智能交通灯控制系统 毕业设计总结

第一篇：智能交通灯控制系统 毕业设计总结

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毕业设计总结 毕业设计总结

本次毕业设计，我的指导老师是李丽老师，首先，我们进行总体规划，包括控制系统组成、控制系统工作过程、控制系统功能、控制系统技术指标；之后，进行了硬件系统设计，学习单片机原理与接口技术，网上搜索下载AT89C51、数码显示管、点亮LED技术资料，并学习消化，设计硬件控制原理，用Protel绘图软件设计出控制器原理图，并对控制器硬件进行了调试；接着，研究设计六线四相步进电机控制方式和方法；而后，规划出了控制软件结构图，设计出了主控模块程序流程图、各功能模块程序流程图，并逐功能模块编辑、编译、连接、测试控制程序，在编程过程中，我一边学习C51程序设计，一边熟悉Keil C51开发平台，一边编程设计控制程序；最后，对控制程序进行了测试和修改完善。

本次毕业设计创新点一是提出了六线四相步进电机启动加速控制技术方案，二是研究了六线四相步进电机各种运行控制方式。

本次毕业设计体会一是深刻认识到专业理论对指导实践工作的重要性，上学期间，专业理论学的不够扎实，不够深入、不够全面、不懂用途；二是现有的技能不能胜任实际工作，实际动手能力欠缺；三是不知道如何进行课题需求分析、课题总体规划；四是不知道如何进行软件结构设计；五是实际编程经验欠缺，缺少排除故障能力。所以，我们即将毕业的大学生需要与时俱进，克服不足，勤学苦练，迎接挑战，为国争光。

在该课题后续研究设计时，应重视步进电机特性研究，重视控制方法、控制方式研究；增加联网控制功能；增加LCD数据显示功能。

在这篇毕业设计论文即将完成的时候，我突然意识到自己的校园生活即将画上一个句号。当我踏上工作岗位的时候即将面对的是完全不同于之前十几年校园生活的新的旅程。如果说之前的日子是学会如何做人、如何做事、如何认识和理解世界、如何学会感恩，那么，今后的日子，我将真正成为一个有用的人，一个能与别人合作或者独立完成任务的人，一个真正懂得世界、懂得感恩并真正付出的人。

我要感谢我存在的这个世界赋予我的认知和理解，感谢父母给了我机会认识并引导抚育我这个世界，感谢二十几年来成百上千的老师与朋友让我能够在正确的道路上走得更远并且激励我成为一个坚定信念不做让自己后悔事情的人。

“穷则独善其身，达则兼济天下”，古训教导我们不做自私人，懂得尽己所能，知恩图报。一切来之不易，珍惜且能尽其用，算是在自己能力有限的时候对社会，对生活最大的慰藉和回报。今年的二月份，在经历了将近一年的苦苦寻觅之后，我终于遇到了一个适合自己发展的岗位，也终于能够将全部的精力投入到这次毕业设计之中。首先我非常感谢我的导师李老师对我的支持和宽容，因为这次毕设的题目来源于我在生活的灵感，并且有着强烈的愿望，期望它能够成为现实，期望在离开校园之前见证自己所学是有用的学问。李老师在我的毕设过程中给予我鼎力的支持，因而有机会实现这个愿望。同时，在漫长的设计和实践过程中，身边的同学和朋友都给了我很多支持和帮助，这也证明了即便是一个人的任务也需要集体的力量，庆幸自己在离开校园之前学到了很多今后可能及其重要的东西。

回顾自己的学习历程，感觉今天的生活与状态是由一系列的偶然与必然串联成的结果。在这个过程中自己承受了比别人更多的挫折，但也学到了更多的感悟，获得了比别人更大的成就。我体会了人生的正弦曲线，知道很多情况下结果是之前很长时间的累积，很有趣的是，我的这些感悟在大学的专业课学习的时候得到

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毕业设计总结

了理论上描述的一致。因为我的每一次成功的获得都比别人晚了许多，但也都是在最关键的时候比别人得到了更多的收获，也比别人体会到更多的付出后的充实。很庆幸自己在过去岁月中每一次困难抉择中做出的选择，以及在不断地激励中为目标而不断奋斗的坚持。

“来到社会做什么？毕业后做一个怎样的人？”虽然即将毕业，但是这两个问题将常伴左右。第一个问题的答案已经深深写在自己三年大学生活的美好回忆之中，而第二个问题，将是我今后不断反省自我并思考未来的信条。

学无止境，无论每天往返于公司和住所，还是奔走于实验室与宿舍之间，作为一个职员或者学生，无时无刻不在接受新的知识、观点、理念。即便是创造社会价值，也仍需要不断补给养分。于此，作为刚刚走出校园的人，我将牢记于心。

最后，真诚期望每一个已经出现在或是即将出现在我不同人生阶段却是同一条生活轨迹的师长、亲友、战友们，能够始终拥有美好幸福的生活状态、以及一颗热忱于探索未知和真理的心，同时也是对自己未来生活的期冀。

第二篇：基于PLC的智能交通灯控制系统毕业设计文献综述

文献综述

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

[16] 廖常初.PLC梯形图的顺序控制设计法.电子技术杂志.2001.第10期 [17] 吴建强.可编程控制器原理及应用.哈尔滨工业大学出版社.2011.7.12 [18] 邱公伟.可编程网络通讯及应用.清华大学出版社.2000.3 [19] 郑凤翼.轻松解读三菱FX2N系列PLC原理与应用.机械工业出版社.2011.10

第三篇：基于机器视觉智能交通灯控制系统

机器视觉的论述作业

题

目 ：

基于机器视觉智能交通灯控制系统

学院名称 ：

电气工程学院

专业班级 ：

姓

名 ： 学

号 ：

时 间 ： 绪论.........................................................3 2 基于机器视觉的智能交通灯系统设计.............................3 3 智能交通灯控制策略...........................................5 3.1 模糊控制...............................................5 3.2 智能交通灯模糊控制策略.................................5 3.3 解模糊化算法...........................................6 4 系统硬件设计.................................................6 4.1 摄像头的安装和特性.....................................6 4.2 视频采集模块设计.......................................8 4.3 DSP控制处理模块设计...................................9 4.4 信号灯驱动模块设计.....................................9 4.5 电源模块设计..........................................10 5 系统软件设计及调试..........................................11 5.1 软件总体设计方案......................................11 5.2 视频采集模块的软件设计................................12 5.3 系统调试..............................................13 6 总结........................................................13 7 参考文献........................................................................................................13 绪论

随着社会经济的发展，城市车辆数量迅速增长，交通拥挤日益严重，造成的交通事故和环境污染等负面效应也日益突出。城市交通问题直接制约着城市的建设和经济的增长，与人们的日常生活密切相关。通常交通阻塞大都是由于城市路口实际通行能力不足所造成的，路口交通问题逐步成为经济和社会发展中的重大问题，为此世界大多数国家都在进行智能交通灯控制系统的研究。

本文的目的是对基于机器视觉的智能交通灯控制系统进行了研究。基于机器视觉的智能交通灯控制系统对路口交通灯进行智能控制，根据各相位车流量大小，智能分配红绿灯时间，彻底改变了传统交通灯控制方式的不足。目前由于城市路口交通信号灯的控制策略不理想，导致了路口实际通行能力下降，停车次数比较多，车辆通过路口的延误时间较长，容易造成不必要的拥堵。改善交通灯控制策略，来提高路口的实际通行能力，这是城市交通控制中需要解决的主要问题。自从计算机控制系统应用于交通灯控制以来，硬件设备的不断更新和改进，智能化和集成化成为城市道路交通信号控制系统的研究趋势，而路口交通灯控制系统是智能交通系统中的关键点和突破口。基于机器视觉的智能交通灯系统设计

基于机器视觉的智能交通灯控制系统是由摄像机、视频采集模块、DSP控制处理模块、信号灯驱动模块、电源模块、时钟模块、复位模块和信号灯组等组成，其组成框图如2.1图所示

图2.1系统组成框图

系统中摄像机是用来拍摄路口车辆视频，是路口车流量获取的基础设备，其

拍摄的视频图像质量高低直接影响到系统对交通灯控制的精度。摄像机的选择决定着视频的质量，所以一般要选择稳定性高，分辨率符合系统要求的摄像机。目前摄像机主要分为两种，一种是电荷耦合器件_℃CD图像传感器；一种是互补性氧化金属半导体—CMoS图像传感器。CCD图像传感器是由很多感光单位组成的，其表面受到光线照射时，产生的电荷将由感光单位反映在组件上，所有感光单位产生的电信号组合在一起，就能够形成一幅完整的图画。而CMOS图像传感器的制造技术与工艺和制造普通计算机芯片的技术非常类似，CMOS中同时存在着N级和P级半导体，这两个半导体之间互补效应能够产生的电流信号，能够被处理芯片记录，同时将其解读成影像，形成一幅图画。画。比较CCD和CMOS的结构，ADC(放大兼类比数字信号转换器)的位置和数量是最大的不同。通常CCD摄像头每曝光一次，当快门关闭之后立即进行像素的转移处理，将其每一行中的每一个像素的电信号依次送到“缓冲器"中，再输入到放大器中进行放大，然后串联ADC输出；而CMOS的设计中每个像素旁直接连着ADC，对电信号进行放大同时转换成数字信号。CCD与CMOS的特性比较如下表2-1 表2-1 CCD和CMOS的比较

