聊聊身邊的嵌入式，交通信號燈

未來交通沒有信號燈？

"紅燈停、綠燈行、黃燈亮了等一等"，生活在城市中的我們每天都會見到交通信號燈。筆者是農(nóng)村的孩子，在我上大學之前是沒怎么見過信號燈的，以至于我花了很長時間才搞明白在路口該怎么看燈。

最近幾年，又有磚家預言未來路口會慢慢向無實體信號燈方向發(fā)展，因為車輛都逐步具有了自動駕駛或者聯(lián)網(wǎng)功能。你怎么看？

交通信號燈控制邏輯

以一個最常見的十字路口為例，東西南北四個方向各有一組紅綠燈。

最常見的控制邏輯是南北方向通行時，東西方向不通行；東西方向通行時，南北方向不通行。假設各個方向的紅燈、綠燈時長都是 30s。一個完整的路口燈色變化通常是這樣的：

1）南北方向綠燈 30s，東西方向紅燈 30s

2）南北方向黃燈 3s，東西方向紅燈 3s

3）南北方向、東西方向全紅燈(通常 3s 以內(nèi)，這個叫全紅時間)

4）南北方向紅燈 30s，東西方向綠燈 30s

5）南北方向紅燈 3s，東西方向黃燈 3s

6）南北方向、東西方向全紅燈

7）重復步驟 1

如果十字路口車流量很大，可能會是另外一套控制邏輯，比如每一個時刻只有一個方向為綠燈，其他都是紅燈。

我個人猜測原因是這樣，如果還是按照第一種控制邏輯的話，由于對向車較多，左轉(zhuǎn)的車輛因為要讓直行，那們它就非常難通過路口，所以各個方向分開放行。

大家有沒有注意到上面的 7 個步驟中，有一個全紅時間，為什么要有這么一個設置呢？它的主要功能是使黃燈期間進入交叉口而未能駛出交叉口的車輛能夠在另外方向的首車到達沖突點前安全駛出交叉口，它用于清空交叉口的車輛。我有時騎行為了不等下一個綠燈，會利用黃燈+全紅的幾秒時間快速通過路口，其實這是比較危險的，不建議大家這么做哦。

上述討論的是十字路口一個方向只有一組燈的情況，該情況下左轉(zhuǎn)車輛和直行車輛都看該燈來行駛，右轉(zhuǎn)車輛無需看燈，只要確認安全即可通行。

現(xiàn)實中的十字路口一個方向可能會有多組燈，比如有直行燈、左轉(zhuǎn)燈、右轉(zhuǎn)燈、甚至掉頭燈，總之各種情況都會有。

咱們平時見到的交通信號燈，絕大部分都是固定配時的，也就是紅燈、綠燈時長固定不變，也有非固定配時的，比如按照一天中的時間段、或者按照一個星期的不同日子來設置不同的配置方案，還有會根據(jù)路口的流量變化動態(tài)調(diào)整配時方案的。

相關(guān)專業(yè)術(shù)語

有兩個不太容易理解的概念，叫做相位(phase)和相位階段（stage），官方的解釋我就不引用了，放上的話你可能會更暈。

簡單來說，一個路口有幾組燈，就對應幾個相位，比如上述的十字路口，東西南北各一組燈，那就是 4 個相位。

相位階段，一個信號周期內(nèi)"通行權(quán)"的交接幾次，就是幾個信號階段。比如上述十字路口第一種控制邏輯，就是 2 個相位階段，后一種控制邏輯，就是 4 個相位階段。

相位周期，就比較好理解了，就是該相位的信號燈各種燈色輪流顯示一次所需的時間總和。

還有一些其他術(shù)語就不解釋了。

背后的嵌入式

大學里學過單片機的，很多人應該都做過交通信號燈的課程設計或小實驗，用定時器+LED+數(shù)碼管等就可以實現(xiàn)了?，F(xiàn)實中的交通信號燈控制是在一個叫交通信號機的產(chǎn)品里，它通常位于十字路口道路旁，大家可以留意觀察下，每個有紅綠燈的路口都會有這么樣的一個機柜。

實際的紅綠燈是 220V 交流供電，并不是直流供電，一組燈外部接口是 4 根線，1 根零線，3 根火線，接到信號機里。

信號機內(nèi)部由單片機或者跑 Linux 的處理器作為主控，外圍有串口、網(wǎng)口、按鍵、顯示屏、指示燈等接口?？此撇粡碗s，但是由于它工作環(huán)境嚴酷、常年累月連續(xù)工作，同時還和咱老百姓的出行安全息息相關(guān)，要做好也不是那么容易的。

全國有那么多條路，想一想就知道需求量有多大了，所以做信號機的廠家也是非常多，比較知名的有青島海信、南京萊斯、易華錄、海康、大華、西門子等等。

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