交通灯毕业设计

交通灯毕业设计（精选8篇）

交通灯毕业设计 篇1

4.4 程序编写

-交通灯控制程序----------

MCS-51汇编语言---------

用AT89S51单片机，12MHz晶振-------------------

程序名：交通灯.ASM----

交通灯控制系统程序-----

ORG 0000H;主程序的入口地址

AJMP MAIN;ORG 0003H AJMP INTO;ORG 0100H MAIN: MOV SP, #60H SETB EX0 SETB IT0 SETB EA;CPU MOV TMOD, #10H;MOV A , #0DEH;MOV P0 MOV R2START: ACALL DELAY DJNZ R2 DISP: MOV P0 MOV R2

DISP1: ACALL DELAY;DJNZ R2 MOV R2 WARN1: CPL P0.7;ACALL DELAY DJNZ R2 MOV P0 MOV R2 YEL1: ACALL DELAY DJNZ R2 MOV P0 MOV R2 DISP2: ACALL DELAY DJNZ R2 MOV R2 WARN2: CPL P0.2;，A，#2，START，#07EH;，#28H;，DISP1;20S，#10;，WARN1;，#0BBH;，#06，YEL1;3S，#0DBH;，#28H，DISP2，#10

指向主程序 指向紧急车辆出现中断程序 ；允许INT0中断

；设外部中断0下降沿有效 开中断

置定时器1为方式1 南北红灯，东西红灯 ；调用0.5S子程序 南北绿灯放行，红灯禁止 置0.5S循环次数 调用0.5S延时子程序 不到继续循环

置南北绿灯闪烁循环次数 南北绿灯闪烁 闪烁次数未到继续循环 南北东西黄灯警告 未到继续循环 南北红灯，东西绿灯 ；20S未到继续循环 东西绿灯闪烁 ACALL DELAY DJNZ R2，WARN2 MOV P0，#0BDH;南北东西黄灯 MOV R2，#06 YEL2: ACLAA DELAY DJNZ R2，YEL2 AJMP DISP;循环执行主程序 INT0: PUSH P0 ；P0口数据压栈保护 PUSH 03H ；R3寄存器压栈保护 PUSH TH1;TH1 PUSH TL1;TL1 MOV P0 MOV R5 DELAY0: ACLAA DELAY DJNZ R5 POP TL1;POP TH1 POP 03H RETI;DELAY: MOV R3 MOV TH1,#03CH MOV TL1,#0B0H SETB TR1 LP1: JBC R3 SJMP LP1

LP2: MOV TH1 MOV TL1 DJNZ R3 RET ENT，#0DEH;，#14H;，DELAY0;10S，#0AH，LP2，#03CH，#0B0H，LP1 压栈保护 压栈保护

南北东西道均为红灯置0.5S循环初值 未到继续循环 弹栈恢复现场 返回主程序

交通灯毕业设计 篇2

本系统设计是用模糊控制理论的单片机控制交通灯系统。根据实际生活中十字路口车辆流动特点, 分时调节车辆通行时间。采用检测各个路口过往的车流量, 决定红路灯的燃亮时间。总体框图如图1所示。

2 模糊控制模块

十字路口的车辆流通状况是十分复杂的, 还经常受人为因素的影响[1]。因此我们采用模糊控制算法, 实现路口交通灯的智能化控制。

据系统要求采集两个输入变量: (1) 绿灯方向车流量; (2) 红灯方向排队等候车辆数。采集上述数据设置了8个传感器, 如图2所示。

红灯期间排队等候的车辆数有两部分组成, 其一为上次绿灯时间遗留下来的车辆[2]。根据车辆通行特点分为三个模糊子集:少、中、多, 其从属度函数设计如图3所示。

此系统有两个输入和一个输出。此外, 还要考虑了三种特殊情况, 同样基于上面的模糊控制为基础。在时间调整上有所改变, 特殊时段分别为上班时间, 下班时间, 凌晨。

3 系统硬件设计

本设计主要以80C51单片机[3]为核心原件, 来实现路口智能交通灯的控制。具体硬件电路模块如下:

(1) 电源模块和数码管显示模块。采用7805系列集成稳压5V直流电压电路。LED采用74LS47[4]作为驱动电路。

(2) 车流量检测模块。本设计采用地感线圈检测方案。它是基于电磁感应原理的车辆检测器, 感知车辆。

(3) 蜂鸣器与紧急通行模块。本设计所采用常用蜂鸣模块, 意在人行提醒正过马路的行人此时交通灯的状态即将切换。同时本设计中用I/O口接有按钮开关, 以备特殊车辆特殊时候通过, 这时所有灯都为红灯。

4 系统软件设计

系统软件设计的主要思路为根据车流量的动态变化, 运用模糊控制算法实现红绿灯时间的自动调整。其总体框图如图4 所示。

5 结论

本设计功能均能在城市交通路口模型上得到很好的实现, 在确保功能实现的基础上, 充分考虑了控制系统操作方便、可靠性高、稳定性好等要求, 能根据情况智能调整时间。

摘要：现如今人们生活水平提高, 私家车越来越多、致使城市的交通问题逐渐发展成了一个令人头痛的问题。针对道路交通拥挤的多样性, 采用单片机控制技术设计十字路口交通灯, 可以灵活改变通行时间, 实用性强。

关键词：大兴路口,智能交通灯,单片机控制技术

参考文献

[1]刘智勇.智能交通控制理论及其应用[M].北京:科学出版社, 2008

[2]田海, 薛艳春.基于模糊控制的十字路口交通灯控制系统[J].自动化与信息工程, 2008, (4) :58-72

[3]余锡存, 曹国华.单片机原理及接口技术[M].陕西:西安电子科技大学出版社, 2000

基于交通灯控制系统设计 篇3

摘 要：近年来随着科技飞速发展，单片机的应用正在不断深入，传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系統中，单片机往往作为一个核心部件来使用，但仅单片机知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及与具体应用对象软件结合，这样才能给人们带来更有价值的应用。

经济的发展使车辆越来越普遍，因此，人、车的通行秩序的维持，就要依靠交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式有很多。交通灯控制系统通常要实现自动控制，本系统采用MCS-51系列单片机AT89S52为中心器件来设计交通灯控制器，以共阳极双位数码管显示倒计时间，实现了能根据实际车流量设置红绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩2秒时绿灯闪烁示警，另外，可以通过按键分别实现紧急模式和夜间模式以达到智能和节能的效果。系统整体电路包括单片机最小系统、交通信号灯模块和显示电路模块，将以上模块综合连接起来，以实现整体系统功能。软件部分则采用KEIL C语言编程，使单片机的中断和计时功能，用以实现所设想功能。本系统设计周期短、可靠性高、实用性强、操作简单、维护方便、扩展功能强。

关键词：单片机；交通灯；数码管

0 引言

目前设计交通灯的方案有很多，有应用PLC实现对交通灯控制系统的设计，有应用单片机实现对交通信号灯设计。由于AT89S52单片机自带有2个计数器，6个中断源，且其I/O口作为输出时，具有较大的吸收电流能力，可直接驱动数码管，能满足系统的设计要求。用单片机设计不但设计简单，而且成本低，用其设计的交通灯也满足了要求，所以本文采用单片机设计交通灯。

