kāi)發(fā)周期。因此，選用32位的STM32單片機(jī)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。3.1.1STM32F103C8T6芯片介紹STM32F103C8T6是STMicroelectronics生產(chǎn)的基于ARMCortex-M3核心RISC架構(gòu)的32位MCU。STM32F103C8T6引腳功能圖如圖3-1所示，封裝形式為L(zhǎng)QFP48，共有48個(gè)引腳，工作電壓在3.3伏.。圖3-1STM32F103C8T6引腳功能圖STM32F103C8T6其具有以下性能特點(diǎn)：（1）這款MCU主頻最高可達(dá)72MHz，使得擁有非?？斓膱?zhí)行指令速度。同時(shí)自帶高達(dá)64KB的Flash存儲(chǔ)器以及20KB的SRAM。（2）高達(dá)37個(gè)通用I/O口，擁有極高的擴(kuò)展性和連接能力。（3）具備2個(gè)I2C接口、2個(gè)SPI接口和3個(gè)USART接口等多種通訊，代表設(shè)備與外部設(shè)備可以進(jìn)行高效且靈活的通信。（4）2個(gè)12位ADC，每個(gè)ADC都有多個(gè)輸入通道，意味著多個(gè)模擬信號(hào)可以接到同一個(gè)ADC，并且可以通過(guò)軟件配置進(jìn)行選擇性轉(zhuǎn)換。（5）3個(gè)16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器擁有多達(dá)四路的獨(dú)立通道，可以為每個(gè)通道單獨(dú)配置以適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)景。（6）1個(gè)16位PWM高級(jí)控制定時(shí)器，可以生成高精確的脈沖信號(hào)，使得在伺服電機(jī)控制領(lǐng)域可以被廣泛使用。（7）2個(gè)看門狗定時(shí)器，作為故障檢測(cè)和系統(tǒng)恢復(fù)機(jī)制，看門狗定時(shí)器能夠提高系統(tǒng)在惡劣條件下的穩(wěn)定性和可靠性。（8）STM32還有一個(gè)強(qiáng)大的功能，就是支持重定義引腳，通過(guò)軟件配置來(lái)更改引腳的功能，提高了靈活性?？芍囟x的引腳有5-CAN_PX、6-CAN_TX、16-TIM1_BKIN、17-TIMI_CH1N、18-TIM1_CH2N、19-TIMI_CH3N、21-TIM2_CH3、22-TIM2_CH4、34-PA13、37-PA14、38-TIM2_CH1_ETR/PA15/SPI1_NSS、39-PB3/TRACESWO/TIM2_CH2/SPI1_SCK、40-PB4/TIM3_CH1/SPI1_MISO、41-TIM3_CH2/SPI1_MOSI、42-USART1_TX、43-USART1_RX、45-I2C1_SCL/CAN_RX以及46-I2C1_SDA/CAN_TX。3.1.2STM32F103C8T6最小系統(tǒng)STM32F103C8T6微控制器的最小系統(tǒng)為搭建以STM32F103C8T6為核心的控制系統(tǒng)提供了基本框架，保障了MCU的正常運(yùn)行。STM32F103C8T6最小系統(tǒng)如圖3-2所示，STM32F103C8T6內(nèi)部包含一個(gè)鎖相環(huán)，可以將外部8MHz晶振的頻率倍增至最高72MHz作為單片機(jī)的主系統(tǒng)時(shí)鐘頻率。R7為復(fù)位電路上拉電阻，低電平有效。圖3-2STM32F103C8T6最小系統(tǒng)電路圖3.2傳感器傳感器在智能交通輔助管理系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色，可以提供實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確的交通車流量數(shù)據(jù)。不同類型的傳感器具有不同的工作原理和應(yīng)用場(chǎng)景。常見(jiàn)的傳感器應(yīng)用在檢測(cè)車流量的有雷達(dá)傳感器、視頻傳感器、紅外傳感器等。其中，雷達(dá)傳感器具有高精度和較強(qiáng)的適應(yīng)性的特點(diǎn)，但其成本高，所以不予考慮；視頻傳感器可以通過(guò)攝像頭采集交通場(chǎng)景的圖像信息，使用快捷，但因成本高，并且利用視頻檢測(cè)所需數(shù)據(jù)流較大；鑒于以上對(duì)比分析，紅外傳感器具有成本低，功耗小，不受惡劣天氣影響等優(yōu)勢(shì)，如表3-1所示。