通过对CCD和CMOS的特性进行比较，以及视频处理系统对视频图像的要求，本文采用CCD摄像机JAB．55 15EB作为视频输入部分的图像传感器。智能交通灯控制策略

3.1 模糊控制

模糊控制是将模糊理论引入控制领域，将人的经验形式化模型化，采用模糊逻辑的近似推理方法，通过计算机系统代替人对被控对象进行有效的实时控制。模糊控制系统是由模糊规则基、模糊推理、模糊化算子和解模糊化算子组成，其组成框图如图3．1所示。

图3.1 模糊控制的组成框图

模糊化是对系统的输入量进行论域变换，将精确量转化成模糊输入信息的过程。由于实际过程中的输入值通常为连续变化的，必须将其范围分成有限个模糊集，并与输入量相对应，然后通过隶属函数求出输入量对各模糊集合的隶属度，将普通变量转化为模糊变量，完成了模糊化工作。

3.2 智能交通灯模糊控制策略

模糊控制过程是将实际检测的当前方向车辆排队长度进行模糊量化处理，映射到输入论域的模糊集合，根据实践经验确定模糊控制规则，进行模糊推理，再经清晰化处理转为绿灯延长时间的精确量，实现交通灯智能控制。通常情况下，在某一方向红灯时间内该车道的车流量在停车线后的排队长度越长而绿灯方向车流量不多，为了保证下一周期车辆通行最大化，就得适当延长下一周期的绿灯时间。反之，当前绿灯方向的车流量较多而当前红灯方向车道的车流量在停车线

后的排队长度较短，就得适当减少下一周期的绿灯时间，以确保路口车辆通行量的最大化。考虑到司机和行人心理承受能力，不至于在其等待过程中产生焦急烦躁的情绪，路口的红绿灯周期不能过长，通常可以设置一个最大绿灯时间，比如120S。如果系统已经执行了最大绿灯过，立即进行相位切换，当前方向绿灯进入黄闪状态，一般设定为3秒，然后执行红灯状态。当路口的车流量较小时，信号周期则比较短，但一般也要设定一个最小绿灯时间，女1：120S，否则车辆和行人由于来不及通过路VI而影响交通安全n时间，不考虑当前方向还有多少辆车等待通过。

3.3 解模糊化算法

通过对被控制量的模糊化，根据模糊控制规则进行推理，做出模糊决策，得到模糊控制的输出量，这个输出量为模糊量，而被控对象最终只能接受精确的控制量，所以必须将输出的模糊量转化为精确的控制量，将其转化为精确量的过程通常称之为解模糊化。也就是从模糊量变为清晰量的过程，即把通过模糊推理得到的输出量的模糊集合，一一映射到输出量的普通集合。解模糊的方法有通常有最大隶属度法、平均最大隶属度法、取中位数法以及加权平均法。系统硬件设计

4.1 摄像头的安装和特性

（1）所采集车辆视频图像质量的高低将直接影响到系统对交通灯控制的精度，而决定视频质量的关键因素在于CCD摄像头的选择和安装。本文采用CCD摄像机JAB-5515EB，可以在室外恶劣环境下全天候工作，其性能如表4-表4-1 JAB-5515EB摄像头的特性

（2）摄像头的安装直接影响到视频采集的过程，而且安装摄像头的位置既要不能对交通产生任何影响，又要满足视频采集模块的需求。图4．1为两相位路口示意图，摄像头的安装位置应在图中A、B、C、D点的上方高于7米为宜。视频图像处理只针对车道，所以可视角度只需满足横向覆盖整个车道，纵向能够覆盖车辆排队信息的长度即可。

图4.1 城市路口示意图

4.2 视频采集模块设计

本设计中的视频采集模块主要分为视频输入和视频处理两个部分，其功能是利用图像传感器将物体的光信号转换成模拟的视频电信号，然后利用视频解码芯片将视频模拟信号转化成数字视频信号输入到DSP的视频处理前端。模拟视频信号主要分为PAL和NTSC两种制式，在将模拟视频信号直接转换成数字信号的时

候，通常需要用到视频解码芯片，本设计中选择TI公司的TVP5150视频解码芯片来主要用来完成模拟视频信号到数字视频信号的转换以及对图像亮度、色度的预处理等。

4.3 DSP控制处理模块设计

DSP控制处理模块作为系统的主控模块，以TMS320DM6437为核心，由视频处理前端、DDR2存储器、EMIF接121电路、以太网接口电路、12C总线和JTAG接口电路组成，其设计框图如图4.2所示

图4.2 DSP控制处理模块设计框图

视频处理前端用来接收TVP5150发送的数字视频信号，DDR2存储器用来存储程序和数据，EMIF接口电路可以外接NAND Flash用于固化程序和数据，以太网接口电路用于DM6437与外接设备之间的通信，I2C总线对TVP5150内部存器进行初始化设置，JTAG接121电路主要用来连接DSP仿真器，进行程序的载和系统的调试与仿真。芯片DM6437用于控制各个外围功能芯片及完成算法处理。

4.4 信号灯驱动模块设计

LED交通信号灯驱动模块设计以LM3407芯片核心，其输入电压范围4.5V-30V，并且能够提供精准的恒定电流输出，本文所需电压为24V，电流为350mA，以驱动高功率发光二极管(LED)。常用LED交通灯的灯盘内LED数量约在100-200个

之间，本文采用119个LED灯通过串并联结合的方式进行连接。每个LED工作电压为3.3V，工作电流为20mA，结合驱动芯片参数和灯盘的规格，采用并联17组，每组串联7个LED灯的方式，对交通信号灯进行驱动。交通灯连接方式如图4.4所示。

图4.4 LED交通灯连接图

4.5 电源模块设计

整个系统的硬件平台采用+5V外接电压进行供电，但是根据各个模块对电源电压需求各有不同，因此对整个硬件平台的供电设计很重要。DM6437内核使用1.05V1.20V两种工作电压，当其工作频率为600MHz/500MHz/400MH时要求供电电压为1.20V，当工作频率为400MHz时要求供电电压为1.05V。设计中的内核工作频率为600MHz，故而采用1.2V的内核供电电压。而系统中TVP5150视频解码芯片的内核和外接的以太网物理层芯片等均是采用1.5V电源进行供电，其他则供电电压为3.3V。在给系统上电的过程中，首先应当确内核电源先上电。关闭电源的时候，同样先进行内核电源的关闭，然后再关闭I/O电源等。若只对CPU内核进行供电，而对周围I/O没有进行供电，则不会对芯片产生任何损害。假如周围的I/O均获得供电而对CPU内核没有进行供电，导致芯片缓冲/驱动部分的晶体管在未知状态下进行工作，对系统会产生一定的损害。电源模块设计功能框

图如图4.5所示。

图4.5 电源模块功能框图 系统软件设计及调试

5.1 软件总体设计方案

基于机器视觉的智能交通灯控制系统的功能主要通过C语言进行软件编程来实现的，其软件设计部分主要包括视频采集模块软件、DSP控制处理模块软件以及交通灯智能控制软件。其软件总体设计框图如图5.1所示。视频采集模块以TVP5150芯片为核心，接收来自摄像头的视频，进行和亮度等预处理，然后将模拟视频信号转换为数字视频信号，其软件设计主要包括TVP5150芯片的配置、芯片的工作过程；DSP控制处理模块要对车辆视频进行图像处理，计算出精确的车流量，根据模糊控制算法智能控制红绿灯时间。DSP控制处理模块软件设计主要包括模块主要寄存器配置、CACHE大小配置及存储器映射、EMIF接口初始化设计

和DSP代码优化原则；交通灯智能控制软件主要通过交通灯智能控制策略，根据车流量大小，对绿灯时间进行自动控制。

图5.1 软件总体设计框图

5.2 视频采集模块的软件设计

视频采集模块开始工作时，首先读取跳线设置，进行视频捕捉参数的更新，然后建立视频输入通道，同时为将要获取的视频信息分配内存缓冲区，再将获取的每一个视频帧发送给视频解码芯片TVP5150。当TVP5150发送结束信号，表示视频采集过程结束。在本文中，CCD摄像头为PAL制式，输入的宽度是704，输入高度是576，帧速是25帧/秒。所以将JPI设置成PAL制式，输入的视频数据像素为704x 576。设计中将帧间间隔设置为25，故最大的帧速是每秒25帧。其每个像素点的大小是2Bit，因此一帧数据大小为792KB。再进行视频输入通道的创建，创建过程是通过DSP/BIOS系统创建视频前端微型驱动的管道对象，采用

扩展的GIO函数FVID-create()来进行创建。

5.3 系统调试

电源、时钟和复位模块属于整个系统的最小系统部分，是硬件电路的基础，所以首先对其进行调试，以保证其正常工作。电源模块的调试主要通过万用表进行测量，当电源电路上电后，测试其输出端口电压是否符合系统的要求，分别为3.3V、1.8V和1.2V。时钟模块在调试过程中采用逻辑分析仪进行观测输时钟频率，确定其是否满足系统所需时钟频率的要求，视频解码芯片TVP5150所需的时钟输入频率为14.31818MHz，CPU核所需的时钟输入为27MHz。复位模块也采用万用表进行测量，当按下复位键输出为低电平有效，否则输出为高电平。总结