1 各模块选择

1.1 控制：采用AT公司的单片机AT89s52作为控制器。单片机运算能力强，软件编程灵活，自由度大。它是MCS-51系列单片机的派生产品，在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8052单片机完全兼容，使用时容易掌握；采用AT89s52单片机稳定可靠、应用广泛、通用性强，在系统/在应用可编程。

1.2 显示：用七段LED数码管完成倒计时显示，用LED灯作为状态灯指示功能。

1.3 输入：直接在I/O口线上接上按键开关。因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的口资源还比较多，我们使用两个按键，分别是K1、K2。

1.4 电源：采用独立的稳压电源，采用USB供电为整个系统供电，它具有多路电源输出，此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源。

1.5 设计要求：

①把设计任务细化为四个状态，其对应状态如表1：

2 系统整体电路

①AT89S52单片机作为系统核心器件，通过各个I/O口控制和驱动整个系统。

②P0口的第一到第四引脚控制数码管的位选，然后经过三极管输出高电平传输到双位共阳数码管进行选通，P2口的第一到第七引脚用于控制数码管的片选。

③P1口的六个引脚分别控制六个表示红绿黄信号灯的LED二极管的亮与灭。

④根据十字路口车流量的大小调节车辆通行的时间。

⑤设置紧急按键用以处理紧急情况。通过外部中断1实现，P3.3用于检测相应信号。

⑥设置夜间模式按键，从节省能源的角度考虑。通过外部中断1实现，P3.2用于检测其信号。

3 软件主流程图

图2所示为正常模式下的流程图，其实现的主要功能是显示十字路口倒计时显示，当有按键按下的时候系统将进行自动扫描确定按键的值，然后进行判断对应的状态进行执行，包括特种车辆的通行（紧急模式）和节能模式（夜间模式）。

3.1 紧急状态子程序

在正常情况下，首先要进行判断紧急模式控制按键是否按下，要是按下则进入紧急模式（所有红灯亮），否则状态正常运行，当进入紧急模式后，再次判断紧急模式按键是否按下，只有再次按下时才能转为正常状态，否则，仍处于紧急模式（所有红灯亮）状态。

3.2 夜间状态子程序（图4）

在夜间模式下，只有通过按键才能使所有的黄灯亮。再次按键后转为正常运行状态。

3.3 软硬件测试结果分析

由于经验不足，电路板设计过程中不能正常实现要求，需要在生产电路板时由厂家进行检测后略微进行改动，经过几次调试终于出现了正确结果。

以下是当中出现的问题：

①制作PCB板时边界处由于没有注意到设置成了具有电气性的。

②制作PCB时由于排版不当导致生产PCB板厂家退回一次。

③焊接过程中出现相邻焊盘之间联通导致电路无法运行，检查和更正后终于可以正常运行。

④在用Proteus软件进行电路仿真时不能正常仿真出来， Proteus软件中的电路和实际中的电路有一定差距，有时一个电阻的缺失就可能出现不能进行高低电平的切换。

4 结论

传统交通灯的基本功能为：东西南北方向倒计时单元显示时间，通行时间可以调节，使得行车繁忙时间段与行车清淡时间段行车时间可调，改善了交通问题。

本次设计在原有基础上，增加了紧急通行按键、转换夜间模式按键。

参考文献：

[1]周润景.基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真[M].北京航空航天大学出版社，2001.5.

[2]黄菊生.单片机原理与接口技术[M].国防工业出版，2007.9.

[3]李维祥，孙秀强.MCS-51单片机原理与应用[M].天津大学出版社，2001.5.

[4]余锡存，曹国华.单片机原理及接口技术[M].西安电子科技大学出版社，2000.7.

[5]胡斌.电子线路学习方法[M].电子工业出版社，2009.5.

[6]张齐，朱宁西.单片机应用系统设计技术[M].电子工业出版社，2010.7.

[7]胡斌.电子线路与电子技术[M].山东科学技术出版社，2001.4.

[8]王静.AltiumDesignerWinter09电路设计案例教程[M].中国水利水电出版社，2010.2.

[9]郭天祥.新概念51单片机C语言教程——入门、提高、开发、拓展全攻略[M].电子工业出版社，2009.

[10]唐清善.ProtelDXP高级实例教程[M].中国水利水电出版社，

2004.4.

[11]周润景，张丽娜.PROTEUS入门教程[M].机械工业出版，2007.9

[12]张萌，和湘.单片机应用系统开发综合实例[M].清华大学出版社，2007.7.

[13]张毅坤.单片微型计算机原理及应用[M].西安电子科技大学出版社，1998.5.

[14]潘永雄.新编单片机与应用[M].西安电子科技大学出版社，2003.2.

作者简介：

交通灯毕业设计 篇4

一． 绪论

1.交通灯的由来：

交通灯是指由红、黄、绿三种颜色灯组成用来指挥交通的信号灯，最早出现在19世纪初在英国中部的约克城的一个典故中，当时交通灯只有两种颜色红绿，随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。2.交通灯的发展史：

19世纪初，在英国中部的约克城，红、绿装分别代表女性的不同身份。其中，着红装的女人表示我已结婚，而着绿装的女人则是未婚者。后来，英国伦敦议会大前经常发生马车轧人的事故，于是人们受到红绿装启发，1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德?哈设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯--煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。在灯的脚下，一名手持长杆的警察随心所欲地牵动皮带转换提灯的颜色。后来在信号灯的中心装上煤气灯罩，它的前面有两块红、绿玻璃交替遮挡。不幸的是只面世23天的煤气灯突然爆炸自灭，使一位正在值勤的警察也因此断送了性命。

从此，城市的交通信号灯被取缔了。直到1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过，这时已是“电气信号灯”。稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继重新出现了交通信号灯。

随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。

黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，他怀着“科学救国”的抱负到美国深造，在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯而正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一身冷汗。回到宿舍，他反复琢磨，终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥 1

信号家族，遍及全世界陆、海、空交通领域了。

二． 主体

1.发展智能交通灯系统的意义：

汽车已经逐渐成为了人们日常生活中最主要的交通工具。但是，城市基础设施建设特别是城市交通道路的发展速度却满足不了汽车数量增长的需求，这就使城市交通拥堵现象越来越严重，车辆通行速度成为了城市发展的瓶颈。在加强城市基础建设的同时，改善十字路口的交通信号灯运行模式，提高十字路口的通行效率，对缓解城市交通堵塞有着重要的现实意义。而目前城市的交通灯控制，是根据一定时间段的各车道车流量的调查而分配出的相对合理的同定红绿灯转化周期。但在特定的时间段，会出现某一方向车辆早已通行完，而另一方向车辆排队等绿灯的情况，这严重降低了实际的十字路口交通效率。

针对现实中越来越严重的城市交通拥堵现象，可设计出一种城市十字路口交通信号灯控制的新方法。可根据车流量来智能控制红绿灯的读秒时间，解决了各车道车流量不均衡所造成的十字路口交通资源浪费问题，设计的智能交通控制系统利用对相向车道采用不同步的红绿灯信号控制方法，能够减少交通资源浪费，大幅提高十字路口的车辆通行效率。2.国内外智能交通灯系统的发展现状：