表3-1傳感器性能比較傳感器種類成本功耗受惡劣天氣影響雷達(dá)傳感器高較大較大視頻傳感器高較大較大紅外傳感器低較小影響不大在本系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了紅外傳感器電路，工作電壓在3.3V電壓，這與STM32微控制器的I/O端口兼容，感應(yīng)有效距離范圍2～80cm,，使得傳感器能夠在較寬的范圍內(nèi)檢測(cè)通過(guò)的車輛。紅外傳感器電路如圖3-3所示，紅外傳感器U1和U2分別通過(guò)PB11端口和PB1端口將信號(hào)發(fā)送到單片機(jī)。3-3紅外傳感器電路圖3.3按鍵個(gè)性化的交通信號(hào)按鍵控制，根據(jù)特定的交通需求進(jìn)行調(diào)整，是智能交通輔助管理系統(tǒng)的重要組成部分。這種個(gè)性化的控制方式可以更加精準(zhǔn)地響應(yīng)交通狀況。按鍵分為單獨(dú)連接的獨(dú)立按鍵和行列組合的矩陣按鍵。獨(dú)立按鍵直接與微控制器的各自I/O口相連，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明了，易于編程和調(diào)試；矩陣按鍵減少了I/O口但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。在這次設(shè)計(jì)中，僅需使用三個(gè)按鍵就能完成交通模式切換的功能，故選用獨(dú)立按鍵。獨(dú)立按鍵如圖3-4所示，一頭接入地線，另一頭分別連接單片機(jī)的PC14、PC15以及PA0端口。通過(guò)內(nèi)置上拉電阻，這些端口默認(rèn)維持在高電平狀態(tài)。在按鍵被按壓時(shí)，會(huì)引起對(duì)應(yīng)I/O端口產(chǎn)生短路，從而拉低其電平，進(jìn)行按鍵輸入。3-4按鍵電路圖3.4LEDLED即發(fā)光二極管，目前LED顯示技術(shù)在交通信號(hào)燈中的應(yīng)用逐漸普及，這是因?yàn)長(zhǎng)ED具有高亮度、長(zhǎng)壽命、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，使得交通信號(hào)燈更加清晰、可靠和節(jié)能。因此，鑒于LED技術(shù)的這些顯著優(yōu)點(diǎn)，本文采用LED作為交通燈的顯示器件。LED交通信號(hào)燈如圖3-5所示，12個(gè)LED的陽(yáng)極引腳都連接到一起，并接3.3V的正電源，LED的陰極用來(lái)控制開(kāi)關(guān)。當(dāng)單片機(jī)的PB3、PB4、PB5、PA5、PA11或PA12口為低電平時(shí)，相應(yīng)顏色的LED將會(huì)點(diǎn)亮。3-5LED交通信號(hào)燈電路圖3.5數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示能夠幫助駕駛員在紅燈變綠前適時(shí)啟動(dòng)車輛，從而減少綠燈亮起后的起步延遲，由于主要為展示數(shù)字的功能，故采用數(shù)碼管將是一個(gè)符合要求的解決方案。數(shù)碼管顯示清晰明了，對(duì)于顯示數(shù)字和一些基礎(chǔ)符號(hào)來(lái)說(shuō)相當(dāng)直觀，相比點(diǎn)陣式LED顯示方案，數(shù)碼管的控制電路簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，容易實(shí)現(xiàn)。數(shù)碼管，又稱為七段或八段顯示器，是一種通過(guò)控制發(fā)光二極管（LED）來(lái)顯示數(shù)字或字符的設(shè)備，這里采用3621BS共陽(yáng)極數(shù)碼管。數(shù)碼管如圖3-6所示，PB6、PB7、PB8、PB9作為位選信號(hào)來(lái)進(jìn)行單片機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管點(diǎn)亮。3-6數(shù)碼管電路圖3.6無(wú)線通信模塊無(wú)線通信技術(shù)在智能交通中起著連接各個(gè)交通設(shè)備和系統(tǒng)的重要作用。