本文根据国内外交通灯控制系统的研究现状，分析研究了目前常用的交通灯控制策略，提出了一种基于机器视觉的智能交通灯控制系统的设计方案，将模糊控制理论引入交通灯控制系统中，提出了智能交通灯控制策略。采用了TI公司推出的TMS320C6000系列中性能较高的TMS320DM6437芯片，结合其它外围电路，设计了智能交通灯控制系统的硬件，并进行了相应的软件设计。最后进行了实验和调试。

基于机器视觉的智能交通灯控制系统涉及的领域很多，技术手段较为复杂。由于作者知识有限以及相关条件的限制，有些方面研究不够深入，还有待于进一步改进与完善。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，2003．

【2】高海军．城市交通信号控制研究[D】．北京：中国科学院自动化研究所，2005．

【3】陈俊．基于DSP的汽车视觉系统研究【D】．武汉：武汉理工大学，2009．

【4】王史春．基于模糊控制算法实现信号灯智能化研究【J】．电子科技．2009 【5】李玉．交通信号灯的模糊控制[D】．辽宁：辽宁科技大学，2008．

第四篇：基于PLC交通灯控制系统毕业设计概要

毕业设计题目: 交通灯毕业论文 系别:电气与信息工程学院 专业 : 电气自动化 班级:电气自动化10-01 姓名: 指导教师: 【摘要】:交通信号灯的出现,使交通得以有效管制,对于疏导交通流量、提高道路通行能力,减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管理,力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统,以及该系统软、硬件设计方法,实验证明该系统实现简单、经济,能够有效地疏导交通,提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制与管理问题的现状,结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理,给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要,广泛的应用于各个行业。随着科技的发展,可编程控制器的功能日益完善,加上小型化、价格低、可靠性高,在现代工业中的作用更加突出

1.1交通信号灯的作用和意义

随着社会经济的发展,城市交通问题越来越引起人们的关注。人,车,路三者关系的协调,已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测,交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统,它是现代城市交通监控指挥中最重要的组成部分。

随着城市机动车量的不断增加,许多大城市如北京,上海,南京等出现了交通超负荷运行的情况,因此,自80年代后期,这些城市纷纷修建城市高速公路,在高速公路建设完成的初期,它们也曾有效地改善了交通状况。然而,随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制,高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高

速道路在构造上的特点,也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路和普通道路耦合出交通状况的制约。所以,如何采用合适的控制方法,最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路,缓解主干道与匝道,城区与周边地区的交通拥堵状况,越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题, 根据交通等工艺控制要求和特点,我们采用了日本三菱公司FX2N_48MR。三菱PLC 有小型化,高速度,高性能等特点,三菱可编程控制器指令丰富,可以接各种输入,输出扩充设备,有丰富的特殊扩展设备,其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的,能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程控制器(PLC对十字路口交通控制等实现控制。本系统采用PLC是基于以下四个原因:(1PLC具有很高的可靠性,抗干扰能力。通常的平均无障碍时间都在30万小时以上;(2系统设计周期短,维护方便,改造容易,功能完善,实用性强;(3干扰能力强,具有硬件故障的自我检查功能,目前空中各种电磁干扰日益严重,为了保证交通控制的可靠稳定,我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC;(4近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高,是的实际应用成为可能。【关键词】:PLC可编程控制器、交通型号灯、可靠性高。【目录】: 关键词(01 第1章交通信号控制系统(02 1.1十字路口交通灯控制实际情况(04 1.1.1南北向(列和东西向(行主干道(04

1.1.2南北向和东西向人行道(04 1.2结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验(04 1.2.1南北向(列和东西向(行主干道(04 1.2.2南北向和东西向行人道(04 1.2.3盲人安全通道控制和手动控制车流量(04 1.3流程图(05 第2章可编程控制器程序设计(07 2.1可编程控制器选择(07 2.2十字路口交通灯模拟控制时序图(07 2.3可编程控制器IO端口分配(10 2.4程序设计(10 第3章总结(13 3.1难点分析(13 3.1.1行人道红绿灯和主干道红绿灯的对应关系(13 3.1.2盲人脉冲按键(13 3.1.3手动车流控制按键的控制方式(13 3.1.4交通灯闪亮问题(13 3.2调试错误与修改方法(13 3.3PLC智能化控制交通灯的方法(13

3.4收获与感悟(14 致谢(14 参考文献(14 第1章交通灯信号控制系统 1.1 十字路口交通灯控制实际情况

a.南北主干道:直行绿27S、直行绿闪3S、左转绿10S、左转绿闪3S、黄2S、红45S;b.东西人行道:红45S、绿27S、绿闪3S、红60S;c.东西主干道:红45S、直行绿27S、直行绿闪3S、左转绿10S、左转绿闪3S、黄2S;d.南北人行道:绿27S、绿闪3S、红60S;e.循环控制方式;f.交通灯变化顺序表(单循环周期90秒。1.1.1 南北向(列和东西向(行主干道

南北向(列和东西向(行主干道均设有直行绿灯27S,直行绿灯闪亮3S,左行绿灯10S,左转绿闪3S,黄灯2S和红灯45S。当南北主干道红灯点亮时,东西主干道应依次点亮直行绿灯,直行绿灯闪,左转绿灯,左转绿灯闪亮和黄灯;反之,当东西主干道红灯点亮时,南北主干道依次点亮直行绿灯,直行绿灯闪,左转绿灯,左转绿灯闪亮和黄灯。1.1.2南北向和东西向人行道

南北向和东西向人行道均设有通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通行绿灯应在南北主干道直行绿灯点亮时点亮,当南北主干道直行绿灯闪亮时南北行人道绿灯也

要对应闪亮,其它时间为红灯。东西人行道通行绿灯于东西主干道直行绿灯点亮时点亮,当东西主干道直行绿灯闪亮是东西行人道绿灯也要对应闪亮,其它时间为红灯。

1.2结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验

在PLC交通灯模拟模块中,主干道东西南北每面都有3个控制灯,分别为: ●禁止通行灯(亮时为红色 ●准备禁止通行灯(亮时为黄色 ●直通灯(亮时为绿色

另外行人道东西南北每面都有2个控制灯,分别为: ●禁止通行灯(亮时为红色 ●直通灯(亮时为绿色

结合十字路口交通灯实际情况设计交通灯模拟控制系统如下: 当交通灯系统启动开关接通时。1.2.1南北向(列和东西向(行主干道

南北向(列和东西向(行主干道均设有绿灯 10S,绿灯闪亮2S(亮0.1 灭0.1,黄灯2S和红灯14S。当南北主干道红灯点亮时,东西住干道应依次点亮绿灯,绿灯闪亮,黄灯,反之,当东西主干道红灯点亮时,南北主干道依次点亮绿灯,绿灯闪,黄灯。

1.2.2南北向和东西向行人道

南北向和东西向行人道均设为通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通行绿灯应在南北主干道绿灯点亮时点亮,当南北主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时南北行人道绿灯也要对应闪亮,其它时间为红灯。东西行人道通行绿灯于东西主干道绿灯点亮是点

亮,当东西主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时东西行人道绿灯也要对应闪亮,其它时间为红灯。

1.2.3盲人安全通道控制和手动控制车流量

除此之外另设两个功能,使用10个脉冲开关。实现让盲人可以方便通过十字路口和手动控制车流量。其中8个安装在人行道的两边当东西方向行走的盲人要过马路的时候,按下脉冲开关东西向行人道绿灯亮起,南北向主干道红灯闪亮,延迟10秒恢复原来的控制系统。南北向脉冲开关对应东西向功能相同,另外两个脉冲开可以控制车流量,当东西向主干道等待车量较多的时候,按下东西向控制脉冲开关,东西向主干道延长绿灯点亮时间到15秒。东西向行人道绿灯也要对应延长。南北向脉冲开关对应东西向功能相同。

1.3 流程图 启动开关

东西绿灯亮 东西绿灯闪 东西黄灯亮 东西红灯亮 东西主干道 10S 2S 2S 14 南北红灯亮 南北绿灯亮 南北绿灯闪 南北黄灯亮 南北主干道 14S 10S 2S 2S 启动开关

南北红灯亮 南北绿灯 南北绿灯闪 14S 10S 4S 东西绿灯亮 东西绿灯闪 东西红灯亮 10S 4S 14S 东西行人道 南北行人道 结束 结束

交通灯模拟控制系统流程图 启动开关 按下脉冲开关

原来控制循环系统

行人道绿灯点亮,主干道红灯闪亮 结束 Y N 启动开关 按下脉冲开 关

对应方向绿灯点亮时间延长到15秒,另一方向红灯点亮延长到15秒 再次按下启动 开关

按此次控制方式进行循环 原来方式控制系统 结束 Y N Y

N 手动控制车流量流程图 第2章 可编程控制器程序设计 2.1 可编程控制器选择

本次交通灯设计用的是来自OMRON 的CPM1A-30CDR-A 可编程控制器。产品规格:CPM1A CPU 单元CPM1A 在编程环境等方面,它不仅具备了以往的小型PLC 所具有的功能,尽可能使安装空间最小化,并实现了具有10点-100点输入输出点数的弹性构成。而且还可 连接可编程控制终端,创造了尚无前例的灵活运用。它不仅可以替代继电器控制柜,就是作为小型控制器或在传感器应用中,亦能适应生产现场不同的需求AC 电源输入,继电器输出,能加扩展单元。

