專利名稱：一種智能交通橫道路口的管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種智能交通橫道路口的管理系統(tǒng)，屬智能交通控制技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景在郊區(qū)，由于人少，公路的某些路口處常常出現(xiàn)沒行人過(guò)馬路但卻亮紅燈的情況。 這時(shí)，過(guò)往的車輛不得不停下來(lái)，司機(jī)們焦急的等待著。這不僅浪費(fèi)了能源、污染了空氣，更可能誘發(fā)司機(jī)闖紅燈行為，造成交通事故。為了應(yīng)對(duì)這種狀況，在國(guó)外出現(xiàn)了人行橫道按鈕裝置，在有行人時(shí)，按動(dòng)按鈕，則可以使人行道綠燈亮，車行道紅燈亮，保障行人安全通行。 但此種設(shè)計(jì)方案有一個(gè)很大的瑕疵，如果在一路段出現(xiàn)多個(gè)此種行人按鈕路口，會(huì)有礙于城市交通的暢通，車輛不得不停下來(lái)等待行人的通過(guò)。雖然保障了行人的安全，但無(wú)法兼顧車道的暢通無(wú)阻。鑒于此種情況，智能交通燈系統(tǒng)成為一新研究熱點(diǎn)。隨著城市交通智能化設(shè)計(jì)理念的提出，此項(xiàng)研究又引起了高度的關(guān)注?！秶?guó)外電子測(cè)量技術(shù)》雜志2010-11-22 作者為吳慎將、李黨娟所寫的論文”智能交通燈控制器的設(shè)計(jì)”即屬于此列。
發(fā)明內(nèi)容為了達(dá)到城市交通智能化的要求，本實(shí)用新型提供了一種智能交通橫道路口的管理系統(tǒng)，采用新型設(shè)計(jì)理念為交通橫道路口設(shè)置多種狀態(tài)，通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)各個(gè)狀態(tài)的判斷和轉(zhuǎn)換，以同時(shí)兼顧車道暢通和行人安全。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種智能交通橫道路口的管理系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)圖像處理部分和單片機(jī)，計(jì)算機(jī)圖像處理部分包括計(jì)算機(jī)和攝像頭，其特征在于攝像頭和計(jì)算機(jī)相連接，計(jì)算機(jī)通過(guò)單片機(jī)的串口和單片機(jī)相連接，單片機(jī)通過(guò)其接口和人行道按鈕及交通信號(hào)燈相連接；所述的攝像頭是USB攝像頭。所述的單片機(jī)為ATmegaie單片機(jī)。所述的交通信號(hào)燈包括車行道交通信號(hào)燈和人行橫道交通信號(hào)燈，車行道交通信號(hào)燈為紅綠黃三個(gè)，人行橫道交通信號(hào)燈為紅綠兩個(gè)，交通信號(hào)燈直接與單片機(jī)相連，通過(guò)設(shè)置單片機(jī)I/O 口控制其亮滅。上述的人行道按鈕是一種按鈕式開關(guān)。一種上述管理系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理的方法，步驟如下A. USB攝像頭對(duì)準(zhǔn)行車道，采集的視頻信息經(jīng)OpenCV庫(kù)函數(shù)cvCaptureFromCAM以 15幀圖片一秒讀入圖像處理系統(tǒng)；B.用OpenCV庫(kù)中的coolcbook背景學(xué)習(xí)方法對(duì)行車道環(huán)境不斷學(xué)習(xí)建模，產(chǎn)生二值化的前景目標(biāo)(汽車等運(yùn)動(dòng)的物體)圖像；C.使用cvFindContours函數(shù)對(duì)二值化圖中的有效區(qū)域進(jìn)行分割，通過(guò)提取各有效區(qū)域的形狀、大小信息判斷出是否有車輛靠近；D.當(dāng)識(shí)別出有車輛靠近時(shí)，調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)，以串口通信方式將該信息發(fā)送給單片機(jī)。一種上述管理系統(tǒng)中單片機(jī)的工作方法，步驟如下a.單片機(jī)采用內(nèi)部4MHz振蕩器，然后聲明中斷變量Buffer_Array ；b.延時(shí)子函數(shù)，以秒為單位進(jìn)行精確延時(shí)；c.串口初始化，設(shè)置UCSRB寄存器，置位RXEN，TXEN和RXCIE位，使接收串口接收和接收中斷使能，設(shè)置UCSRC寄存器，置位URSEL，UCSZl和UCSZ0，設(shè)置數(shù)據(jù)格式為8位數(shù)據(jù)位、1位停止位和不保留校檢位，設(shè)置UBRRL和UBRRH寄存器，設(shè)置波特率為9600，UBRRL = (F_CPU/9600/16_l) % 256 ；UBRRH = (F_CPU/9600/16_l)/256 ；d.