通過(guò)通信技術(shù)，從機(jī)和主機(jī)之間可以實(shí)現(xiàn)信息的傳遞和協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)的智能化管理。常見(jiàn)的無(wú)線通信技術(shù)包括Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee、5G、LoRa等，如表3-2所示。3-2無(wú)線通信技術(shù)比較無(wú)線通信技術(shù)傳輸距離成本穿透性Wi-Fi100m低不穩(wěn)定藍(lán)牙10m低不穩(wěn)定ZigBee20m低受環(huán)境干擾5G10km以上高較好LoRa3km低較好Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee等通信技術(shù)傳輸距離范圍有限，而且受建筑物或環(huán)境的影響，導(dǎo)致信號(hào)覆蓋不穩(wěn)定。LoRa的長(zhǎng)距離通信和穿透性方面在智能交通領(lǐng)域更具優(yōu)勢(shì)。5G技術(shù)成本相對(duì)較高，所以不予采用?；谝陨巷@著特點(diǎn)，本文使用A39C-T400A22D1a型號(hào)的LoRa無(wú)線通訊模塊。A39C-T400A22D1a無(wú)線通訊模塊如圖3-7所示，通過(guò)微控制器的串行通信端口USART與之相連；其中，模塊的發(fā)送引腳（TX）與微控制器的PA2引腳連接，接收引腳（RX）與微控制器的PA3引腳相接，地線引腳（GND）連接至地，電源引腳（VCC）接到3.3伏特的電源上。(a)電路圖(b)實(shí)物圖3-7LoRa無(wú)線通信模塊3.7液晶屏顯示模塊液晶屏顯示車流量、交通狀態(tài)等信息是交通管理部門輔助決策和調(diào)度以及提升交通形象的重要手段。這種技術(shù)手段不僅符合現(xiàn)代交通管理的需求，也代表了未來(lái)智能交通系統(tǒng)的發(fā)展方向。為實(shí)現(xiàn)交通信息的顯示，本次設(shè)計(jì)討論了兩種方案：方案一：采用LCD顯示。LCD屏幕是一種無(wú)輻射的顯示器，這使得LCD在長(zhǎng)時(shí)間使用的情況下，對(duì)人的健康影響較小。但LCD的對(duì)比度通常受到背光模塊的限制，導(dǎo)致對(duì)比度相對(duì)較低，并且背光模塊通常需要持續(xù)供電，能耗方面相對(duì)較高。方案二：采用OLED顯示。OLED即有機(jī)發(fā)光二極管，因其自發(fā)光特性，這使得其在能耗方面相較于LCD更具有優(yōu)勢(shì)，而且OLED能夠?qū)崿F(xiàn)更高的對(duì)比度。鑒于OLED技術(shù)在對(duì)比度和能耗方面的優(yōu)勢(shì)，本文選擇使用OLED液晶屏幕來(lái)展示處理后的交通信息。這種方案不僅為交通管理部門提供了更清晰、生動(dòng)的視覺(jué)效果，還有助于降低能耗和延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。OLED顯示模塊如圖3-8所示，OLED通過(guò)I2C口來(lái)完成單片機(jī)連接，其中OLED液晶屏的數(shù)據(jù)輸入端SDA接單片機(jī)的PB13口，時(shí)鐘端SCL接單片機(jī)PB12口，GND接地，并通過(guò)3.3V電壓供電。(a)電路圖(b)實(shí)物圖3-8OLED顯示模塊3.8電源降壓電路電源降壓電路如圖3-9所示，本系統(tǒng)的直流降壓部分選用了AMS1117芯片，該芯片的作用是將輸入的高電壓穩(wěn)定降至3.3伏的輸出電壓。AMS1117芯片內(nèi)部集成了短路保護(hù)、過(guò)流保護(hù)以及熱關(guān)斷等內(nèi)置保護(hù)機(jī)制。3-8電源降壓電路圖