2.2 十字路口交通灯模拟控制时序图 启动 行人道绿灯 2S 10S 盲人脉冲按键控制时序图 和此行人道相交叉的主干道红灯 启动 南北红 东西绿

东西红 南北绿 4S 14S 启动

南北红东西绿 东西黄东西红 南北绿南北黄 10S 2 S 2 S 10S 2 S 2 S 14S 10S 2 S 2 S

ON OFF 十字路口主干道交通灯模拟控制时序图 南北红东西绿 东西黄东西红 南北绿南北黄 15 2 S 2 S 10S 2 S 2 S 14S 15 2 S 2 S 东西向绿灯延时时序图 启

动 OFF ON 2.3 可编程控制器I/O 端口分配 启动开关 0000 停止开关

0001 东西主干道绿灯 1000 东西主干道黄灯 1001 东西主干道红灯 1002 南北主干道绿灯 1003 南北主干道黄灯 1004 南北主干道红灯 1005 东西行人道绿灯 1100 东西行人道红灯 1101 南北行人道绿灯

1102 南北行人道红灯 1103 东西向绿灯延迟控制按钮 0004 南北向绿灯延迟控制按钮 0005 东西盲人脉冲按钮

0003 南北盲人脉冲按钮 0002 2.4 程序设计 0 LD 0000 1 OR 20300 2 AND-NOT 0001 3 AND-NOT 20000 4 OUT 20300 LD 20300 6 AND-NOT 20001 7 AND-NOT 20203 8 OUT 20301 PLC 0000 0001 1000 1001 1002 1003 1004 1005 1100 1101 1102 1103 交通灯控制PLC I/O 端口 0002 0003 0004 0005 9 LD 20301 10 OR TIM 005 11 OR TIM 027 12 OR 20000 13 AND-NOT TIM 002 14 AND-NOT 20103 15 AND-NOT 0001 16 OUT 20000 17 TIM 000 #100 18 TIM 001 #120 19 TIM 002 #140 20 LD TIM 002 21 OR 20001 22 OR TIM 018 23 AND-NOT TIM 005 24 AND-NOT 0001 25 AND-NOT 20203 26 OUT 2001 TIM 003 #100 28 TIM 004 #120 29 TIM 005 #140 30 LD 0004 31 OR 20100 32 AND-NOT 0000 33 AND-NOT 0005 34 AND-NOT 0001 35 OUT 20100 36 LD 20100 37 AND 20105 38 OUT 20102 39 LD TIM 005 40 OR TIM 027 41 OUT 20105 42 LD 20102 43 OR 20103 44 AND-NOT 0001 45 AND-NOT TIM 018 46 OUT 20103 47 TIM 016 #150 48 TIM 017 #170 49 TIM 018 #190 50 LD 0005 51 OR 20200 52 AND-NOT 0001 53 AND-NOT 0000 54 AND-NOT 0004 55 OUT 20200 56 LD TIM 002 57 LD TIM 018 58 OUT 20205 59 LD TIM 20200 60 AND 20205 61 OUT 20202 62 LD 20202 63 OR 20203 64 AND-NOT 0001 65 AND-NOT 027 66 OUT 20203 67 TIM 025 #150 68 TIM 026 #170 69 TIM 027 #190 70 LD 20000 71 AND-NOT TIM 000 72 LD 20103 73 AND-NOT TIM 016 74 OR LD 75 AND-NOT 0001 76 OUT 20002 77 LD TIM 000 78 AND-NOT TIM 001 79 LD TIM 016 80 AND-NOT TIM 017 81 OR LD 82 AND-NOT 20004 83 AND-NOT 0001

OUT 20003 85 TIM 006 #002 86 LD TIM 006 87 OR TIM 008 88 OR TIM 010 89 OR TIM 009 90 OR 20004 91 AND-NOT TIM 007 92 AND-NOT 0001 93 OUT 20004 94 TIM 007 #002 95 LD 20002 96 OR 20003 97 AND-NOT 0001 98 AND-NOT 20009 99 OUT 1000 100 LD TIM 001 101 AND-NOT TIM 002 102 LD TIM 017 103 AND-NOT TIM 018 104 OR LD 105 AND-NOT 20009 106 AND-NOT 0001 107 OUT 1001 108 LD 20000 109 AND-NOT TIM 002 110 LD 20103 111 AND-NOT TIM 018 112 OR LD 113 AND-NOT 20009 114 AND-NOT 0001 115 OUT 1103 116 LD20000 117 AND-NOT TIM 002 118 LD 20103 119 AND-NOT TIM 018 120 OR LD 121 AND-NOT 20103 122 AND-NOT 0001 123 OUT 20015 124 LD 20015 125 OR 20014 126 AND-NOT 0001 127 OUT 1005 128 LD 20001 129 AND-NOT TIM 003 130 LD 20203 131 AND-NOT TIM 025 132 OR LD 133 AND-NOT 0001 134 OUT 20005 135 LD TIM 003 136 AND-NOT TIM 004 137 LD TIM025 138 AND-NOT TIM 026 139 OR LD 140 AND-NOT 20004 141 AND-NOT 0001 142 OUT 20006 143 TIM 008 #002 144 LD 20005 145 OR 20006 146 AND-NOT 20013 147 AND-NOT 0001 148 OUT 1003 149 LD TIM 004

AND-NOT TIM 005 151 LD TIM 026 152 AND-NOT TIM 027 153 OR LD 154 AND-NOT 0001 155 AND-NOT 20013 156 OUT 1101 157 LD 20001 158 AND-NOT TIM 005 159 LD 20203 160 AND-NOT TIM 027 161 OR LD 162 AND-NOT 20013 163 AND-NOT 0001 164 OUT 1101 165 LD 20001 166 AND-NOT TIM 005 167 LD 20203 168 AND-NOT TIM 027 169 OR LD 170 AND-NOT 0001 171 AND-NOT 20009 172 OUT21000 173 LD 21000 174 OR 20011 175 AND-NOT 0001 176 OUT 1002 177 LD TIM 001 178 AND-NOT TIM 002 179 LD TIM 017 180 AND-NOT TIM 018 181 OR LD 182 AND-NOT 20004 183 AND-NOT 0001 184 OUT 20007 185 TIM 009 #002 186 LD TIM 004 187 AND-NOT TIM 005 188 LD TIM 026 189 AND-NOT TIM 027 190 OR LD 191 AND-NOT 20004 192 AND-NOT 0001 193 OUT 20008 194 TIM 010 #2 195 LD 20007 196 OR 20003 197 OR 20002 198 OR 20013 199 AND-NOT 0001 200 OUT 1100 201 LD 20008 202 OR 20005 203 OR 20006 204 OR 20009 205 AND-NOT 0001 206 OUT 1102 207 LD 0002 208 OR 20009 209 AND-NOT TIM 011 210 OUT 20009 211 TIM 011 #100 212 LD 20009 213 AND-NOT 20010 214 OUT 20011 215 TIM 012 #010

216 LD TIM 012 217 OR TIM 015 218 OR 20010 219 AND-NOT TIM 013 220 OUT 20010 221 TIM 013 #010 222 LD 0003 223 OR 20013 224 AND-NOT TIM 014 225 OUT 20013 226 TIM 014 #100 227 LD 20013 228 AND-NOT 20010 229 OUT 20014 230 TIM 015 #010 231 END 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 第3章总结 3.1 难点分析

本程序在设计过程遇到了一些难点我把它整理了一下发现有以下几个问题。3.1.1行人道红绿灯和主干道红绿灯的对应关系

因为实际的红绿灯控制中行人道的红绿灯和主干道的红绿灯是有这一定的对应关系的,所以在编程前一定要理清它们,这样有利于在编程时简化程序、减少PLC不必要的运算。

3.1.2盲人脉冲按键

盲人在东西南北的行人道同时通过十字路口的情况不会经常出现,可以说是非少的,如果我们要把盲人脉冲分开东西控制和南北控制使他不影响和它没关系的主干道就可以使车辆行走更加通顺减少车辆堵塞的情况。要实现这样的功能就要在脉

冲按键按下时不影响他们的计时程序只在对应的主干道红绿灯输出程序上进行插入常闭继电器以此把输出程序断开。

3.1.3手动车流控制按键的控制方式

手动车流控制按键是对相应的主干道绿灯延长的进行控制,但不能使它在按下时使改变当时的红绿灯显示情况,如现在是南北红灯东西绿灯时按下南北绿灯延长按键就不能使它变成南北绿灯东西红灯。这就涉及到了一个请求和响应的关系。

3.1.4交通灯的闪亮

交通灯绿灯在实际运行中是要经过闪烁的,所以在设计程序中也要加入这个功能,参考了一些PLC的交通灯程序介绍时发现PLC中有一些继电器可以实现闪烁这些继电器也就是PLC内部的功能继电器,这是一种硬件实现功能的方法,虽然程序可以减少但比较死板闪烁频率不能控制。由于对PLC内部的功能继电器不太熟悉(不同型号的PLC内部功能继电器编号也不一样我想了一个用程序实现的方法(程序段在第86条~第94条指令之间,此方法可以说是软件实现功能的方法,虽然程序加长了但闪烁频率可以控制比较灵活。

