基本信息
- 项目名称：
- 基于TMS320DM642的智能交通灯
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 基于TMS320DM642的智能交通灯控制应用DSP技术，通过图像采集、信号处理以完成实时监测道路交叉口车流量状况，达到自动调控红绿灯时间长短的目的，使其可以因时制宜的疏导交通，缓解交通压力，减少时间浪费。
- 详细介绍：
- 本控制系统采用TMS320DM642芯片作为核心处理控制单元，通过CCD摄像头采集车流量图像，然后对采集的图像进行抽样、灰度化等操作，并利用算法求出车流量密度参数以达到对红绿灯时间参数的合理控制。为了提高智能交通灯的性能，我们对系统进行了创新性的优化：其一，在硬件上，TMS320DM642是TMS320C6000系列DSP中具有快速数据处理能力和强大接口能力的芯片，而且易于编程。它是为图像及音频处理等功能而设计的专用DSP，本系统选用它作为处理控制核心。其二，通过设计算法完成对图像的分析从而实现了对红绿灯时间长短的闭环控制。其三，充分利用CCS集成开发环境对现有模块进行编程，缩短软件的开发周期，完成处理和控制功能。 智能交通灯的控制系统需要硬件和软件两方面的相互协调，所以在系统设计过程中需要不断的调整与完善。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的：在当今社会用高新技术手段改善日益严峻的交通状况很重要。我们研发的智能交通灯能够根据十字路口两方向道路情况自动调整通行时间，从而提高道路的利用率，有效的改善交通状况。 基本思路：在十字路口处常会出现两个方向车流量不同的情况，如果两个方向还用相同的通行时间显得十分不合理。所以我们通过TMS320DM642型号DSP芯片及相关设备实时检测两个方向的车辆密度，进而客观的确定两个方向的通行时间，以达到更高的通行率。 创新点：（1）能够按照路况实时调整十字路口两个方向通行时间 ，有效提高交通效率。（2）通过采用具有很好图像处理能力的TMS320DM642型号DSP芯片实时监测并控制交通。这种芯片拥有强大且高效的硬件资源，且处理速度超快。 技术关键和技术指标： a.算法设计：经过小组讨论我们的算法是计算不同方向的图像中车辆所占面积作为该方向上车辆密度，通过比较其大小作为交通灯时间改变的依据。采集图像后，进行待处理区域截取，以便尽可能的减少数据处理量，节省处理时间。通过编程把彩色图像转换为黑白图像。然后，用背景减除法获得目标车辆信息，完成目标提取。进而进行二值化处理并通过编程求出图像白色像素部分的面积,用以确定该方向车流量。 b.交通灯的控制：本系统的智能交通灯控制主要针对十字路口。根据两方向的车流量比较，我们把放行时间分为长、短、普通三种状态。进而达到两方向通行效率的最大化。
科学性、先进性
- 我们的研究课题旨在研究出基于DSP技术的智能交通信号灯。TMS320DM642作为一种功能强大的特种微处理器，主要应用在数据、语音、视频信号的高速数学运算和实时处理方面，DSP将在未来通信领域中起着举足轻重的作用。 在比较CCD与CMOS图像传感器后，我们决定选用CCD图像传感器作为本方案的图像采集器。CCD传感器显著特点有：1.体积小重量轻；2.功耗小，工作电压低，抗冲击与震动，性能稳定，寿命长；3.灵敏度高，噪声低，动态范围大；4.响应速度快，有自动扫描功能，图象畸变几率小，无残像；5.应用超大规模集成电路工艺技术生产，像素集成度高，尺寸精确，商品化生产成本低。鉴于其强大的优势，它已经在摄像、信号处理和存储三大领域中得到广泛的应用。 同时我们采用CCS的集成开发环境，它是TI公司的DSP的集成开发环境，它提供了环境配置，源文件编辑，程序调试，跟踪和分析等工具，帮助用户在一个环境下完成编辑，编译链接、调试和数据分析等工作，大大提高了开发周期。
获奖情况及鉴定结果
- 此作品在2011年度第六届“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛北京工商大学赛区荣获校级自然科学类一等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 未定
作品可展示的形式
- 模型、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 采用DSP技术实时监测道路交叉口车流量状况，调控交通信号灯的时间长短，使其可以因时制宜的疏导交通，缓解交通压力。采用TMS320DM642芯片，它是TI公司C6000系列最新的定点DSP，其核心是C6416型高性能数字信号处理器。应用此芯片将极大提高处理速度和准确性。 此智能信号灯可以用于国内外任何一个交通交叉路口，只需在原有交通信号灯的基础上安装CCD摄像头获取路况信息，就可以通过计算机终端进行控制，此控制是智能自动的。鉴于现有交通信号灯的状况，固定的时间参数会造成时间以及交通资源的浪费，而我们研究的智能信号灯可以根据交叉路口实时的车流量输出不同的时间参数，使这一问题迎刃而解。此智能信号灯改造过程中施工量少，且成本较低，便于应用于实际，可以有效减少交通堵塞现象，让我们得生活和工作更加高效，并且适应于当前智能交通发展的大趋势，有利于城市建设和社会进步。
同类课题研究水平概述
- 1．国内对智能交通灯的研究情况汇总: ⑴苏州市职业大学电子信息工程系有基于CPLD的智能多功能交通灯设计，采用硬件描述语言VHDL,外围电路以光电传感器为核心,在QUARTUSII7.2开发环境中设计了一种兼有数字钟功能的智能多功能交通灯,能实时检测道路车辆的排队情况,并进行流量统计. ⑵中国矿业大学电子信息科学与技术系采用MSC-51系列单片机ATSS52和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过89S52芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示；车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。 ⑶辽宁工程技术大学技术与经济学院根据十字路口交通灯的控制要求，采用PLC 设计实现正常交通的时序控制，通过传感器完成对交通异常状况的智能判别及处理。在系统的设计中，主要使用了PLC 可编程序控制器和传感器相结合的一种智能控制方法，使用压轴式传感器采集车辆脉冲，用PLC 高速计数器对脉冲进行计数，根据取得的数据运用一定的智能控制原则自动调节红绿灯的时间长度，最大限度地减少车辆滞留现象，较好地解决了车流量不均衡、不稳定问题。 2．国外智能交通灯的研究情况： 德国科尔斯鲁厄理工正在研发一种以“有机计算机”为核心的交通信号灯。这项技术为所有交叉口计算一个单一的周期时间并将这个周期时间分割成每一个交叉口的绿灯时间，而后调整相位差，以便将等待时间减至最少。 3．应用情况： 2011年01月18日搜狐新闻称，目前，佛陈大桥下魁奇路已经实现了通过线圈感应车流控制交通灯，实时显示道路畅通情况。