4系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖如圖4-1所示，系統(tǒng)啟動(dòng)后初始化系統(tǒng)，通過(guò)分支，分別對(duì)應(yīng)著五種不同的工作模式，即正常通行模式、南北通行模式、東西通行模式、禁止通行模式以及緊急通行模式。在正常通行模式下，通過(guò)紅外傳感器進(jìn)行車流量監(jiān)測(cè)，并利用九點(diǎn)模糊控制算法來(lái)調(diào)整交通信號(hào)燈，從而指導(dǎo)車輛通行。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)把交通數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送到主機(jī)端顯示。4-1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖4.2車流量采集子程序設(shè)計(jì)在視線連接中接地。如瞧ng作為檢測(cè)器接收信號(hào)表示沒(méi)有車輛穿過(guò)橫梁;否則，請(qǐng)計(jì)算斷開(kāi)的連接可以根據(jù)以下幾個(gè)規(guī)則進(jìn)行計(jì)數(shù)：在視線連接中接地。如瞧ng作為檢測(cè)器接收信號(hào)表示沒(méi)有車輛穿過(guò)橫梁;否則，請(qǐng)計(jì)算斷開(kāi)的連接可以根據(jù)以下幾個(gè)規(guī)則進(jìn)行計(jì)數(shù)：在視線連接中接地。如瞧ng作為檢測(cè)器接收信號(hào)表示沒(méi)有車輛穿過(guò)橫梁;否則，請(qǐng)計(jì)算斷開(kāi)的連接可以根據(jù)以下幾個(gè)規(guī)則進(jìn)行計(jì)數(shù)：車流量采集子流程圖如圖4-2所示，紅外傳感器開(kāi)始采集車流量，標(biāo)志著新的采集周期的啟動(dòng)，并在每個(gè)周期開(kāi)始前，清零車流量的計(jì)數(shù)器。當(dāng)周期結(jié)束時(shí)，將會(huì)根據(jù)實(shí)際檢測(cè)到的車輛數(shù)量來(lái)調(diào)整紅綠燈的時(shí)間分配。如果東西方向與南北方向的交通流量持平，則在標(biāo)準(zhǔn)周期中均等分配綠燈時(shí)段；若東西方向的車輛數(shù)量高于南北方向，則延長(zhǎng)東西方向的綠燈時(shí)間；相對(duì)地，如果南北方向的車流量大于東西方向，則增加南北方向的綠燈時(shí)間。圖4-2車流量采集子程序流程圖4.3九點(diǎn)模糊控制算法九點(diǎn)模糊控制是一種基于模糊邏輯的控制算法，它嘗試模仿人類在處理模糊、不確定或復(fù)雜問(wèn)題時(shí)的決策過(guò)程。九點(diǎn)控制器的結(jié)構(gòu)如圖4-3所示，九點(diǎn)模糊控制器是通過(guò)對(duì)輸入誤差e以及誤差變化率?的具體值執(zhí)行模糊化處理，應(yīng)用模糊邏輯進(jìn)行推理，并最終通過(guò)解模糊化輸出一個(gè)精確的控制指令來(lái)調(diào)整系統(tǒng)。控制系統(tǒng)可以分為9種工況，每種工況對(duì)應(yīng)一個(gè)不同的控制策略，施加不同的控制力補(bǔ)償，從而控制系統(tǒng)的運(yùn)行。圖4-3九點(diǎn)控制器結(jié)構(gòu)圖九點(diǎn)模糊控制算法將傳感器取得的車流量數(shù)據(jù)分為不同工況直接模糊化，不取具體數(shù)值，經(jīng)過(guò)計(jì)算反模糊化得來(lái)的精確值進(jìn)而調(diào)整紅綠燈的時(shí)長(zhǎng)。九點(diǎn)模糊控制算法如圖4-4所示，EW表示東西方向的車流量，SN表示南北方向的車流量，并且飽和車輛流量為24輛。每8輛車流量為一個(gè)區(qū)間，可以將車流量分為三個(gè)等級(jí)：?。?-8輛）、中（8-16輛）、大（16-24輛）。這樣可以將坐標(biāo)系分為9個(gè)區(qū)域，分別對(duì)應(yīng)南北和東西方向車流量的不同組合。具體為：SN和EW都在0到8輛，實(shí)施控制c9；SN在0到8輛，EW在16到24輛，實(shí)施控制c3；SN在8到16輛，EW在0到8輛，實(shí)施控制c8；SN和EW都在8到16輛，實(shí)施控制c5；SN在8到16輛，EW在16到24輛，實(shí)施控制c2；SN在16到24輛，EW在0到8輛，實(shí)施控制c7；SN在16到24輛，EW在8到16輛，實(shí)施控制c4；SN和EW都在16到24輛，實(shí)施控制c1。圖4-4九點(diǎn)模糊控制算法示意圖在南北方向和東西方向的交通量相等的情況下，控制信號(hào)c9=c5=c1；如果南北方向的車輛數(shù)超出東西方向，控制信號(hào)c7=c8=c4；而在南北方向的交通流量低于東西方向時(shí)，控制信號(hào)c3=c6=c2。