3.2调试错误与修改方法

经过设计,想一次性把程序完成是非常难的,在调试中就出现了不少的错误。刚开始的时候把程序写进去然后运行却发现有些灯亮不起来而且在完成了一个周期后就循环不起来了。那时真的不知道从哪里入手,只好一条一条地检查才发现了一条指令把常闭写成了输出真正的输出口就没有收到信号了。灯虽然是亮了但仍然循环不起来。从梯形图又仔细的看了一次却看不出什么问题出来。突然想起来编程器还可以进行监控于是再在运行的同时进行监控,于是发现了在程序的第一周期一切都运行正常但再运行下去的时候第二周期就再没有反应了,包括里面的辅助继电器,最后发现原来是程序前面没有并上完成这个循环的继电器号。后来就这样把加上其他功能出现的错误也找出来了。虽然找错误是一个枯燥无味的工作,但只要你耐心的去做的话,你肯定能学到有用的动西。

3.3PLC智能化控制交通灯的方法

传统的十字路口交通控制灯,通常是事先经过交通流量的调查,运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而实际上交通流量的变化往往是不确定的,有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、适用的方案,仍然会发生这样的现象:绿灯方向几乎没有什么车辆,而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的,统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状,需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。而模糊控制恰恰具有这方面的优势。此系统就是应

用可编程序控制器(PLC对十字路口交通控制灯实现模糊控制传统的十字路口交通控制灯,通常是事先经过交通流量的调查,运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而实际上交通流量的变化往往是不确定的,有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、适用的方案,仍然会发生这样的现象:绿灯方向几乎没有什么车辆,而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的,统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状,需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。而模糊控制恰恰具有这方面的优势。

此系统就是应用可编程序控制器(PLC对十字路口交通控制灯实现模糊控制此控制系统的输入量是指十字路口各方向上车辆数的动态变化量。具体由传感器采集后送入可编程序控制器。在十字路口的四个方向(E、S、W、N的近端J(斑马线附近和远端Y(距斑马线约100米处各设置一个传感器,分别统计通过该处的车辆数。为了实现模糊控制,需要将绿灯时间分为两部分:其一是固定的10秒作为路口车辆状态参数的采集时间t1;其二是根据两个方向车辆流量变化进行模糊决策的延时t2。然后通过传感器采集后的排队等候的车辆数送往PLC进行模糊推理运算得出延迟时t2,最后由t1和t2来实现对十字路口车流量的灵活控制。

3.4收获与感悟

经过半个多月的艰苦奋斗,设计成果终于出来了,我才松了一口气,我通过采集资料、进行实际考察后,做出以上设计的方法。

查找资料也是一件繁琐的事情,虽说网上有资料但要找到一些真正有用的资料也不是一件容易的事,需要耐心查找。

花了整整十几天,终于完成了设计,不过调试的时候却发现结果和想的有所不同,通过监控和修改才得出了需要的设计。这次的设计让我们增长了实践技能,还增加了有关交通知识,这些对于我们真是受益匪浅。最后,我们觉得,不见风雨,怎么能见彩虹呢?我把体会用十个字概括:天下无难事,只怕有心人

一次又一次的学习,我们慢慢地在体会,研究和感悟,终于领会到成功的那一份喜悦,从撰写开报告,查找资料,程序设计,到整理每一个次的调试,我们学会了细心和耐心,也品尝到了酸、甜、苦、辣,无数的成功与失败更加肯定了我们的研究成果。兴趣是自发形成的,而默契是慢慢培养出来的。当前的社会,科技迅速发展,知识更新速度大大加快,只有我们共同去探索,用自己的双手去征服每一片天空,用我们新的力量去打造一片创新的领域。结束语

通过这次设计,我对PLC设计控制有了深刻的认识,对以前学的PLC又有了一定的新认识,温习了以前学的知识,就像人们常说的温故而知新嘛,但在设计的过程中,遇到了很多的问题,我和同学之间互相帮助,有什么不懂的大家在一起商量,听听不同的看法对我们更好的理解知识,所以在这里非常感谢帮助我的同学。

在此要感谢我的指导老师徐彬,以及李颂洲老师和甘小梅老师,感谢老师给我这样的机会锻炼。在整个毕业设计过程中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。虽然这个项目还不是很完善,但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富,使我终身受益。

参考文献 [1]．廖常初著.PLC 基础及应用.第 2 版.北京：机械工业出版社,2007.[2].廖常初编.S7-300/400PLC 应用技术[M].北京：机械工业出版社，2005.[3]．三菱电机.FX3U,FX3UC 微型可编程控制器编程手册.2005.[4].三菱电机.FX1S,FX1N,FX2N,FX2NC 编程手册.2002.电气自动化 2012 年 5 月 16

第五篇：毕业论文---智能交通灯控制系统设计

目 录

摘 要...........................................................2 第一章 概述.....................................................3 1.1交通灯的发展及现状...........................................3 1.2 单片机说明.................................................3 第二章 智能交通灯的设计原理.....................................6 2.1 智能交通灯的设计框图........................................6 2.2智能交通灯的设计方案及改进措施...............................6 第三章 智能交通灯电路设计.......................................6 3.1控制器的系统框图.............................................7 3.2智能交通灯控制系统电路图.....................错误！未定义书签。3.3工作原理....................................................8 第四章 智能交通灯软件系统设计..................................14 4.1 智能交通灯的软件设计流程图.................................14 4.2 程序源代码.................................................14 第五章 智能交通灯方案的仿真....................................14 小结...........................................................18 致谢词.........................................................18 参考文献.......................................................18 附 录..........................................................21 附录A：智能交通灯控制程序：....................................21

摘 要

本文介绍的是一个基于PROTEUS的智能交通灯控制系统的设计与仿真，系统根据交通十字路口双车道车流量的情况控制交通信号灯按特定的规律变化。

本文首先对智能交通灯的研究意义和智能交通灯的研究现状进行了分析，指出了现状交通灯存在的缺点，并提出了改进方法。智能交通灯控制系统通常要实现自动控制和在紧急情况下能够手动切换信号灯让特殊车辆优先通行。本文还对AT89C51单片机的结构特点和重要引脚功能进行了介绍，同时对智能交通灯控制系统的设计进行了详细的分析。最后利用PROTEUS软件，通过其平台对交通灯控制系统进行了仿真，仿真结果表明系统工作性能良好。

关 键 词：PROTEUS、AT89C51单片机、智能交通灯；

第一章 概述

1.1交通灯的发展及现状

中国车辆数量不断增加，交通管制的工作量越来越大，利用计算机代替人进行高效交通管理是必然的发展趋势，而让计算机控制的交通灯拥有类似人类的感知智能，具有很强的现实意义，比如通过摄像机让交通灯控制系统获得视觉感知功能，就可以代替人类的眼睛，使系统根据所“看到”交通情况自适应改变管制策略，提高了交通管理的自动化水平，使得交通更高效、更顺畅。

目前设计交通灯的方案有很多，有应用CPLD设计实现交通信号灯控制器方法;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的方法。目前，国内的交通灯一般设在十字路门，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯。加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用，但根据实际行车过程中出现的情况，还存在以下缺点：1．两车道的车辆轮流放行时间相同且固定，在十字路口，经常一个车道为主干道，车辆较多，放行时间应该长些；另一车道为副干道，车辆较少，放行时间应该短些。2．没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施，臂如，消防车执行紧急任务通过时，两车道的车都应停止，让紧急车通过。

1.2 单片机说明

按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，具有丰富的内部资源：4kB闪存、128BRAM、32根I/O口线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口，具有4.25～5.50V的电压工作范围和0～24MHz工作频率，使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。

1.2.1 AT89C51单片机硬件结构

AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的单片机芯片，它采用静态CMOS 工艺制造8位微处理器，最高工作频率位24MHZ。AT89C5外形及引脚排列如图1所示：

图1

1.2.2管脚说明

RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输 入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。

EA/VPP：当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

XTAL1和XTAL2：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

第二章 智能交通灯的设计原理

2.1 智能交通灯的设计框图

2.2智能交通灯的设计方案及改进措施

交通灯系统由四部分组成：车检测电路，信号灯电路，时间显示电路，紧急转换开关。

针对道路交通拥挤，交叉路口经常出现拥堵的情况利用单片机控制技术提出了软件和硬件设计方案及两点改进措施。

1、根据各道路路口车流量的大小自动调节通行时间。

2、考虑特殊车辆通行情况，设计紧急切换开关。

AT89S51单片机有2计数器，6个中断源，能满足系统的设计要求。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。

第三章 智能交通灯电路设计

根据设计任务和要求,可画出该控制器的原理框图, 为确保十字路口的交通安全，往往都采用交通灯自动控制系统来控制交通信号。其中红灯（R）亮，表示禁止通行；黄灯（Y）亮表示暂停；绿灯（G）亮表示允许通行。