交通信号控制系统是现代城市交通控制和疏导的主要手段。而作为城市交通基本组成部分的平面交叉路口，其通行能力是解决城市交通问题的关键，而交通信号灯又是交叉路口必不可少的交通控制手段。随着计算机技术和自动控制技术的发展，以及交通流理论的不断发展完善，交通运输组织与优化理论、技术的不断提高，国内外逐步形成了一批高水平有实效的城市道路交通控制系统。

（1）澳大利亚SCAT系统：

SCATS采取分层递阶式控制结构。其控制中心备有一台监控计算机和一台管理计算机，通过串行数据通讯线路相连。地区级的计算机自动把各种数据送到管理计算机。监控计算机连续地监视所有路El的信号运行、检测器的工作状况。地区主控制器用于分析路El控制器送来的车流数据，确定控制策略，并对本区域各路口进行实时控制。SCATS系统充分体现了计算机网络技术的突出优点，结构易于更改，控制方案较易变换。SCATS系统明显的不足：第一，系统为一种方案选择系统，限制了配时参数的优化程度；第二，系统过分依赖于计算机硬件，移植能力差：第三，选择控制方案时，无实时信息反馈。

（2）英国SCOOT系统：

SCOOT是由英国道路研究所在TRANSYT系统的基础上采用自适应控制方法于1980年提出的动态交通控制系统。SCOOT的模型与优化原理与TRANSYT相仿，不同的是SCOOT为方案生成的控制系统，是通过安装在交叉口每条进口车道最上游的车辆检测器所采集的车辆信息，进行联机处理，从而形成控制方案，并能连续实时调整周期、绿信比和相位差来适应不同的交通流。SCOOT系统的不足是：相位不能自动增减，任何路E1只能有固定的相序；独立的控制子区的划分不能自动完成，只能人工完成；安装调试困难，对用户的技术要求过高。

（3）国内智能交通控制系统：

国内应用和研究城市交通控制系统的工作起步较晚，20世纪80年代以来，国家一方面进行以改善城市市中心交通为核心的UTSM(urban traffic sys—tem manage)技术研究；另一方面采取引进与开发相结合的方针，建立了一些城市道路交通控制系统。以北京、上海为代表的大城市，交通控制系统主要是简易单点信号机、SCOOT系统、TRANSYT系统和SCATS系统其中几个结合使用；而如湘潭、岳阳等国内中小城市，交通控制系统主要还是使用国产的简易单点信号机和集中协调式信号机。

3.采用基于PLC的智能交通灯控制系统的好处：

（1）特点：

① 能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型； ② 通用性高，使用方便； ③ 程序设计简单，易学，易懂；

④ 采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便； ⑤ 系统设计周期短；

⑥ 安装简便，调试方便，维护工作量小；

⑦ 对生产工艺改变的适应性强，可经行柔性生产； ⑧ 体积小，功耗小，性价比高。（2）PLC的应用：

① 开关量的逻辑控制：这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控制及自动化流水线。

② 模拟量控制：在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了是可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量和数字量质之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转化模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

③ 运动控制：PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早起直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动的步进电机或者伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。

④ 过程控制：过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编程控制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。

⑤ 通信及联网：PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通行。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通行功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

⑥ 数据处理：现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排表、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型的控制系统。

三． 总结

采用基于PLC的智能交通灯控制系统，可以根据车流量合理的调节交通信号灯的读秒时间，这样不仅可以有效的防治交通拥堵而且可以合理的利用交通资源，进而大大缓解交通压力。在基于PLC的智能交通灯控制系

统的设计过程中可能牵涉到信号的采集与传输，在考虑到施工的成本以及安装困难度的前提下，本设计主要想采用光电计数器。因为光电计数器叫一般的传感器而言，它不仅成本低而且安装方便。

四． 参考文献

[1] 彭树生.PLC单片机原理及应用.机械工业出版社.2002.1.1 [2] 王晓军.可编程控制器原理及应用.化学工业出版社.2010.9.4 [3] 杜荔编.微机原理及其接口.清华大学出版社.2011.3.1 [4] 曹克澄.单片机原理及应用.第二版.机械工业出版社.2009.1.1 [5] 龚捷.接口技术.化学工业出版社.2009.1.1 [6] 韩九强.传感器与检测技术.清华大学出版社.2010.9.1 [7] 于泉.城市交通信号控制基础.冶金工业出版社.2011.1.1 [8] 周蔚吾.道路交通信号灯控制设置技术手册.知识产权出版社.2009.1.1 [9] 高钦和.可编程控制器应用技术与设计.人民邮电出版社.2004.7.1 [10] 路林吉.PLC应用开发技术与工程实践.人民邮电出版社.2009.4.8 [11] 陈立定.电气控制与可编程控制器.华南理工大学了版社2006.2 [12] 何衍庆.可编程控制器原理及应用技巧.第二版.化学工业出版社.2003.1.1 [13] 廖常初.可编程控制器的编程方法与应用.重庆大学出版社.2001.2.1 [14] 廖常初.PLC梯形图程序的设计方法与技巧.电工技术出版社.2004.9 [15] 廖常初.PLC梯形图的书许控制设计法与顺序功能图.电子技术杂志.2001.第11期

交通灯单片机课程设计 篇5

课题：以交通灯为主的多功能任务设计

班级 学号 学生姓名

指导教师

淮阴工学院 电子与电气工程学院

2015-6 1

目录

一、课程设计目的......................................................................................................3

二、设计要求..............................................................................................................3 1． 总体要求........................................................................................................3 2． 具体要求........................................................................................................3 3． 系统硬件总框图............................................................................................4 1）AT89C52单片机.......................................................................................5 3）数码管显示电路........................................................................................6 4）LED灯显示...............................................................................................7 5）键盘扫描模块............................................................................................7 6）蜂鸣器电路................................................................................................8

三、硬件电路的设计及描述......................................................................................8 1． 硬件总框图及原理图....................................................................................8 2． 主程序流程图..............................................................................................10 3． 各模块流程图..............................................................................................11 1）时间显示程序流程图..............................................................................12 2）流水灯程序流程图..................................................................................12 3）利用蜂鸣器的音乐流程图......................................................................13 4）交通灯控制..............................................................................................13

四、源程序代码........................................................................................................14

六、调试情况

六、设计心得............................................................................................................20

七、参考文献............................................................................................................20

一、设计目的

《单片机原理及应用》课程设计是一项重要的实践性教育环节，是学生在校期间必须接受的一项工程训练。在课程设计过程中，在教师指导下，应用工程的方法，通过一个简单课题的设计练习，可使学生初步体验单片机应用系统的设计过程、设计要求、完成的工作内容和具体的设计方法，了解必须提交的各项工程文件，也达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目的。

通过课程设计，应该能加强学生如下能力的培养：（1）独立工作能力和创造力；

（2）综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力；（3）查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；（4）工程绘图的能力；

（5）编写技术报告和编写技术资料的能力。

二、设计要求

1．总体要求

（1）独立完成设计任务（2）绘制系统硬件总框图（3）绘制系统原理电路图

（4）制定编写设计方案，编制软件框图，完成详细完整的程序清单和注释（5）制定编写调试方案，编写用户操作使用说明书

（6）写出设计工作小结。对在完成以上文件过程所进行的有关步骤如设计思想、指标论证、方案确定、参数计算、元器件选择、原理分析等作出说明，并对所完成的设计作出评价，对自己整个设计工作中经验教训，总结收获和今后研究方向。