如圖4-5所示，以南北和東西的交通流量作為變量，橫軸代表交通流量，縱軸代表從屬函數(shù)，以控制c作為輸出。(a)南北車流量隸屬度(b)東西車流量隸屬度4-5車流量隸屬度當(dāng)控制信號(hào)c9=c5=c1時(shí)，意味著南北向和東西向的車流量持平，其比值為1，此時(shí)實(shí)施的控制強(qiáng)度為a1，表現(xiàn)為南北方向與東西方向的紅綠燈時(shí)長(zhǎng)相同;當(dāng)c7=c8=c4時(shí)，表明南北向的車流量超過(guò)東西向，比值大于1，控制強(qiáng)度為a2，此時(shí)南北方向的綠燈時(shí)長(zhǎng)將被延長(zhǎng);相反，當(dāng)c3=c6=c2時(shí)，南北向的車流量小于東西向，比值小于1，控制強(qiáng)度為a3，此時(shí)東西方向的綠燈時(shí)長(zhǎng)將被延長(zhǎng)依此原則，設(shè)計(jì)出如下模糊規(guī)則庫(kù)：當(dāng)０≤SN<8且０≤EW<8，則控制強(qiáng)度a1；當(dāng)8≤SN<16且０≤EW<8，則控制強(qiáng)度a2；當(dāng)16≤SN<24且０≤EW<8，則控制強(qiáng)度a2；當(dāng)0≤SN<8且8≤EW<16，則控制強(qiáng)度a3，當(dāng)8≤SN<16且8≤EW<16，則控制強(qiáng)度a1；16≤SN<24且8≤EW<16，則控制強(qiáng)度a2；當(dāng)0≤SN<8且16≤EW<24，則控制強(qiáng)度a3；當(dāng)8≤SN<16且16≤EW<24，則控制強(qiáng)度a3；當(dāng)16≤SN<24且16≤EW<24，則控制強(qiáng)度a1。最后，使用解模糊器即可得出南北和東西方向綠燈調(diào)節(jié)的時(shí)間。4.4LED子程序設(shè)計(jì)首先，初始化配置，紅綠黃LED燈以及數(shù)碼管的I/O口設(shè)定為輸出模式。LED子程序流程圖如圖4-6所示，單片機(jī)控制特定顏色的LED燈點(diǎn)亮，同時(shí)保持其他兩個(gè)顏色的LED燈關(guān)閉狀態(tài)。數(shù)碼管控制倒計(jì)時(shí)時(shí)間，每隔一秒更新顯示，倒計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)需要切換LED燈的顏色，并重新開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，以保證LED燈的顏色和數(shù)碼管上顯示的倒計(jì)時(shí)時(shí)間同步。圖4-6LED子程序流程圖4.5數(shù)碼管子程序設(shè)計(jì)數(shù)碼管子程序流程圖如圖4-7所示，通過(guò)單片機(jī)控制數(shù)碼管的位選端，當(dāng)定時(shí)器到達(dá)一個(gè)預(yù)定的計(jì)時(shí)周期，程序顯示數(shù)字，并通過(guò)循環(huán)函數(shù)實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)的遞減，在定時(shí)器周期結(jié)束時(shí)，數(shù)碼管更新倒計(jì)時(shí)顯示，進(jìn)入下一輪周期。圖4-7數(shù)碼管子程序流程圖4.6按鍵子程序設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的按鍵電路功能分別有南北通行、東西通行、夜間通行、緊急通行等模式的切換。在進(jìn)行按鍵操作時(shí)，需要注意按鍵機(jī)械抖動(dòng)產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定現(xiàn)象。去抖動(dòng)這里通過(guò)軟件延時(shí)的方式實(shí)現(xiàn)。按鍵子程序流程圖如圖4-8所示，系統(tǒng)將不斷監(jiān)測(cè)I/O接口的電壓水平。當(dāng)觀察到從高電平跳變到低電平的情況時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)判斷按鍵已經(jīng)被觸發(fā)。