許正芳 王兵 孫均友 戶建平

交通信號機是現(xiàn)代城市交通系統(tǒng)的重要組成之一 ，主要用于城市道路交通信號的控制和管理[1]。由于在惡劣環(huán)境下長時間的工作，其運行過程中很容易因受到外界干擾而出現(xiàn)故障[2]。此外，維修人員對故障類型的診斷判別時間較長[3]，對交通安全帶來一定的威脅。

近年來，交通信號機驅(qū)動部分的故障檢測技術(shù)，程序存儲器的故障檢測技術(shù)和綠信號沖突的故障檢測與處理技術(shù)不斷成熟與發(fā)展，為交通信號機的故障診斷提供理論基礎(chǔ)條件[4]。王兵等人設(shè)計、發(fā)明的具有故障自診斷功能的交通信號機能夠有效對自身工作狀態(tài)進行實時檢測，為路口交通設(shè)備提供一種高效、低成本的故障智能檢測方法，利于交通信號機故障的及時維護與維修。目前，交通信號機故障自檢測系統(tǒng)對其安全運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測以及維護技術(shù)開發(fā)，已成為國內(nèi)外各先進城市逐步關(guān)注的科技前沿[5]。

本文通過采用AT89C51單片機和PCF8591AD/DA芯片配以LCD1602顯示屏，設(shè)計實現(xiàn)交通信號機故障檢測系統(tǒng)，根據(jù)交通信號機輸出端的電壓信息分析信號燈的故障狀態(tài)，簡化了電路結(jié)構(gòu)，加強了檢測的實時性，并通過Proteus仿真軟件平臺實現(xiàn)操作。

1 、交通信號機故障自動檢測系統(tǒng)

交通信號機電路及線路故障自動檢測系統(tǒng)主要由單片機最小系統(tǒng)、電壓采集電路、信號燈運行電路、

液晶顯示電路、報警指示電路等部分組成，可工作的最小系統(tǒng)由AT89C51單片機為主控芯片組成，其內(nèi)部含有電源供電模塊、復位電路和時鐘電路;電壓采集電路負責采集信號燈運行電路的輸出電壓信號;液晶顯示電路顯示電壓采集電路所采集到的信號燈每路電壓值。系統(tǒng)通過對信號燈運行電路輸出信號和電壓狀態(tài)的融合分析與處理，判別交通信號燈是否發(fā)生故障和故障類型，當發(fā)生故障時，報警指示燈顯示故障狀態(tài)。

2 、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

系統(tǒng)硬件電路包含單片機最小系統(tǒng)、單片機最小系統(tǒng)、信號燈運行電路、電壓采集電路、報警指示電路組成，其硬件電路設(shè)計原理圖如圖2所示。

3、系統(tǒng)Proteus仿真效果

在uVision環(huán)境中，編譯、連接生成可執(zhí)行文件。進入Proteus軟件，將生成的目標程序載入單片機中，按下仿真運行按鈕，其電路故障仿真圖和線路故障仿真圖分別如圖3、圖4所示。

仿真效果表明，該系統(tǒng)故障檢測精確度達到100%，對交通信號機的故障分類更加清晰。交通信號機基于Proteus環(huán)境下進行故障檢測仿真是一種低成本，可操行較高的檢測方法，便于維修人員到達事故現(xiàn)場后及時發(fā)現(xiàn)故障類型，縮短了維修時間。

5、結(jié)論

本文設(shè)計的基于Proteus的交通信號機電路及線路故障自檢測系統(tǒng)，采用主芯片為AT89C51的最小系統(tǒng)控制系統(tǒng)輸入輸出，利用PCF8581采集交通信號燈運行電路中的電壓信號。其中，單片機AT89C51內(nèi)部程序?qū)Σ杉降碾妷盒盘栠M行判斷處理，若電壓信號不在限值范圍內(nèi)時，報警指示電路自動啟動報警指示功能;當在所采集到的電壓信號限值范圍內(nèi)時，報警指示電路不啟動，然后系統(tǒng)對信號燈運行電路中電壓信號進行重新采集檢測，由此可以看出，交通信號燈運行電路中的電壓信號的變化是交通信號機進行故障診斷的重要依據(jù)。

參考文獻：

[1]陳瑜.交通信號機應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展的思考[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（26）：10-12.

[2]盧凱，徐建閩.交通信號控制機的故障診斷與防護技術(shù)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2015（4）：33-35.

[3]王滿滿.基于故障修復自組織的新型交通信號機研制[D].新疆：新疆大學：2016-06-30.

[4] 任立新，史忠科.交通信號燈故障檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子設(shè)計工程，2014（22）：120-123.

[5] 王兵，王滿滿，許正芳，等.一種交通信號機故障自動檢測與遠程報警系統(tǒng)[P].中國專利：106157671，2016-11-23.