3.1控制器的系统框图如图3所示

图3

3.2智能交通灯控制系统电路图 智能交通灯电路图如图4所示：

图4

交通灯系统由四部分组成：车检测电路，信号灯电路，时间显示电路，紧急转换开关。

3.3工作原理

绿灯的放行时间与车辆通过数量不成正比。比如说20秒内每车道可以通过20辆车，40秒内每车道却可以通过45辆车。因为这有一个起步的问题，还有一个黄灯等待问题。也就是说，绿灯放行时间越长，单位时间通过车辆的数量就越多。我们来计算一下，每车道通行20秒内可以通过20辆车，一个红绿灯循环是40秒(单交叉路口)，加上每次状态转换的黄灯5秒（一个循环要两次转换），即一个红绿黄灯循环要50秒，即50秒内通行的车辆为40辆。通过一辆车的平均时间是1.25秒。如果每次车辆通行的时间改为40秒，40秒内每车道可以通过45辆，一个红绿灯循环是80秒(单交叉路口)，加上每次状态转换的黄灯5秒（一个循环要两次转换），即一个红绿黄灯循环要90秒，即90秒内通行的车辆为90辆。通过一辆车的平均时间只需1秒。显然在车辆拥挤的情况下绿灯的通行时间越长，单位时间内通行的车辆越多，可以有效缓解车辆拥堵问题。我设定了绿灯通行时间的上限为40秒。在非拥挤时段绿灯的通行时间的下限为20秒，当交叉路口双方车辆较少时通行时间设为20秒，这样可以大大缩短车辆在红灯面前的等待时间。当交叉路口双方车辆较多时通行时间设为40秒。3.3.1车检测电路

用来判断各方向车辆状况,比如：20秒内可以通过的车辆为20辆，当20秒内南往北方向车辆通过车辆达不到20辆时，判断该方向为少车，当20秒内北往南方向车辆通过车辆也达不到20辆时，判断该方向也为少车，下一次通行仍为20秒，当20秒时间内南往北或北往南任意一个方向通过的车辆达20辆时证明该状态车辆较多，下一次该方向绿灯放行时间改为40秒，当40秒内通过的车辆数达45辆时车辆判断为拥挤，下一次绿灯放行时间改仍为40秒，当40秒车辆上通过车辆达不到45辆时，判断为少车，下次绿灯放行时间改为20秒，依此类推。绿灯下限时间为20秒，上限值为40秒，初始时间为20秒。这样检测，某次可能不准确，但下次肯定能弥补回来，累积计算是很准确的，这就是人们常说的“模糊控制”。因为路上的车不可能突然增多，塞车都有一个累积过程。这样控制可以把不断增多的车辆一步一步消化，虽然最后由于每个路口的绿灯放行时间延长而使等候的时间变长，但比塞车等候的时间短得多。本系统的特点是成本低，控制准确。十字路口车辆通行顺序如图5所示：

图5十字路口车辆通行顺序

由于南往北，北往南时间显示相同，所以只要一个方向多车，下次时间就要加长东往西，西往东也一样，显示时间选择如表1。

表1 显示时间选择

车辆情况

本次该方向通行时间 20秒 20秒 20秒 20秒 20秒 20秒 20秒 20秒

下次该方向通行时间 20秒 40秒 40秒 40秒 20秒 40秒 40秒 40秒

本次该方向通行时

间 40秒 40秒 40秒 40秒 40秒 40秒 40秒 40秒

本次该方向通行时间 20秒 40秒 40秒 40秒 20秒 40秒 40秒 40秒 南往北少车，北往南少车

南往北少车，北往南多车

南往北多车，北往南少车

南往北多车，北往南多车

东往西少车，西往东少车

东往西少车，西往东多车

东往西多车，西往东少车

东往西多车，西往东多车

3.3.2信号灯电路

信号灯用来显示车辆通行状况，下面以一个十字路口为例，说明一个交通灯的四种状态见图6。每个路口的信号的的转换顺序为：绿—>黄—>红 绿灯表示允许通行，黄灯表示禁止通行，但已经驶过安全线的车辆可以继续通行，是绿灯过渡到红灯提示灯。红灯表示禁止通行。绿灯的最短时间为20秒，最长时间为40秒，红红最短时间为25秒，最长时间为45秒，黄灯时间为5秒。

图6交通信号灯运行状态

3.3.3时间显示电路

在交通信号灯的正上方安装一个可以显示绿灯通行时间，红灯等待时间的显示电路，采用数码管显示电路是一种很好的方法。由于东往西方向和西往东方向显示的时间相同，南往北方向和北往南方向显示的时间也相同，所以只需要考虑四位数码管显示电路，其中东西方向两位，南北方向两位，两位数码管可以时间的时间为0-99秒完全可以满足系统的要求，数码管连接方法如图7所示。

图7 数码管连接方法

下面我们用这种方法显示交通灯的时间，南北方向要显示20秒，东西方向要显示25秒，那么我们先给P0口送2的共阴极码即5BH，让第一位2要显示的 位码GND段为低电平，其它三位的控制端都接高电平，那么第一位就显示2，其它三位不亮。让其显示1MS后再给P0口送0的共阴极码即3FH，让第二位要显示0的位码GND段为低电平，其它三位的控制端都接高电平，那么第二位就显示0，其它三位不亮。依此类推分别送完第一位2，第二位0，第三位2，第四位5，每一位点亮1MS一个扫描周期为4MS，一秒时间就要扫描250次其程序如下： MOV R6,#250;显扫描次数 LOOP：

MOV P0,#5BH;送2的共阴极码 CLR P2.0；第一位显示2 ACALL D1MS;延时1MS SETB P2.0;灭第一位

MOV P0,#3FH;送0的共阴极码 CLR P2.1；第二位显示0 ACALL D1MS;延时1MS SETB P2.1;灭第二位

MOV P0,#5BH;送2的共阴极码 CLR P2.2；第三位显示2 ACALL D1MS;延时1MS SETB P2.2;灭第三位

MOV P0,#6DH;送5的共阴极码 CLR P2.3；第四位显示5 ACALL D1MS;延时1MS SETB P2.3;灭第四位

DJNZ R7，LOOP；不够一秒，继续扫描 NEXTNUMBER；到一秒显示下一个数 D1MS:;1MS延时程序

STAT1：MOV R4，#2 MOV R3,#250 DJNZ R3,$ DJNZ R4，STAT1 RET

3.3.4紧急转换开关电路

一般情况下交通灯按照车流量大小合理分配通行时间，按一定规律变化，但考虑紧急车通行车况，设计紧急通行开关,下面简述单片机的中断原理。

1、Mcs—51的中断源

8051有5个中断源，它们是两个外中断INT0（P3.2）和INT1（P3.3）、两个片内定时/计数器溢出中断TF0和TF1，一个是片内串行口中断TI或RI，这几个中断源由TCON和SCON两个特殊功能寄存器进行控制,其中5个中断源的程序 11 入口地址如表2所示：

表2 中断源程序入口 中断源的服务程序入口地址 中断源 外中断0 定时/计数器0 外中断1 定时/计数器0 串行口中断

2、中断的处理流程

CPU响应中断请求后，就立即转入执行中断服务程序。不同的中断源、不同的中断要求可能有不同的中断处理方法，但它们的处理流程一般都如下所述：

1）现场保护和现场恢复：

中断是在执行其它任务的过程中转去执行临时的任务，为了在执行完中断服务程序后，回头执行原先的程序时，知道程序原来在何处打断的，各有关寄存器的内容如何，就必须在转入执行中断服务程序前，将这些内容和状态进行备份——即保护现场。中断开始前需将有关寄存器的内容压入堆栈进行保存，以便在恢复原来程序时使用。中断服务程序完成后，继续执行原先的程序，就需把保存的现场内容从堆栈中弹出，恢复积存器和存储单元的原有内容，这就是现场恢复。如果在执行中断服务时不是按上述方法进行现场保护和恢复现场，就会是程序运行紊乱，单片机不能正常工作。

2）中断打开和中断关闭：

在中断处理进行过程中，可能又有新的中断请求到来，这里规定，现场保护和现场恢复的操作是不允许打扰的，否则保护和恢复的过程就可能使数据出错，为此在进行现场保护和现场恢复的过程中，必须关闭总中断，屏蔽其它所有的中断，待这个操作完成后再打开总中断，以便实现中断嵌套。

3）中断服务程序：

既然有中断产生，就必然有其具体的需执行的任务，中断服务程序就是执行中断处理的具体内容，一般以子程序的形式出现，所有的中断都要转去执行中断服务程序，进行中断服务。

4）中断返回：

入口地址 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H 执行完中断服务程序后，必然要返回，中断返回就是被程序运行从中断服务程序转回到原工作程序上来。在MCS-51单片机中，中断返回是通过一条专门的指令实现的，自然这条指令是中断服务程序的最后一条指令。

5）交通灯中的中断处理流程：（1）现场保护和现场恢复：

有特殊车辆要通过时就要进行中断，在中断之前，先将交通灯中断前情况保护好，当中断执行后再恢复现场，包括信号灯和时间显示电路。

（2）中断打开和中断关闭：

为了使特殊车辆通行按一下打开中断开关就可以打开中断，关闭中断开关就关闭中断。

（3）中断服务程序：

有中断产生，就必然有其具体的需执行的任务，中断服务程序就是执行中断处理的具体内容：即如果南北方向有特殊车辆要求通过，南北方向转换为绿灯，东西方向为红灯；如果东西方向有特殊车辆要求通过，东西方向转换为绿灯，南北方向为红灯。