2．具体要求

本次工程实践的校内部分主要以单片机为基础，进行单片机软件编程，目的 3 是为了提高学生的软件编程和系统设计能力，整个设计系统包括两个部分，硬件及软件部分，硬件部分已经制作成功，学生只需要掌握其原理和焊接相应的元器件，掌握元器件的辨别和元器件的作用以及应用场所即可，另外对所焊接的电路还需要进行仔细的检查，判断是否有焊接错误的地方或者短路的地方，对出现的异常情况要能够根据现象判别原因，并具备解决问题的能力，从而切实提高学生的硬件电子电路的分析、判断能力。

软件编程是本次课程设计的重要环节。在为期两周的工程实践中，将占据主要时间，完成的软件编程任务主要包括以下几点：

1）、熟悉Keil C51编程平台及相关编程软件

2）、编写、调试蜂鸣器、继电器动作、方波程序并进行软硬件联调 3）、编写、调试LED流水灯（循环显示）程序并进行软硬件联调 4）、编写、调试键盘扫描子程序并进行软硬件联调 5）、编写、调试数码管动态扫描程序并进行软硬件联调 6）、基于交通灯的多功能控制设计

其中前五个内容是后两个内容的基础，主要是编制一些子程序，为后继的整个系统设计打下基础。交通灯控制是在五个课题中选做的一个设计，是一个简单的单片机编程设计，来实现智能交通灯的多功能作用。

3．系统硬件总框图

图1 系统设计总框图

此次课程设计，AT89C52是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。1）AT89C52单片机

设计中所用的单片机型号为AT89C52，其主要功能为：

AT89C52是低功耗、高性能的CMOS 8位单片机。片内带有8KB的Flash存储器，且允许在系统内改写或用编程器编程。另外，AT89C52的指令系统和引脚与80C52完全兼容，所以，近几年AT89C52单片机应用极为广泛。

AT89C52单片机除了含有8KB的Flash存储器外，片内还有256 B的RAM，32条I/O口线，3个16位定时/计算器、6个中断源、1个全双工串行口等。同时，与80C52一样，有空闲和掉电两种节电运行方式。

AT89C52引脚如下图所示：

图2 AT89C52引脚

AT89C52单片机为40脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。

2）DS1302模块

DS1302的RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。

其管脚图如下：

图3 DS1302管脚图

各引脚功能：Vcc1为后备电源，VCC2为主电源，X1和X2是振荡源，SCLK为输入端

RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。

3）数码管显示电路

图4 数码管显示电路

设计中采用六位共阴极数码管,通过单片机STC89C52的P0口控制其位选和段选，以达到动态显示相应数值的效果。在其位选控制部分，采用了一个9012型三极管，要求当P0口输出低电平时，位选成功。

所谓动态扫描就是指我们采用分时的方法，轮流控制各个显示器的COM端，6 使各个显示器轮流点亮。在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的（约1ms），但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。

4）LED灯显示

图5 LED显示模块

本次课程设计中，“程序语言”通过“翻译”软件“翻译”成单片机所需的二进制代码，单片机可工作。要用外加电源和分压电阻来控制低电平驱动点亮，因为单片机不能直接高电平驱动LED灯。如图D1-D8和R1、R2以及R6-R11连接到单片机IO口，当P1口某脚变低时相应LED发光。实现LED灯的闪烁，只需利用编程方法依次从低位到高位逐个变为低电平，等待少许时刻再变高即可。

5）键盘扫描模块

图6 按键输入电路

本模块四个开关分别用于控制流水灯控制电路，时间显示电路，音乐蜂鸣器电路，交通灯四部分功能。当按下其中一个开关时，该部分电路导通，给单片机 发出地址信号，实现其中一项功能的运做，如图4所示。

KEYA键：其功能是当该键按下时，蜂鸣器程序工作； KEYB键：其功能是当该键按下时，流水灯程序工作；

KEYC键：其功能是当该键按下时，数码管动态扫描程序工作； KEYD键：其功能是当该键按下时，交通灯程序工作。

6）蜂鸣器电

图7 蜂鸣器电路

路

蜂鸣器单元电路是通过一个PNP三极管来放大驱动蜂鸣器，蜂鸣器的正极接到＋5V电源上面，蜂鸣器的负极接到三极管的发射极，三极管的基极经过限流电阻后由单片机的P3.4控制。

当输出高电平时，三极管截止，蜂鸣器的两引脚间的直流电压接近于0V，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当输出低电平时，三极管导通，使蜂鸣器的两个引脚间获得将接近+5V的直流电压，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。因此，我们可以通过程序控制IO口输出的电平来控制蜂鸣器是否发出声音，实现各种可能音响的产生。

三、硬件电路的设计及描述

1．硬件总框图及原理图

图8 硬件总框图

图9 硬件总原理图

2．主程序流程图

3．各模块流程图 1）时间显示程序流程图

2）流水灯程序流程图

3）利用蜂鸣器的音乐流程图

4）智能交通灯

四、源程序代码

/******************************************************************** * 文件名

： 4个功能由按键控制.c * 描

述

: 按下A键，实现蜂鸣器动作。

按下B键，实现LED流水灯循环显示。

按下C键，实现数码管动态扫描显示。

按下D键，实现交通灯功能。* 创建人

：

***********************************************************************/ #include #include

#define uint unsigned int

// 无符号整形习惯的定义

#define uchar unsigned char

//无符号字符型习惯的定义 void buzz_key(void);

//子函数声明 void led_key(void);void tube_key(void);void traffic(void);unsigned char code duanma[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

unsigned char code weima[6]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf};

// 选择哪个数码管

unsigned char temp[6];uchar i=35;uchar k=30;uchar l=5;uchar j;uchar b;

//定义变量

sbit duan=P2^6;//定义管脚 sbit wei=P2^7;sbit key_A=P3^4;sbit key_B=P3^5;sbit key_C=P3^6;sbit key_D=P3^7;sbit buzz=P2^3;sbit DIOLA=P2^5;sbit csda=P3^2;sbit red=P1^0;//交通灯管脚定义 sbit green=P1^1;sbit yellow=P1^2;/******************************************************************** * 名称 : Delay_1ms()* 功能 : 延时子程序，延时时间为 1ms * x * 输入 : x(延时一毫秒的个数)* 输出 : 无

***********************************************************************/

void Delay_1ms(unsigned int t){ unsigned char x,y;for(x=t;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);

}

/******************************************************************** * 名称 : Main()* 功能 : 实现蜂鸣器，流水灯，数码管，交通灯

***********************************************************************/ void main(){

DIOLA=0;//流水灯锁存器关 流水灯未选通

wei=0;//位选关

duan=1;

P0=0;

duan=0;

csda=0;

while(1){

if(key_A==0 || key_B==0 || key_C==0|| key_D==0)

{

if(key_A==0)

//A键按下

{

buzz_key();

//调用蜂鸣器子程序

}

else if(key_B==0)//B键按下

{

led_key();

//调用流水灯子程序

}

else if(key_C==0)//C键按下时

{

tube_key();//调用数码管显示子程序

}

else

//D键按下时

{

traffic();

