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(xué)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(yù)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(shè)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(fù)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(shè)置呢？它的主要功能是使黃燈期間進(jìn)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(dá)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(rèn)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(shè)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(yīng)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(xué)里學(xué)過單片機(jī)的，很多人應(yīng)該都做過交通信號燈的課程設(shè)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(jī)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(jī)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(jī)里。

信號機(jī)內(nèi)部由單片機(jī)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?fù)雜，但是由于它工作環(huán)境嚴(yán)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(jī)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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