（4）中断返回：

执行完中断服务程序后，必然要返回，即回交通灯信号回到中断前状态，显示时间也和中断前一样。

第四章 智能交通灯软件系统设计

4.1 智能交通灯的软件设计流程图

智能交通灯的软件设计流程图如图8所示：

图8交通灯的软件设计流程图

4.2 程序源代码

见附录

第五章 智能交通灯方案的仿真

PROTEUS嵌入式系统仿真软件在设计时已经注意到和单片机各种编译程序的整合了，如它可以和Keil ,Wave6000等编译模拟软件结合使用。由于Wave6000使用方便，具备强大的软件仿真和硬件仿真功能。把Proteus和Wave6000结合起来调试硬件就方便多了，这里就是采用“Proteus+Wave6000”的仿真方法，具体步骤如下：

1）首先运行PROTEUS VSM 的ISIS，选择Source→Define Code Generation Tool 菜单项，将出现如图8所示定义代码生成工具对话框。

图9 定义代码生成工具对话框

在Tool下拉列表框中选择代码生成工具，在这一示例中，电路中的微处理器为8051系列单片机，因此选择ASEM51, 单击Browse按钮，选取Wave6000的安装路径。单击OK按钮，结束代码生成工具的定义。

选择Source→Add/Remove Source File 菜单项，将出现Add/Remove Source Code Files对话框，如图10所示：

图10添加/删除源文件对话框

2）在Code Generation Tool 选项区，单击下三角按钮，选择ASEM51工具 单击New按钮，将出现如图11所示对话框。

图11 创建源代码对话框

选择用Wave6000创建好的AA.ASM文件，即完成了文件的创建。就这样当用Wave6000对AA.ASM 文件进行更改时每一次运行PROTEUS VSM 的ISIS对电路进行仿真时Wave6000都会对AA.ASM进行编译，AA.HEX文件也会随时更新。

电路图绘制完成后, 再添加AT89C51 的应用程序。将鼠标移至AT89C51 上, 单击鼠标右键使之处于选中状态, 在该器件上单击左键, 打开如图12所示的对话框。在 Program File 栏添加编译好的十六进制格式的程序文件AA.hex(可以接受3 种格式的文件),给AT89C51输入晶振频率，此处默认为12MHZ，单击OK 按钮完成程序添加工作, 下面就可以进行系统仿真了。单击主界面下方的按钮开始系统仿真。PROTEUS VSM 所进行的是一种交互式仿真, 在仿真进行中可以对各控制按钮、开关等进行操作, 系统对输入的响应会被真实的反映出来如图13。

图12 AT89C51添加程序文件

图13 交通灯仿真界面

小

结

在毕业设计的整个过程中，我深切地体会到:实践是理论运用的最好检验。毕业设计是对我们3年所学知识的一次综合性测试和考验，无论是在动手能力方面还是理论知识的运用能力方面，都使得我有了很大的提高。

经过总结和分析，我意识到在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机内有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在设计课程过程中遇到问题是很正常,但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题。本次毕业设计为我的大学生活画上了圆满的句号，为我即将的工作和生活奠定了坚实的基础。

致谢词

在整个毕业设计中，我得到了学校电子实验室的大力支持，为我提供了各种所需的仪器设备。感谢学校为我们安排了本次毕业设计，让我们的理论知识和实际操作经验更加紧密的结合了在一起；同时又拓展了我们的知识面。同时十分感激夏老师对我的悉心指导和帮助，使我能够顺利的完成此次毕业设计。此次毕业设计让我从中受益匪浅，最后再次感谢老师对我的培养和教育！

参考文献

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[2] 吴金戌、沈庆阳、郭庭吉 《8051单片机实践与应用》[M].北京：清华大学出版社，2002年；

[3] 谢自美 《电子线路设计·实验·测试》（第三版）[M].武汉：华中科技大学出版社，2006年；

[4] 谢维成、杨加国 主编 《单片机原理与应用及C51程序设计》[M].北京：清华大学出版社，2006年；

[5] 杨立、邓振杰、荆淑霞 《微型计算机原理与接口技术》[M].中国铁道出版社，2006年；

[6] 黄智伟 《全国大学生电子设计竞赛技能训练》 [M].北京：北京航空航天大学出版社，2007年 [7] 高峰，《单片微型计算机与接口技术》[M].北京：科学出版社，2003； [8] 华成英、童诗白 主编，《模拟电子技术基础》（第四版）[M].高等教育出版社，2006年.[9] 黄海萍、陈用昌 编 《微机原理与接口技术实验指导》[M].北京：国防工业出版社,2004年

[10] 黄智伟： 《凌阳单片机设计指导》，北京： 北京航空航天大学出版社，2007年

附 录

附录A：智能交通灯控制程序：

ORG 0000H A_BIT EQU 20H;用于存放南北十位数 B_BIT EQU 21H;用于存放南北十位数 C_BIT EQU 22H;用于存放东西十位数 D_BIT EQU 23H;用于存放东西位数

TEMP1 EQU 24H;用于存放第一二南北状态要显示的时间 TEMP2 EQU 25H;用于存放第一二东西状态要显示的时间 TEMP3 EQU 26H;用于存放第三第四南北状态要显示的时间 TEMP4 EQU 27H;用于存放第三第四南北状态要显示的时间 LJMP MAIN ORG 0003H;外部中断0入口 LJMP INT0;跳转到外部0中断 ORG 0013H;外部中断1入口 LJMP INT1;跳转到外部1中断 INT0: MOV A,P1;外部0中断 PUSH ACC MOV A,P2;中断保护 PUSH ACC MOV P1,#0FFH;清除先前状态 MOV P2,#0FFH CLR P1.0 CLR P1.4;南北通行，东西禁止通行 CLR P1.6 CLR P2.3 JNB P3.2 ,$;判断是否还在中断状态 POP ACC MOV P2,A;返回中断前状态 POP ACC MOV P1,ACC RETI;中断返回 INT1:MOV A,P1;外部1中断 PUSH ACC;中断保护 MOV A,P2 PUSH ACC MOV P1,#0FFH;清除先前状态 MOV P2,#0FFH CLR P1.2 CLR P2.1 CLR P1.3;东西通行，南北禁止通行 CLR P1.5 JNB P3.3 ,$;判断是否还在中断状态 POP ACC MOV P2,A;返回中断前状态 POP ACC MOV P1,A RETI;中断返回 MAIN: ORG 0100H;初始情况 MOV P1,#0FFH MOV P2,#0FFH;灭所有灯

MOV TMOD,#55H;计数方式方式1 MOV IE,#85H;开中断 MOV TEMP1,#20;MOV TEMP2,#25 MOV TEMP3,#25 MOV TEMP4,#20 STAR: MOV P1,#0FFH MOV P2,#0FFH;灭所有灯 MOV A,24H;将显示时间送A CJNE A,#20,T40T;判断时间，选初始值

T20T:;南北通行要显示的时间为20的计数器初始值 CLR TF0;清TF0 CLR TF1;清TF1 MOV TH1 ,#0FFH;送20秒时的初始值

MOV TL1 ,#0FCH;在些设计20秒6辆为多车 MOV TH0 ,#0FFH MOV TL0 ,#0FCH LJMP TEMP20;跳到20秒

T40T:;南北通行要显示的时间为40的计数器初始值 CLR TF0;清TF0 CLR TF1;清TF1 MOV TH1,#0FFH;送40秒时的初始值

MOV TL1 ,#0F8H;在些设计40秒8辆为多车 MOV TH0 ,#0FFH MOV TL0 ,#0F8H LJMP TEMP40;跳到40秒 TEMP20:;TEMP1=20情况 SETB TR0;开始计数 SETB TR1 CLR P1.2 CLR P2.1;南北通行，东西禁止通行 CLR P1.3 CLR P1.5 MOV TEMP1,#20;南北要显示的时间，MOV TEMP2,#25;东西要显示的时间 STLOP: ACALL DISPLAY1;调用显示

DEC TEMP1;时间够一秒显示时间减1 DEC TEMP2 MOV A,TEMP1 CJNE A,#0,NEXT;若显示时间不为0保持现在状态 LJMP STAR2;若显示时间为 0跳到第二状态 NEXT: LJMP STLOP STAR2:;状态1 SETB P1.2 CLR P1.1;南北黄灯，东西禁止通行 SETB P1.3 CLR P1.4 MOV TEMP1,#05;南北要显示的时间，MOV TEMP2,#05;东西要显示的时间，STLOP2: ACALL DISPLAY1;调用显示

DEC TEMP1;时间够一秒显示时间减1 DEC TEMP2 MOV A,TEMP1 CJNE A,#0,NEXT2;若显示时间不为0保持现在状态 JB TF1 ,T40;判断南北是否多车 JB TF0 ,T40;判断北南是否多车

MOV TEMP1,#20;少车下次显示时间为20秒 LJMP STAR3;跳到状态3 T40: MOV TEMP1,#40;多车下次显示时间为40秒 LJMP STAR3;若显示时间为 0跳到第三状态 NEXT2:LJMP STLOP2 TEMP40:;TEM=40 程序 SETB TR0;开始计数 SETB TR1 CLR P1.2 CLR P2.1;南北通行，东西禁止通行 CLR P1.3 CLR P1.5 MOV TEMP1,#40;南北要显示的时间，MOV TEMP2,#45;东西要显示的时间 STLOP11: ACALL DISPLAY1;调用显示