//调用交通灯子程序

i=35;

k=30;

l=5;

return;

}

}

} }

/******************************************************************** * 名称 : buzz_key(void)* 功能 : 蜂鸣器子程序

***********************************************************************/

void buzz_key(void)

{

DIOLA=0;wei=0;

buzz=0;

//蜂鸣器响

while(key_B&&key_C&&key_D&&!key_A);

buzz=1;

//关蜂鸣器

}

/********************************************************************* * 名称 : led_key(void)* 功能 : 流水灯子程序

***********************************************************************/ void led_key(void){

DIOLA=1;b=0xfe;

P1=b;//11111110 while(key_B==0){

b=_crol_(b,1);

//左移11111101

Delay_1ms(500);

P1=b;

//111111011

Delay_1ms(500);

}

while(key_A&&key_B&&key_C&&key_D);

P1=0xff;

}

/******************************************************************** * 名称 : tube_key(void)* 功能 : 数码管子程序

***********************************************************************/

void tube_key(void){

DIOLA=0;

//流水灯使能端置0 while(key_C==0)

{ unsigned int i;

for(i=0;i<6;i++)

{

wei=1;

P0=weima[i];

//位选信号

wei=0;

duan=1;

P0=duanma[i];//段选信号

duan=0;

Delay_1ms(500);

}

duan=1;

P0=0;

duan=0;

//清零

}

}

/******************************************************************** * 名称 : traffic_key(void)* 功能 : 交通灯子程序

***********************************************************************/

void traffic(void)

{

DIOLA=0;

while(key_D==0)

{

if(i>0)

{

DIOLA=1;

b=0xfe;

P1=b;//11111110

for(j=0;j<40;j++)

{

P0 = 0;

wei=1;

//消隐

P0 = weima[0];

wei=0;

duan=1;

//第1位数码管显示

P0 = duanma[(i / 10)%10];//在这里取 i 的个位数

Delay_1ms(40);

//延时40毫秒后显示下一个数

P0 = 0;

wei=1;

//消隐

P0 = weima[1];

wei=0;

duan=1;

//第2位数码管显示

P0 = duanma[i % 10];

//在这里取 i 的个位数

Delay_1ms(40);

//延时40毫秒后显示下一个数

}

i--;

}

else if(k>0)

{

DIOLA=1;

b=0xfd;

P1=b;//11111110

for(j=0;j<40;j++)

{

P0 = 0;

wei=1;

//消隐

P0 = weima[0];

wei=0;

duan=1;

//第1位数码管显示

P0 = duanma[(k / 10)%10];//在这里取 i 的个位数

Delay_1ms(40);

//延时3毫秒后显示下一个数

P0 = 0;

wei=1;

//消隐

P0 = weima[1];

wei=0;

duan=1;

//第2位数码管显示

P0 = duanma[k % 10];

//在这里取 i 的个位数

Delay_1ms(40);

//延时3毫秒后显示下一个数

}

k--;

}

else if(l>0)

{

DIOLA=1;

b=0xfb;

P1=b;//11111110

for(j=0;j<40;j++)

{

P0 = 0;

wei=1;

//消隐

P0 = weima[0];

wei=0;

duan=1;

//第1位数码管显示

P0 = duanma[(l / 10)%10];//在这里取 i 的个位数

Delay_1ms(40);

//延时3毫秒后显示下一个数

P0 = 0;

wei=1;

//消隐

P0 = weima[1];

wei=0;

duan=1;

//第2位数码管显示

P0 = duanma[l % 10];

//在这里取 i 的个位数

Delay_1ms(40);

//延时3毫秒后显示下一个数

}

l--;

}

}

}

五、设计心得

通过两个星期的实验，我的设计虽然有一些毛病，但总体上还是成功的。两周的时间虽然短暂，但我从中受益匪浅,毕竟在课堂学习到的东西真真正正的用到实际中还是有很大困难的，要把理论运用于实践确实并非一件易事。我从最初的设想设计一个什么样的数字电路到绘制电路图，然后打印排版，最后矫正设计中的漏洞与不足，整个过程我翻阅了大量的资料。

这次交通灯的课程设计，也使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决现实问题的能力。使我在单片机的基本原理、单片机应用学习过程中，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为一名合格的应用型人才打下良好的基础。综合课程设计让我把以前学习到的知识得到巩固和进一步的提高认识，对已有知识有了更深层次的理解和认识。在此，由于自身能力有限，在课程设计中碰到了很多的问题，我通过查阅相关书籍、资料以及和周围同学交流得到解决。

还有交通灯是我们生活中非常常见的一种东西，对于我们学以致用的这种能力得到了很好锻炼，能够为我们以后的工作于学习打下基础。

六、参考文献

智能交通灯控制系统设计文献综述 篇6

毕业设计(论文)文献综述

课题名称： 智能交通灯控制系统设计 学生姓名： 学 号：

学 院： 信息科学与技术学院 专业年级： 电子信息工程 指导教师： 职 称： 副教授

完成日期： 二○一五年一月九日

文献综述

前言：

随着人口快速的增多，交通工具爆炸性的发展，以及道路资源有限性，交通控制就应运而生，在人类的生活、工作环境中，交通扮演着极其重要的角色，人们的出行都无时无刻与交通息息相关。自18世纪工业革命以来，工业发展带动整个交通运输的发展，从而催生了单独的交通控制学问与管理机构。

交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。要保证高效安全的交通次序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的科技手段加以实现。现代人类科学技术，特别是电子科技的发展和成熟能比较好的解决系统建立中软硬件方面要求的科技难题。目前交通控制方面的研究能完全实现自动智能化，甚至将整个区域整合成一个统一的系统范围，还能根据正常时段以及突发时段的情况进行科学的自动调整。交通对于社会的工业发展和人类的生活生产中有着十分重要的意义。随着单片机和传感器技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大的变化，交通监控方面的研究有了明显的进展，并且必将以其优异的性能比，逐步取代传统的交通控制措施。

正文

1.交通控制系统的发展

城市进路交通自动控制系统的发展是以城市交通信号控制技术为前导，与汽车工业并行发展的。在其各个发展阶段，由于交通的各种矛盾不断出现，人们总是尽可能地把各个历史阶段当时的最新科技成果应用到交通自动控制中来从而促进了交通自动控制技术的不断发展。

早在1850年，城市交叉口处不断增长的交通就引发了人们对安全和拥堵的关注。世界上第一台交通自动信号灯的诞生，拉开了城市交通控制的序幕，1868年，英国工程师纳伊特在伦敦威斯特敏斯特街口安装了一台红绿两色的煤气照明灯，用来控制交叉路口马车行，但一次煤气爆炸事故致使这种交通信号灯几乎销声匿迹了近半个世纪。1914年及稍晚一些时候，美国的克利夫兰、纽约和芝加哥才重新出现了交通信号灯，它们采用电力驱动，与现在意义上的信号灯己经相差无几。1926年英国人第一次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号灯，这是城市交通自动控制的起点。

早期的交通信号灯使用“固定配时”方式实行自动控制，这种方式对于早期交通量不大的情况曾起过一定的作用。但随着汽车工业的发展、交通流量增加、随机变化增流强，采用以往那种单一模式的“固定配时”方式己不能满足客观需要，于是一种多时段多方案的信号控制器开始出现并逐步取代了传统的只有一种控制方案的控制器