一旦監(jiān)測(cè)到按鍵觸發(fā)，單片機(jī)會(huì)響應(yīng)并觸發(fā)一個(gè)信號(hào)中斷，隨即進(jìn)入按鍵處理子程序，并執(zhí)行相應(yīng)的操作模式。圖4-8按鍵子程序流程圖4.7串口通信程序設(shè)計(jì)串口通信（SerialCommunications）是智能交通輔助管理系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，它負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)從機(jī)和單片機(jī)主機(jī)之間的通信，以實(shí)時(shí)獲取交通流量、交通信號(hào)等信息。串行通信是一種按位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆峭酵ㄐ拍Ｊ?，它不要求發(fā)送方和接收方時(shí)鐘系統(tǒng)保持同步。因此，發(fā)送端和接收端需要事先約定好通信參數(shù)以確保數(shù)據(jù)的正確傳輸。串口通信使用發(fā)送數(shù)據(jù)線（TX）和接收數(shù)據(jù)線（RX）兩根信號(hào)線。串口通訊的基本時(shí)序圖如圖4-9所示。圖4-9串口通信基本時(shí)序圖如圖4-5所示，從機(jī)首先將數(shù)據(jù)發(fā)送到發(fā)送數(shù)據(jù)線（TX）上，主機(jī)在接收數(shù)據(jù)線（RX）上接收到數(shù)據(jù)。主機(jī)處理數(shù)據(jù)并可能進(jìn)行回復(fù)，回復(fù)數(shù)據(jù)至主機(jī)發(fā)送到發(fā)送數(shù)據(jù)線（TX）上，從機(jī)在接收數(shù)據(jù)線（RX）上接收到回復(fù)數(shù)據(jù)。在本次設(shè)計(jì)中，USART作為STM32串行通信的外設(shè)，USART是一種按位發(fā)送和接收字節(jié)的全雙工異步通信方式。初始化流程：第一步，開(kāi)啟RCC時(shí)鐘；第二步，GPIO初始化，一個(gè)用于發(fā)送（TX），另一個(gè)用于接收（RX），通過(guò)配置這兩個(gè)引腳作為USART的外設(shè)功能；第三步，配置USART，通過(guò)C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)體來(lái)完成波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和校驗(yàn)位的參數(shù)配置。配置完成后，STM32從機(jī)通過(guò)LoRa無(wú)線通信模塊連接STM32主機(jī)端，將建立實(shí)時(shí)通信，LoRa無(wú)線通信流程圖如圖4-10所示。圖4-10LoRa無(wú)線通信流程圖4.8液晶屏顯示程序設(shè)計(jì)OLED顯示器是借助STM32微控制單元設(shè)置的I2C接口實(shí)現(xiàn)的。I2C為一種同步串行通信機(jī)制，僅需運(yùn)用一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)線（SCL）與一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)線（SDA）就可完成數(shù)據(jù)通信。I2C總線的時(shí)序圖如圖4-11所示，通信初始化時(shí)，當(dāng)SCL線保持在高電平狀態(tài)時(shí)，SDA線會(huì)出現(xiàn)一個(gè)從高到底的跳變，標(biāo)志著通信的開(kāi)始。啟動(dòng)信號(hào)之后，主設(shè)備會(huì)發(fā)送出一個(gè)7位的從設(shè)備地址來(lái)指定通信目標(biāo)，其中地址后跟隨的第8位用于指示讀寫(xiě)操作，讀操作對(duì)應(yīng)1，寫(xiě)操作對(duì)應(yīng)0。若從設(shè)備識(shí)別到發(fā)送過(guò)來(lái)的地址與自己的地址一致，那么它將通過(guò)拉低SDA線發(fā)出一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，表示它準(zhǔn)備好了接收或發(fā)送。