随着城市交通设施(包括道路交通装置和轨道交通设施)的发展，信号控制技术是首先必须考虑和解决的技术之一。

1 引 言

随着城市交通设施(包括道路交通装置和轨道交通设施)的发展，信号控制技术是首先必须考虑和解决的技术之一。在全国各个高校交通运输工程本科生教学中，对于交通信息工程专业，除了计算机仿真、一般通信装置而外，尚无专门针对本科生进行的交通信号控制方面教学的实验装置。据查询，目前国内有交通信号控制计算机软件仿真教学装置，但该装置仅仅是道路交通的信号控制仿真装置，而且不能实现硬件交通信号控制教学。国外类似的教学实验装置有：道路交通信号控制计算机软件仿真装置、轨道交通信号控制计算机软件仿真装置。“，这些装置只能给学生介绍交通信号控制的各种功能，不能指导学生进行电子自动控制原理以及21世纪新兴的嵌入式技术的学习。综上所述，如何针对交通运输工程专业本科生设计交通信号控制实验装置，如何利用嵌入式技术研制实验装置，如何进行交通信号控制装置理沦结构设计、实验装置硬件设计、实验装置研制实施方案成为本领域技术人员的研究目标。

2 交通信号控制系统硬件构架

本实验系统的日的在于提供一种基于嵌入式技术的交通信号控制实验板装置，由综合图形显示模块1、轨道交通信号模块2、LCD显示屏3、LED数码管4、主控制板5、道路信号区域模块6、嵌入式刷写调试接口7、信息输入装置10、解码器11、散热装置12、有线传感器接口14组成，其结构如图l所示。其中：主控制板5通过双向接口分别连接嵌入式刷写调试接口7、散热装置12、开关13、无线网卡接口15；主控制板5通过单向输入接口连接有线接口传感器14、信息输入装置10；主控制板5通过单向输出接口分别连接解码器11的输入端和道路信号区域模块6；散热装置2通过双向接口连接电源8；开关13通过双向接U连接中心远程控制接口9；解码器11的输出端分别连接综合图形显示模块1、轨道交通信号区域模块2，LCD显示屏3、LED数码管，如图l所示。实验系统中，综合图形显示模块1、轨道交通信号模块2、LCD显示屏3、LED数码管4、主控制板5、解码器11和散热装置12均采用市售产品，道路信号区域模块6既可以采用市售产品，也可以由4—6组LED灯经电路连接组成，每组采用5相LED灯，信息输入装置10既町采用市售产品，也可以由14～20个按钮经电路连接组成，解码器11的输出端设有报警装置，硬件构成如表1所示。

3 交通信号控制系统软件设计

3．1 软件环境

(1)综合开发环境(High—Performance(Hew))。

HEW是一个集编码、编译于一身的集成开发环境，使用时只需在Csourcefile里的．c文件内输入C语言程序，点击Build All即可实现以上编码、编译内提到的所有功能，并生成一个．X30调试用文件和．mot刷写用文件。在HEW的主界面中包含3个窗口，分别是Workspace、Editor、Output．如图2所示。

(2)远程调试环境(KD30)。因为嵌入式编程的最终目的是在硬件上实现，而硬件的刷写次数是有限的，为了避免在调试过程中对硬件的重复刷写，提供了一个将目标文件与硬件关联起来，但并不需要鼋复刷写的调试软件KD30，这样大大降低了对硬件的损害。KD30功能强大，不但能够对函数中的变量进行实时监视，而且能够对调试者要求的内存地址进行监视，如图3所示。

3．2程序开发步骤

(1)编写程序。按各练习中的说明编写程序。程序可以用HEW编辑。所有编辑操作在练习制定的文件夹中进行，注意，练习用的文件夹根据练习的不同而不同。

(2)做成可执行文件。编译做成的程序，只要在编写完成后点击Build All即可。

(3)确认程序的运行情况。启动KD30，运行可执行程序．X30，确认程序运行。如果发生问题，修改程序。如图4所示。

4交通信号控制系统运行

本实验系统可以用于轨道交通信息控制模拟、收费站或停车场计费系统模拟或道路交通信号模拟，实物如图5所示。

(1)轨道交通信息控制模拟。由信号输入装置10输入一个列车车速最高限制(km／h)，主控制板5接收到该信号，通过解码器ll的解码，由LCD显示屏3显示当前速度。若超出最高限制，则轨道交通信号区域模块2发出警报，同时报警装置报警；当LED数码管4上的数字显示为零时，由LED显示屏3显示当前到达站点编号，并由报警装置发提示音；将综合图形区

模块l、轨道交通信号区域模块2上的信号编号，由信号输入装置10输入信号编号，由LED显示屏3显示出该信号状态6-7]。

(2)收费站或停车场计费系统模拟H1。由信号输入装置lO输入当前车在收费分类中的类别编号，然后通过主控制板5将该信号由解码器11解码，由LCD显示屏3显示应缴纳金额，并由报警装置发提示音；由信号输入装置10输入当前车编号开始计时，然后通过主控制板5将该信号由解码器ll解码，当再次输入该车编号时计时停止，并在LCD显示屏3显示其该缴纳金额，并由报警装置发提示音p1。

(3)道路交通信号灯模拟。进行周期自动协调信号控制模拟，启动开关13，由LCD显示屏3显示当前要输入的参数，然后由信号输入装置10输入，参数输入完毕后，该信号进入主控制板5，开始进入信号灯的周期循环显示，每当与变化时刻时间间距到达指定时间时，LED显示屏3开始倒计时，此倒计时为周期循环过程，由开关13停止。

5 结论

本实验系统针对交通运输工程专业本科生设计交通信号控制实验装置，利用嵌入式技术研制实验装置同时进行交通信号控制装置理论结构设计、实验装置硬件设计，为我国的交通运输的自动化、安全控制技术的发展提供基础力鼍，具有以下优点：①教师学生互动式教学，应用于教学领域对传授学生交通信号控掣基本原理的同时，对学生进行嵌入式技术的教学。②扩展性强多功能，本实验系统可以用于轨道交通信息控制模拟、收费站或停车场计费系统模拟或道路交通信号灯模拟。③学生创新设计，学生在学习知识的同时可以进行嵌入式项目的开发，激发学生丰富的思想，学生可以在此系统上提出各种解决方案。④提高实验设备开放率。