20世纪30年代初，美国最早开始用车辆感应式信号控制器，之后是英国，当时使用的车辆检测器是气动橡皮管检测器。车辆感应控制器的特点是它能根据检测器测量的交通流量来调整绿灯时问的长短，使绿灯时间更有效地被利用，减少车辆在交叉口的时问延误，比定时控制方式有更大的灵活性。车辆感应控制的这一特点刺激了车辆检测器技术的发展。继气动橡皮管式检测器之后，雷达、超声波、光电、地磁、电磁、微波、红外以及环形线圈等检测器相继问世。当今在城市道路交通自动控制、交通监测和交通数据采集系统中，应用最广的是环形线圈车辆检测器。超声波检测器主要在日本等少数国家得到广泛应用。

计算机技术的出现为交通控制技术的发展注入了新的活力，更是实现了以一个城市或者更大地域，而非简单的一个路口的交通总体控制系统。1952年，美国科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了对交通信号机网的配时方案自动选择式信号灯控制，而加拿大多伦多市于1964年完成了计算机控制信号灯的实用化，建立了一套由IBh1650型计算机控制的交通信号协调控制系统，成为世界上第一个具有电子数字计算机城市交通控制系统的城市。这是道路交通控制技术发展的里程碑。

可以说，在近百年的发展中，道路交通信号控制系统经历了手动到自动，从固定配时到灵活配时，从无感应控制到有感应控制，从单点控制到干线控制，从区域控制到网络控制的长远过程。交通控制研究的发展，旨在解决人类交通因需求的增多而日益繁重带来的问题，局限于进路建设的暂时不足和交通工具的快速增长，就要使更多的车辆安全高效的利用有限的道路资源，避免因无序和抢行等无控制原因造成的不必要阻塞甚至瘫痪，另外，针对整个交通线路车辆的多少实时调整和转移多条线路的分流也十分必要。

交通网络是城市的动脉，象征着一个城市的工业文明水平。交通关系着人们对于财产、安全和时间相关的利益。具有优良科学的交通控制技术对资源物流和人们出行都是十分有价值的，保证交通线路的畅通安全，才能保证出行舒畅，物流准时到位，甚至是生命通道的延伸。

2.国内外交通控制技术研究现状

当前世界各国广泛使用的最具代表性却有实施的城市道路交通信号控制系统有英国的TRANSYT与SCOOTS交通控制系统和澳大利亚的SCATS系统。信号机的发展历程中，自适应理论一直受到各研究机构的欢迎，比如上面所述的SCOOTS和SCATS系统。最近几年，国外仍偏向于引进自适应理论来对交通信号控制系统进行研制，特别是美国有十几个大学或研制机构正在研制自适应交通信号控制系统，具有代表性的有美国亚利桑那大学研制的RHODES。

我国交通领域的发展起步较晚，基本是从新中国建国之后，随着各方面的条件的成熟以及社会发展的要求，才建立及健全交通控制系统的，主要引用国外的交通控制系统。各级交通管理部门通过技术引进和自主创新，在中国部分大中城市里，摒弃旧有的控制方式，一些先进的控制技术得到应用。虽然在整体规模和层次上与世界发达国家还有不少差距，但部分领域技术水平已处于世界先进位置。目前，我国交通控制系统己不单单是对交叉口信号灯进行控制，而是集交叉口信号的控制和干线控制以及现代城市高速公路交通控制于一体的混合型交通，实现区域信号控制和城市高速公路集成控制。

3.交通控制存在的问题

目前，城市交通控制还存在如下问题:(1)随着城市机动车增长速度加快的同时，城市道路建设规模也在加大，我国城市普遍存在进路密度，进路面积率偏低的问题，这是我国城市尤其是大城市进路交通出现问题的一个重要原因。我国城市道路的密度只有6.8k.每平方千米，而在20世纪80年代，世界发达国家就己到达20km每平方千米。20世纪90年代，我国部分城市道路面积率，北京为5.9%，上海为6.4%，而国外东京为13.8%，巴黎为25%}普遍高于我国。近几年，国家虽不断加大城市道路建设的力度，但仍赶不上车辆的增长速度，且与世界其他国家相比，差距仍很大。

(2)出租车以及公交的发展运营情况并不尽如人意，虽然车辆和线路长度增长，但运营速度成了瓶颈，新增的运力被运输效率低下所抵消。

(3)交通管理方面水平还欠发展，随着交通需求越来越旺盛，而我国城市中小交通管理和交通安全的现代化设施却做得不足。在车辆、道路和交通管理系统，城市交通信号控制系统，城市交通管制中应用人工智能技术、信息采集和信息提供技术等方面都与发达国家有很大差距。近几年，虽然有部分城市研究和引进一些国外先进的交通信号管理系统，但是由于交通管理设施不足等原因，我国交通事故率居高不下。城市车流行驶速度逐年下降，目前不少城市交通运量年年增长，但运输速度普遍下降，这都源于交通通行不佳。

针对我国城市交通运输的现状和存在的问题，应采取如下对策:借鉴国外城市交通管理的先进经验，强调建立城市交通管理体制的重要性，提出加强城市交通研究的交通规划，建立稳定的交通基础设施建设的资金出道，实行公交优先政策，建立先进的交通信息系统等。

4.交通控制系统的发展方向

综合分析国内外先进的城市交通控制系统，结合我国城市道路及交通的实际情况，同时也对今后城市交通与道路建设的发展的前瞻性考量，我国道路智能交通控制系统的发展模式应具有如下功能：

(1)多模式化。首先从系统结构上吸收集中式SCOOT、分布式SCAT等智能交通系统的长处，在控制范围内各个区域采用灵活可转换的系统结构，使系统结构根据交通流的区域变化而改变。此外，充分根据不同地区实时交通情况，对路口能力最大、延迟时间最短等作为遴选不同系统的参考标准。

(2)智能化。随着信息技术的高度发展，作为道路交通控制系统所承担的工作不仅仅是对交通流的引导，更承担了诸如为车辆提供道路交通信息的职能，利用对车辆的CPS诱导，使道路通行更加顺畅。3)最优化。随着计算机技术和优化理论的发展，模型算法的求解和交通模型的建立就有可能获得最优解并建立最佳模型。当我们建立整个交通路网的动态交通分配模型和整体优化模型并求最优解，从而达到对路口的控制参数进行调整进而实现某个地域范围内对交通流进行动态协调控制就成为可行口

(4)规整化。任何控制系统部是立足于具体的道路和交通条件，所以采用道路的方法和疏导交通流的方法对控制系统会有很大的参考作用.我国在建立完整的道路交通控制系统之前，必须针对进路状况和交通流做出若干种交通疏导预案和进路使用预案，从而使交通和进路更加规整。