主函數(shù)，設(shè)置DDRB = 0x00 ；PORTB = OxFF ；PORTC = OxFF ；DDRC = OxFF ；DDRD = 0x00 ；PORTD = OxFF ；PB 口為輸入口，設(shè)為電阻內(nèi)部上拉，PC 口為輸出口，設(shè)為電阻內(nèi)部上拉，PD 口為輸入口，設(shè)為電阻內(nèi)部上拉，然后設(shè)置MCUCR寄存器，MCUCR = 0x08，設(shè)為外部中斷下降沿產(chǎn)生異步中斷請(qǐng)求，設(shè)置GICR，置位INT1，開INTl中斷，然后開全局中斷，開始進(jìn)入while (1)循環(huán)判斷中斷變量Buffer_Array的值，如果為31H，則i = 0，如果為32H，則i = 1，對(duì)PC 口進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出，點(diǎn)亮PCI和PC5控制的交通信號(hào)燈，即人行道紅燈和車行道綠燈，然后返回判斷中斷變量Buffer_Array的值，循環(huán)執(zhí)行此流程；式中中斷變量Buffer_Array的值由步驟e中給出；e. USART中斷函數(shù)，使用單片機(jī)的USART串口通信口，接收從計(jì)算機(jī)傳出的數(shù)據(jù)， 單片機(jī)自動(dòng)判斷計(jì)算機(jī)是否傳出數(shù)據(jù)，傳出數(shù)據(jù)，立刻存入U(xiǎn)DR寄存器，然后將UDR寄存器的值賦予中斷變量Buffer_Array變量，判斷計(jì)算機(jī)是否傳出數(shù)據(jù)，單片機(jī)判斷傳出數(shù)據(jù)， 返回步驟e，沒有傳出數(shù)據(jù)，返回步驟d;f. INTl中斷函數(shù)，觸發(fā)通過(guò)按下連接單片機(jī)的按鈕實(shí)現(xiàn)，表明為有行人狀態(tài)，如果觸發(fā)，則跳出主函數(shù)，進(jìn)入中斷函數(shù)執(zhí)行，通過(guò)設(shè)置PC 口的高低電平，確定燈的亮滅，判斷此時(shí)變量i的值，如果i的值為0，則進(jìn)入狀態(tài)S2，立刻人行道紅燈滅，車行道綠燈滅，人行道綠燈亮，車行道紅燈亮，延時(shí)30s，然后車行道黃燈亮，人行道紅燈亮，延時(shí)k，然后車行道綠燈亮，人行道紅燈亮，退出中斷函數(shù)，如果i的值不為0，則進(jìn)入狀態(tài)Si,車行道綠燈亮， 人行道紅燈滅，延時(shí)20s，然后車行道黃燈亮，人行道紅燈亮，延時(shí)k然后人行道綠燈亮，車行道紅燈亮，延時(shí)30s，然后車行道黃燈亮，人行道紅燈亮，延時(shí)k，然后車行道綠燈亮，人行道紅燈亮，退出中斷函數(shù)，返回步驟d。DDRB, DDRC, DDRD, PORTB, PORTC, PORTD 是本領(lǐng)域通用 IO 口控制寄存器。本實(shí)用新型智能交通橫道路口管理系統(tǒng)可以檢測(cè)一個(gè)橫道路口的車流與行人情況，并做出適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)切換。將攝像頭設(shè)置在交通橫道路口處，車輛的檢測(cè)由攝像頭自動(dòng)采集圖像實(shí)現(xiàn)，對(duì)行人的檢測(cè)由裝在人行橫道兩側(cè)的人行道按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)車輛與行人的狀態(tài)判斷交通信號(hào)燈下一時(shí)刻進(jìn)入何種狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)智能化控制。交通信號(hào)燈系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置有以下三種狀態(tài)SO 總是行車道暢通，人行橫道截止；(方便汽車在沒有行人的情況下暢通無(wú)阻)[0029]狀態(tài)Sl 行車道暢通一段時(shí)間，而后人行道暢通一段時(shí)間；(有車、有行人時(shí)的情況)狀態(tài)S2 人行道暢通一段時(shí)間，而后行車道暢通一段時(shí)間；(有行人、無(wú)車時(shí)的情況)本實(shí)用新型系統(tǒng)通過(guò)圖像處理技術(shù)將復(fù)雜的圖像轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單的數(shù)據(jù)，將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，將簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)與單片機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)圖像處理與單片機(jī)協(xié)同操作，達(dá)到智能化處理。本實(shí)用新型智能交通橫道路口管理系統(tǒng)較其他系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)1、單片機(jī)的選取，ATmegal6是基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器，由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmegalB的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá) lMIPS/MHz，從而可以減緩系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾，ATmegal6具有節(jié)能和對(duì)環(huán)境要求低的優(yōu)勢(shì)，在交通橫道路口這種電磁環(huán)境復(fù)雜的狀況下工作，有其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。2、智能交通燈管理系統(tǒng)可以在最大限度的保障行車道暢通的前提下，保障了行人的安全，較以往以犧牲車道暢通換取行人安全的方法有了很大的改進(jìn)。3、通過(guò)智能控制車流與人流，最大程度上減少目前定時(shí)交通燈無(wú)行人時(shí)汽車仍然等待的情況，進(jìn)而減少了汽車的尾氣排放，減少能源的無(wú)謂消耗。

圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、計(jì)算機(jī)圖像處理部分，2、攝像頭，3、計(jì)算機(jī)，4、人行道按鈕，5、單片機(jī)，6、 交通燈模塊。圖2是本實(shí)用新型系統(tǒng)的單片機(jī)電路連接示意圖。其中7、外部晶振模塊，8、單片機(jī)芯片ATmegal6，9、交通信號(hào)燈，與單片機(jī)的PC 口連接，顯示效果，10、人行道按鈕。單片機(jī)芯片連接外部晶振模塊，有較高的抗外界干擾的能力，而且可以提高單片機(jī)運(yùn)行速度，單片機(jī)處理速度無(wú)法滿足要求時(shí)，采用外部晶振可以提高處理速度。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于此。實(shí)施例本實(shí)用新型實(shí)施例如圖1-2所示，包括計(jì)算機(jī)圖像處理部分1和單片機(jī)5，計(jì)算機(jī)圖像處理部分1包括計(jì)算機(jī)3和攝像頭2，其特征在于攝像頭2和計(jì)算機(jī)3相連接，計(jì)算機(jī) 3通過(guò)單片機(jī)5的串口和單片機(jī)5相連接，單片機(jī)5通過(guò)其接口和人行道按鈕4及交通信號(hào)燈6相連接；所述的攝像頭是USB攝像頭。所述的單片機(jī)5為ATmegaie單片機(jī)。所述的交通信號(hào)燈6包括車行道交通信號(hào)燈和人行橫道交通信號(hào)燈，車行道交通信號(hào)燈為紅綠黃三個(gè)，人行橫道交通信號(hào)燈為紅綠兩個(gè)，交通信號(hào)燈6直接與單片機(jī)5相連，通過(guò)設(shè)置單片機(jī)51/0 口控制其亮滅。
權(quán)利要求1.一種智能交通橫道路口的管理系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)圖像處理部分和單片機(jī)，計(jì)算機(jī)圖像處理部分包括計(jì)算機(jī)和攝像頭，其特征在于攝像頭和計(jì)算機(jī)相連接，計(jì)算機(jī)通過(guò)單片機(jī)的串口和單片機(jī)相連接，單片機(jī)通過(guò)其接口和人行道按鈕及交通燈模塊相連接；所述的攝像頭是USB攝像頭。
2.如權(quán)利要求1所述的一種智能交通橫道路口的管理系統(tǒng)，其特征在于所述的單片機(jī)為ATmegal6單片機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種智能交通橫道路口的管理系統(tǒng)，其特征在于所述的交通信號(hào)燈包括車行道交通信號(hào)燈和人行橫道交通信號(hào)燈，車行道交通信號(hào)燈為紅綠黃三個(gè)，人行橫道交通信號(hào)燈為紅綠兩個(gè)。
專利摘要一種智能交通橫道路口的管理系統(tǒng)，屬智能交通控制技術(shù)領(lǐng)域。包括計(jì)算機(jī)圖像處理部分和單片機(jī)，攝像頭和計(jì)算機(jī)相連，計(jì)算機(jī)通過(guò)串口和單片機(jī)相連接，單片機(jī)通過(guò)其接口和人行道按鈕及交通燈模塊相連接。通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)各個(gè)狀態(tài)的判斷和轉(zhuǎn)換，經(jīng)圖像處理技術(shù)將復(fù)雜的圖像轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單的數(shù)據(jù)，使復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)化，將簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)與單片機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)圖像處理與單片機(jī)協(xié)同操作，達(dá)到智能化處理。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)吞吐率高，可減緩系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾；在保障行車道暢通的前提下，使行人安全；通過(guò)智能控制車流與人流，最大程度上減少目前定時(shí)交通燈無(wú)行人時(shí)汽車仍然等待的情況，進(jìn)而減少了汽車的尾氣排放，減少能源的無(wú)謂消耗。
文檔編號(hào)G08G1/005GK202331795SQ20112046445
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者劉梟, 姚佳毅, 彭競(jìng)宇, 梁博濤, 馬丕明 申請(qǐng)人:山東大學(xué)