數(shù)據(jù)的傳遞以字節(jié)為單位執(zhí)行，每次成功傳輸一個(gè)字節(jié)后，接收端將發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，以確認(rèn)數(shù)據(jù)已被接收。當(dāng)所有數(shù)據(jù)傳輸完畢，以主設(shè)備將SDA線在SCL線高電平的狀態(tài)下從低跳至高來(lái)發(fā)出終止信號(hào)，代表通信結(jié)束。圖4-11I2C總線時(shí)序圖通過(guò)編寫(xiě)的初始化代碼，啟動(dòng)I2C接口，發(fā)送初始配置命令到OLED顯示器，利用庫(kù)函數(shù)來(lái)進(jìn)行清除屏幕、顯示字符和字符串。交通數(shù)據(jù)顯示如圖4-12，液晶顯示面板的頂部行展示"智能交通系統(tǒng)"字樣，左側(cè)顯示南北方向的車輛流量計(jì)數(shù)信息，上方顯示的是當(dāng)前周期內(nèi)的計(jì)數(shù)，而下方則顯示累計(jì)的總車流量計(jì)數(shù)。右側(cè)展現(xiàn)東西方向的車流量計(jì)數(shù)信息，同樣地，上方部分為本周期的車輛計(jì)數(shù)，而下方則是總計(jì)數(shù)。屏幕底部行用于顯示當(dāng)前交通模式。圖4-12液晶屏對(duì)交通數(shù)據(jù)的顯示

5調(diào)試與結(jié)果分析5.1硬件系統(tǒng)調(diào)試5.1.1電源電路檢測(cè)檢測(cè)降壓電路，連接電源，隨后使用萬(wàn)用表測(cè)試輸出電壓是否約為3.3伏特。如圖5-1所示，測(cè)量結(jié)果顯示輸出電壓為3.27伏特，表明降壓電路工作正常。圖5-1降壓電路檢測(cè)數(shù)據(jù)5.1.2LoRa通信檢測(cè)通電后觀察指示燈狀態(tài)，指示燈若處于閃爍狀態(tài)，則說(shuō)明LoRa通信處于良好運(yùn)作狀態(tài)。如圖5-2所示，指示燈處于正常閃爍狀態(tài)，表明LoRa通信工作正常。圖5-2LaRo通信正常狀態(tài)5.2軟件系統(tǒng)調(diào)試本系統(tǒng)使用KeilUvision5MDK開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行程序的編寫(xiě)與編譯，程序編譯顯示沒(méi)有錯(cuò)誤后，利用下載器將編譯后的程序下載至STM32單片機(jī)中，如圖5-3所示。圖5-3程序下載系統(tǒng)通電后，在沒(méi)有任何按鍵輸入的情況下，默認(rèn)運(yùn)行在正常通行模式。當(dāng)東西方向車輛通行時(shí)，其綠燈亮起時(shí)間為32秒，與此同時(shí)，南北方向的紅燈時(shí)間為35秒；當(dāng)南北方向車輛通行時(shí)，其綠燈亮起時(shí)間為27秒，與此同時(shí)，東西方向的紅燈時(shí)間為30秒。測(cè)試如圖5-4所示。(a)東西方向通行標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間(b)南北方向通行標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間圖5-4正常通行模式測(cè)試圖在正常通行模式下東西方向車流量大于南北車流量的計(jì)數(shù)。液晶屏顯示記錄了在上一輪周期的車流次數(shù)。當(dāng)東西方向通行時(shí)，東西方向?yàn)?輛車，南北方向?yàn)?輛車，東西方向的車流比南北方向的車流多，此時(shí)，東西方向通行的綠燈時(shí)間增加為37秒，南北方向的紅燈時(shí)間為40秒；當(dāng)南北通行時(shí)，南北方向通行的綠燈時(shí)間減少為22秒，東西方向的紅燈時(shí)間為25秒。測(cè)試如圖5-5所示。(a)東西方向通行增加綠燈時(shí)間(b)南北方向通行減少綠燈時(shí)間圖5-5東西車流量大于南北車流量測(cè)試圖在正常通行模式下南北方向車流量大于東西車流量的計(jì)數(shù)。當(dāng)東西方向通行時(shí)，東西方向?yàn)?輛車，南北方向?yàn)?輛車，東西方向的車流比南北方向的車流少，此時(shí)，東西方向通行的綠燈時(shí)間減少為27秒，南北方向的紅燈時(shí)間為30秒；當(dāng)南北通行時(shí)，南北方向通行的綠燈時(shí)間增加為32秒，東西方向的紅燈時(shí)間為35秒。