(5)通用性和模块化。根据计算科学的发展，我国在制定和实施智能交通控制系统时必须在硬件设计和软件编程上采用通用化和模块化，有利于将来的逐步升级和换代。

5.交通灯控制系统方案比较

交通控制系统有许多方案:PLC交通控制系统、单片机交通控制系统等。(1)PLC具有以下特点

PLC(Programmable Logic Controller)可编程逻辑控制器，是工业控制计算机。采用梯形图、助记符、功能图等编程语言，完成逻辑运算、顺序控制、记数、定时、计算及模拟量处理等功能。具有光电隔离的输入输出端子，可代替大量的定时器、记数器、继电器，具有极高的可靠性。通过各种扩展模块，可增加输入/输出点数，增加模拟量功能如可直接接热电偶等，增加通信功能及特殊通信协议等，具有较高的使用灵活性。PLC包括操作系统及强电的光电隔离的输入/输出，方便应用并具有极高的可靠性与抗干扰能力、扩展能力及使用方便性。但是相对于它强大的功能而言，价格也是十分昂贵的。(2)单片机具有以下特点

单片计算机是将电子计算机的基本环节，如:CPU，存储器，总线，输入输出接口等，采用集成电路技术集成在一片硅基片上。由于单片计算机体积很小(仅手指般大小)，功能强(控制功能强大、指令简单等)，它还具有抗干扰性强、可靠性高、电磁辐封小、更新换代速度慢等优点，因而广泛用于电子设备中作控制器之用。

城市交通是一个高度综合而又复杂的问题，必须从政策、机构、体制、管理、收费价格、基础设施建设和投资各个方面同时入手解决。单片机具有抗干扰性强、可靠性高、电磁辐射小等优点，但是它的价格相对于PLC来说就便宜的多。因此，本文中采用单片机作为交通灯控制系统。

6.单片机交通控制系统主要研究的内容

基于整个交通控制系统的发展情况，本设计主要进行如下方面的研究:用智能、集成，且功能强大的单片机芯片为控制中心，设计出一套十字路口的交通控制系统，以指挥该路口的实时通行状态。本设计中将采用8051系列单片机交通控制系统实现多时段多相位的交通控制目的。

8051单片机的交通灯控制系统由8051单片机、交通灯显示、车流量检测及调整、紧急处理、时间模式手动设置等模块组成。系统除基本交通灯功能外，还具有通行时问手动设置、可倒计时显示、急车强行通过、车流量多时段调整、多相位、交通异常状况判别及处理等相关功。本设计主要做了以下几方面的工作:(1)确定系统交通控制的总体设计，包括:十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能。本设计除了有信号灯状态控制能实现基本的交通功能，还增加了倒计时显示提示等。基于实际情况，又要求了对车流量多时段调整模拟功能，多相位，紧急状况处理盲人提示音和键盘可设置等强大功能。(2)控制系统硬件电路设计，包括CPU、存储器、显示电路等模块的选择及连接，大体分配各个器件及模块的基本功能要求。

(3)软件系统的设计，对于本系统，拟采用单片机汇编语言编写，目前己对单片机内部结构和工作情况做了充足的研究，了解定时器，中断以及延时原理。

结论

城市交通是一个高度综合而又复杂的问题，必须从政策、机构、体制、管理、收费价格、基础设施建设和投资各个方面同时入手解决。我国城市经济和社会的高速发展使得社会对交通的需求急剧增加，也对此提出了严峻的挑战。要保证高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的科技手段加以实现。本文在对目前交通控制进行深入分析的基础上，运用实时调整智能化控制的实现技术，拟将实时调整车辆通行时问的算法与单片机控制作用相结合，提出多时段多相位控制的单片机交通控制系统，来实现基本交通灯功能、倒计时显示、车流量多时段调整、多相位、急车强行通过、通行时间手动设置等功能，实现多时段多相位控制的以AT89C51为基础的单片机交通控制系统。

参考文献：

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自适应交通灯智能控制系统设计 篇7

关键词：车流量,智能交通,传感器,可编程控制器

当今社会交通的是否畅通已成为城市经济发展的命脉, 在城市发展和人民生活水平的提高过程中起着非常重要的作用[1,2]。 目前汽车已成为人们日常出行的必要手段。 但是汽车在给每个人提供便捷的同时, 也带来了诸如污染环境、 交通拥堵、 频发的交通事故等许多令人难以解决的问题, 对人们生命和财产方面造成很大的损失[3]。 城市交通方方面面的问题严重困扰和制约着城市的进步和发展, 人们越来越强烈地认识到交通管制的重要性[4]。

所谓智能交通系统是将先进的科学技术诸如信息技术、 数据通信传输技术、 电子传感技术、 电子控制技术及计算机处理技术等有效地集成在一起, 并且综合运用于交通运输、 服务控制等整个地面交通管理系统而建立的一种保障安全、 提高效率、 改善环境、 节约能源的综合运输系统[5,6]。 城市交通流的智能控制, 可以明显提高交通效率。 合理的交通控制能有效地引导和调节交通流, 以保持业务的稳定状态, 从而避免或减轻交通拥堵, 大大提高了运输效率, 还可以减少交通事故的数量和增加流量安全, 减少污染, 节约能源[7,8]。

利用一种可以随着车辆数量变化而变化红绿灯时长的交通灯, 根据路口车辆的实际数量变化绿灯时长, 充分利用道路, 保持道路的通畅; 将压力传感器按要求埋设在入路口的各个方向附近, 每当一辆汽车通过的时候会使压力发生明显的变化, 这样就能检测出每辆汽车通过; 计数用的是PLC, 按照一定规律自动调节红绿灯的时间, PLC的可靠性很高, 通常可以平均工作30万小时以上; 编程的能力也特别强, 用软件可以很方便地实现模糊决策和解决模糊[9]; 具有很强的抗干扰能力, 现在社会各种各样的电磁干扰越来越严重, 所以为保证可靠、 稳定的交通控制, 选择PLC是很必要的。 比传统的定时交通信号灯控制和智能交通灯控制[10]最大的好处就是减缓停滞的现象, 也不会出现空道占用时间较长的情况, 不仅提高了道路交通的速度, 更低于全球定位系统的成本, 具有很广阔的应用前景。

1硬件电路

1.1车辆通过时的检测

1.1.1电感式传感器

将电感式传感器的主要部件深埋在公路路面几十厘米以下的环状绝缘导线中(该电感式传感器非常适合在新铺道路上, 可直接埋入混凝土中使用)。 当电感器具有高频电流通过时, 道路表面能够形成高频磁场, 如图1中的虚线。 当汽车进入高频磁场区域, 车子会产生涡流损耗, 环形绝缘导线电感开始下降。 当汽车在感应线圈上方, 该感应线圈的电感就会减小到最低限度。 该感应线圈在汽车开离后电感又会逐渐复原到最初的状态。 由于电感会随着高频电流的振幅和相位的变化而变化, 所以, 在端环连接阶段连接上检测器用来检测相位或振幅变化, 这样就可以通过汽车经过而获得电信号。 作为环振荡器电路的一部分, 绝缘电线只要检测出振荡频率的变化就可以知道有没有汽车通过。

电感式传感器具有60k Hz高频电流频率和2×3m的尺寸以及100μH的电感, 所以电感式传感器能检测到的电感变化率精确度达到0.3%以上。

公路下面深埋的电感式传感器, 考虑到交通安全和视觉美观这两个方面, 电感式传感器是比较理想的传感器。 最好选用具有防潮特征的传感器。

1.1.2检测电路

实施衡量是否存在汽车的具体步骤是由信号源部分、 检测部分、 比较鉴别部分3部分组成并用来检测电感和电流的变化且将其转化成标准脉冲电压输出的检测器。 如图2所示为车辆存在与检测电路原理框图, 输出脉冲波形如图1 (b) 所示。

1.1.3硬件配置

如图3所示为RC桥式振荡电路, 其由放大电路Av和选频网络Fv组成。 从图3中可以看出一个四臂电桥正好由Z1、 Z2和R1、 Rf组成, 因此这种振荡电路也被称作RC桥式振荡电路。

由单结晶体管触发的单相半控桥式整流电路如图4所示。 从图4中可以看出电阻R2的作用是用来作温度补偿用的。 因为在UP=ηUBB+UD这个式子中, 当温度上升时分压比 η 几乎是固定不变的, 但UD会出现略微的下降。 但是我们希望得到UP不随温度变化而变化。 接入R2以及R1后通过稳压电源的电压UZ经R2、 RBB、 R1分压得到UBB, 而当温度上升后, RBB增大, 因此RBB和温度成正比, 电流和温度成反比, R1和R2上的压降和温度也成反比, UBB和温度成正比, 于是使UD因温度上升而下降之值得到了补偿, 从而使峰点电压UP得到平衡。

1.1.4车辆计数

车辆计数时, 在每个车行道上中的停车线处和进口处各铺设一个完全相同的传感器, 这样能有效防止车辆通过时的漏检现象。 传感器铺设的方案图如图5所示, 在这里以经典的十字路口作为例子, 共享相同的轨道的最大允许停车的队列的正常操作期间两个传感器跟踪从单元的距离为好。

1.2用PLC实现智能交通灯控制

1.2.1控制系统的组成

可编程控制器(PLC) 可以来实现车辆的流量记数和交通灯的时长控制。 由于计算机作为可编程控制器的核心, 它是专门用来建立计算机编程, 为工业环境应用服务, 所以选用PLC作为控制器件。 具有很强的驱动能力和可靠且丰富的输入/输出接口, 它在数字或模拟输入用途的可编程存储器, 用于其内部存储的程序, 来执行逻辑运算、 顺序控制、 定时、 计数和算术运算, 如在用户的指令中使用, 并通过各种类型的机器或生产过程/输出控制; 它采用模块化结构, 具有编程简单、 安装方便、 维护方便的诸多特点。

如图6所示为用PLC实现智能交通灯控制原理框图。 通过使用PLC, 可以让每个传感器和交叉的信号直接连接, 非常方便、 可靠。

一个从车辆检测器测得的输出标准电脉冲的每个交叉点由输入被接收, 输出是交叉的红色和绿色交通灯信号。 选择红色, 黄色和绿色LED作为光源类型(箭头方向) 来使用。

1.2.2车流量的计量

计量车流量的方式分3种:

(1) 每股行车道上, 用PLC来统计车流量。 统计数在汽车经过路口处的第一个传感器1和出口处的第二个传感器2 (见图5) 时分别加1和减1, 作为动态值的该股车道上车辆的差值即为滞留量, 各股车道的值可以进行相互比较, 以此为基础来调整交通灯的时长。

(2) 按照大方向原则累加统计出每股车道上车辆的滞留量。 比如, 统计出东西南北任一方向的右行、 直行、 左行道上的车辆的滞留量, 然后再与剩余3个方向的车流量进行比对, 以此为基础来调整交通灯的时长。

(3) 在不影响行车安全的多道相向行驶情况下, 按通行最大化原则累加统计出每股车道上车辆的滞留量。 比如, 东西南北任两个方向相向的2个右行、 左行道上的车辆的滞留量全部相加, 再与剩下两个方向的总车流量进行比对, 以此为基础来调整交通灯的时长。

2智能交通系统软件

采用的是PLC来控制路口的红绿灯。 因为PLC具有适应环境能力强、 具有丰富的内部定时器资源, 较高的控制精度等特点。 PLC内部的实时定时时钟可实现全天候无人化管理。 另一个方面是因为PLC的通信功能可以将同一条道路上的交通灯组成一个可以统一调度管理的局域网, 车辆等候时间和管理都能得到优化。 如图7所示为十字路口交通信号布置图。

2.1东西和南北主干道

图7中可以看出东西和南北主干道的交通灯各有相同的左转红灯、 左转绿灯、 左转黄灯、 右转红灯、 右转绿灯、 右转黄灯、 直行红灯、 直行绿灯和直行黄灯9个组成。

2.2东西和南北人行道

图7中可以看出东西和南北人行道的交通灯各有相同的红灯和绿灯组成。

控制系统结构图如图8所示。

3结语

交通灯毕业设计 篇8

系统设计方框图如图1所示。图中红绿灯由3种颜色的发光二极管代替,单片机P1口输出的控制信号,驱动发光二极管亮灭。LED数码管(共阴)由两片具有译码与驱动双重功能的芯片CD4511驱动,CD4511的输入信号为来自P2口的4位BCD码。紧急切换和车辆稀少时可采用查询P0.0、P0.1和P0.2(连接拨动开关)是否为低电平的方法确定。

程序设计思路:使用单片机内部定时器1产生中断,每50ms中断一次。在中断服务程序中,对中断的次数进行计数,50ms 计数20次,就是1s。交通灯的控制信号由P2.7～P2.5和P2.3～P2.1口输出,其中,P2.7低电平对应南、北红灯,P2.6低电平对应南北绿灯,P2.5低电平对应南北黄灯,P2.3低电平对应东西红灯,P2.2低电平对应东西绿灯,P2.1低电平对应东西黄灯。

为了显示亮灯的剩余秒数,进行倒计时显示,程序中安排了十进制转换程序。剩余秒数的BCD码由P1口输出,通过2个CD4511驱动2个LED,实现动态显示。

紧急切换拨动开关1和2分别接在P0.0、P0.1上,为东西、南北两个方向的紧急切换拨动开关,某方向拨动开关按下(接地)时,该方向紧急切换为绿灯,以利于特种车辆通过。可以通过在主程序中查询这两个端口的状态来决定是否进行紧急切换,查询到为低电平时进行紧急切换处理。

拨动开关3用于当车辆稀少时按下,当查询到P0.2为低电平时,设置东西南北两个方向的交通灯均为黄灯闪烁(1s亮,1s灭)。

用单片机内部的定时器T1实现延时,首先对TMOD赋值,确定工作方式:TMOD的高4位是控制定时器/计数器T1的,当GATE=0时,通过“SETB TR1”指令即可启动定时器/计数器工作;C/T=0时,T1被设置为定时工作方式。因此,可得到定时器T1,工作在方式1,作定时器使用,并且用软件启动运行的TMOD赋值为10H。其次预置定时器初值X,将初始值写入TH1、TL1中。设单片机的晶振频率为12MHz。定时器初值得计算公式为:(最大计数值M-初始值X)×机器周期=定时时间。当晶振频率为12MHz时,机器周期则为1μs。在方式1中,定时器T1的最大计数值M为65536,现要求定时50ms,由以上公式可计算出定时器的初始值X。

(65536-X)×1μs=50ms=50000μs

所以,初始值X=65536-50000=15536D=3CB0H,在子程序DELAY_50MS中确定定时器的初值指令为:

MOVTH1,#3CH,MOVTL1,#0B0H

主程序流程如图1-2所示。