測(cè)試如圖5-6所示。(a)東西方向通行減少綠燈時(shí)間(b)南北方向通行增加綠燈時(shí)間圖5-6南北車流量大于東西車流量測(cè)試圖按下“模式選擇鍵”一次后，系統(tǒng)設(shè)定為南北方向通行模式，此時(shí)只有東西方向顯示紅燈。液晶屏幕顯示南北通行信息。南北通行模式測(cè)試情況如圖5-7所示。圖5-7南北通行模式測(cè)試圖按下“模式選擇鍵”兩次后，系統(tǒng)設(shè)定為東西方向通行模式，此時(shí)只有南北方向顯示紅燈。液晶屏幕顯示南北通行信息。液晶屏幕顯示東西通行信息。東西通行模式測(cè)試情況如圖5-8所示。圖5-8東西通行模式測(cè)試圖按下“模式選擇鍵”三次后，系統(tǒng)設(shè)定為禁止通行模式，此時(shí)，東西南北方向的紅燈亮起。液晶屏幕顯示禁止通行信息。禁止通行模式測(cè)試情況如圖5-9所示。圖5-9禁止通行模式測(cè)試圖按下“模式選擇鍵”四次后，系統(tǒng)設(shè)定為夜間通行模式。此時(shí)，東西南北方向的黃燈亮起。液晶屏幕顯示夜間通行信息。夜間通行模式測(cè)試情況如圖5-10所示。圖5-10夜間通行模式測(cè)試圖5.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析如表5-1所示，EW表示東西方向，SN表示南北方向，通過(guò)基于路口車流量比例對(duì)交通信號(hào)燈時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行5秒的增減，實(shí)現(xiàn)十字路口交通流的比例調(diào)整，證實(shí)了該系統(tǒng)能合理分配各個(gè)方向的通行時(shí)間，并為提升交通效率提供了有效的解決方案。表5-1實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析時(shí)間表EW與SN的比值EW通行綠燈時(shí)間EW通行紅燈時(shí)間SN通行綠燈間SN通行紅燈時(shí)間132s35s27s30s>137s40s22s25s<127s30s32s35s5.3調(diào)試中遇到的問(wèn)題和解決方法在系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，遇到了一個(gè)問(wèn)題，即通信模塊通信不準(zhǔn)確的情況。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，是因?yàn)椴糠掷匣蛘邠p壞導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。為了解決這一問(wèn)題，采取了替換損壞傳感器。對(duì)于老化的傳感器，將其及時(shí)更換，以保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)。此外，在下載軟件調(diào)試過(guò)程中發(fā)覺(jué)，所用下載工具與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的下載器型號(hào)不相符，致使無(wú)法完成下載。為了應(yīng)對(duì)此問(wèn)題，已經(jīng)尋找到了合適的下載器，如圖5-11所示。圖5-11程序下載器的選擇

6總結(jié)與展望6.1研究工作總結(jié)本文設(shè)計(jì)了一個(gè)完整的智能交通輔助管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)監(jiān)控交通狀況、優(yōu)化交通信號(hào)控制等功能，應(yīng)用傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，取得了一定的成果。但仍存在一些問(wèn)題和不足之處，系統(tǒng)的性能仍有待提高，特別是在實(shí)時(shí)性方面仍存在挑戰(zhàn)。系統(tǒng)的安全性需要進(jìn)一步加強(qiáng)。為了解決上述問(wèn)題，可以進(jìn)一步通過(guò)引入更先進(jìn)的遺傳算法，優(yōu)化系統(tǒng)的處理能力和實(shí)時(shí)性。6.2未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)