DEC TEMP1;时间够一秒显示时间减1 DEC TEMP2 MOV A,TEMP1 CJNE A,#0,NEXT11;若显示时间不为0保持现在状态 LJMP STAR22;若显示时间为 0跳到第二状态 NEXT11: LJMP STLOP11 STAR22:;状态1 SETB P1.2 CLR P1.1;南北黄灯，东西禁止通行 SETB P1.3 CLR P1.4 MOV TEMP1,#05;南北要显示的时间，MOV TEMP2,#05;东西要显示的时间，STLOP22: ACALL DISPLAY1;调用显示

DEC TEMP1;时间够一秒显示时间减1 DEC TEMP2 MOV A,TEMP1 CJNE A,#0,NEXT22;若显示时间不为0保持现在状态 JB TF1 ,T401;判断是否多车 JB TF0 ,T401 MOV TEMP1,#20;少车下次显示时间为20秒 LJMP STAR3 T401:MOV TEMP1,#40;多车下次显示时间为40秒 LJMP STAR3;若显示时间为 0跳到第三状态 NEXT22:LJMP STLOP22 STAR3: MOV A,26H CJNE A,#25,T40T1;判断时间，选初始值

T20T1:;南北通行要显示的时间为20的计数器初始值 CLR TF0;清溢出位 CLR TF1 MOV TH1 ,#0FFH;给初值 MOV TL1 ,#0FCH MOV TH0 ,#0FFH MOV TL0 ,#0FCH LJMP TEMP320 T40T1:;南北通行要显示的时间为40的计数器初始值 CLR TF0;CLR TF1 MOV TH1,#0FFH;给初值 MOV TL1 ,#0F8H MOV TH0 ,#0FFH MOV TL0 ,#0F8H LJMP TEMP340 TEMP320:;状态三

SETB TR1;南北停止计数 SETB TR0;东西开始计数

SETB P1.1;东西通行，南北禁止通行 CLR P1.0 SETB P1.1 CLR P1.0 SETB P1.5 CLR P1.6 SETB P2.1 CLR P2.3 MOV TEMP3,#25;南北要显示的时间，MOV TEMP4,#20;东西要显示的时间，STLOP33: ACALL DISPLAY;调用显示

DEC TEMP3;时间够一秒显示时间减1 DEC TEMP4 MOV A,TEMP4 CJNE A,#0,NEXT33;若显示时间不为0保持现在状态 LJMP STAR34;若显示时间为 0跳到第四状态 NEXT33:LJMP STLOP33 STAR34:;状态四 SETB P2.3 CLR P2.2 SETB P1.6;东西黄灯，南北禁止通行 CLR P1.5 MOV TEMP3,#05;南北要显示的时间，MOV TEMP4,#05;东西要显示的时间，STLOP34: ACALL DISPLAY;调用显示

DEC TEMP3;时间够一秒显示时间减1 DEC TEMP4 MOV A,TEMP4 CJNE A,#0,NEXT34;若显示时间不为0保持现在状态 JB TF1 ,T402 JB TF0 ,T402 MOV TEMP3,#25 LJMP STAR T402: MOV TEMP3,#45 LJMP STAR NEXT34: LJMP STLOP34 TEMP340 : SETB TR1;南北停止计数 SETB TR0;东西开始计数

SETB P1.1;东西通行，南北禁止通行 CLR P1.0 SETB P1.1 CLR P1.0 SETB P1.5 CLR P1.6 SETB P2.1 CLR P2.3 MOV TEMP3,#45;南北要显示的时间，MOV TEMP4,#40;东西要显示的时间，STLOP43: ACALL DISPLAY;调用显示

DEC TEMP3;时间够一秒显示时间减1 DEC TEMP4 MOV A,TEMP4 CJNE A,#0,NEXT43;若显示时间不为0保持现在状态 LJMP STAR44;若显示时间为 0跳到第四状态 NEXT43:LJMP STLOP43 STAR44:;状态四 SETB P2.3 CLR P2.2 SETB P1.6;东西黄灯，南北禁止通行 CLR P1.5 MOV TEMP3,#05;南北要显示的时间，MOV TEMP4,#05;东西要显示的时间，STLOP44: ACALL DISPLAY;调用显示

DEC TEMP3;时间够一秒显示时间减1 DEC TEMP4 MOV A,TEMP3 CJNE A,#0,NEXT44;若显示时间不为0保持现在状态 JB TF1 ,T403 JB TF0 ,T403 MOV TEMP3,#25 LJMP STAR T403: MOV TEMP3,#45 LJMP STAR NEXT44: LJMP STLOP44;显示 DISPLAY1: MOV A,TEMP1;将南北要显示的数存放到A MOV B,#10;B=10 DIV AB;A除以B商存A，余数B MOV B_BIT,A;将A放到20H MOV A_BIT,B;将B放到21H MOV A,TEMP2;将东西要显示的数存放到A MOV B,#10;B=10 DIV AB;A除以B商存A，余数B MOV C_BIT,A;将A放到22H MOV D_BIT,B;将B放到23H MOV DPTR ,#NUMT;MOV R0,#2;R0=2 DPL11: MOV R1,#250;R1=250 DPLOP1: MOV A,A_BIT;将南北要显示的10位数送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;显示南北10位数 CLR P2.7 ACALL D1MS;延时1MS SETB P2.7;灭南北10位数

MOV A,B_BIT;将南北要显示的个位数送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;显示南北个位数 CLR P2.6 ACALL D1MS;延时1MS SETB P2.6;灭南北个位数

MOV A,C_BIT;将东西要显示的10位数送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;显示东西10位数 CLR P2.5 ACALL D1MS;延时1MS SETB P2.5;灭东西10位数

MOV A,D_BIT;将东西要显示的个位数送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;显示东西东西位数 CLR P2.4 ACALL D1MS;延时1MS SETB P2.4;灭东西个位数 DJNZ R1,DPLOP;循环扫描 DJNZ R0,DPL1 RET；;等待1秒返回 显示 DISPLAY: MOV A,TEMP3;将南北要显示的数存放到A MOV B,#10;B=10 DIV AB;A除以B商存A，余数B MOV B_BIT,A;将A放到20H MOV A_BIT,B;将B放到21H MOV A,TEMP4;将东西要显示的数存放到A MOV B,#10;B=10 DIV AB;A除以B商存A，余数B MOV C_BIT,A;将A放到22H MOV D_BIT,B;将B放到23H MOV DPTR ,#NUMT;MOV R0,#2;R0=2 DPL1: MOV R1,#250;R1=250 DPLOP: MOV A,A_BIT;将南北要显示的10位数送A MOVC A,@A+DPTR;查表 MOV P0,A;显示南北10位数 CLR P2.7 ACALL D1MS;延时1MS SETB P2.7;灭南北10位数

MOV A,B_BIT;将南北要显示的个位数送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;显示南北个位数 CLR P2.6 ACALL D1MS;延时1MS SETB P2.6;灭南北个位数

MOV A,C_BIT;将东西要显示的10位数送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;显示东西10位数 CLR P2.5 ACALL D1MS;延时1MS SETB P2.5;灭东西10位数

MOV A,D_BIT;将东西要显示的个位数送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;显示东西东西位数 CLR P2.4 ACALL D1MS;延时1MS SETB P2.4;灭东西个位数 DJNZ R1,DPLOP;循环扫描 DJNZ R0,DPL1 RET;等待1秒返回

D1MS: MOV R7,#250;1MS延时程序 DJNZ R7,$ RET；

1到10对应电路图数码管表

NUMT: DB 7EH,48H,67H,6BH,59H DB 3BH,3FH,68H,7FH,7BH

中英文摘要---目录---引言----研究现状---背景----思路---整体原理---部分电路介绍--程序介绍----总结---------------谢词==参考文献===附件 可以联系我，有程序。仿真，原理图，等

.南北方向绿灯和东西方向绿灯不能同时亮，如果同时亮，则立刻关闭信号灯系统，并报警。同理，东西向绿灯与南北向转弯灯也不能同时亮。

2.南北及南北转弯红灯亮并保持40秒，同时东西绿灯亮，但只保持35秒，到35秒时东西绿灯闪3次（每周期为1秒）后熄灭，继而东西黄灯亮，并保持2秒，到2秒后，东西黄灯灭，东西红灯亮，同时南北红灯熄灭和南北绿灯亮；南北转弯红灯继续亮着。

3.东西及南北转弯红灯亮并保持30秒，同时南北绿灯亮，但只保持25秒，到25秒时南北绿灯闪亮3次（每周期1秒）后熄灭，继而南北黄灯亮，并保持2秒，到2秒后，南北黄灯灭，南北红灯亮，同时南北向转弯红灯灭，绿灯亮。

4.南北向转弯绿灯亮25秒，同时南北向和东西向红灯亮并保持25秒，待南北向转弯绿灯亮25秒后，红灯亮起，东西向红灯灭，绿灯亮，并保持35秒，南北向红灯继续亮着，后接2.中继续循环。

5.各灯能手动控制也能自动转换，并且能周而复始的进行工作。绪论

1.1 道路交通控制的发展背景

随着经济发展，城市化速度加快，机动车辆占有量急剧增加，由此引发出日益严重的交通问题：交通拥挤甚至堵塞，交通事故频繁，空气和噪声污染严重，公共运输系统效率下降等。解决这一问题通常有两种办法，一种是修路造桥，这对道路交通状况的改善是一种最直接的办法，但它需要巨额的投资，且在城市中心区受拆迁的限制，很难实施．另一种是在现有的道路交通条件下，实施交通控制和管理，充分发挥现有道路的通行能力，大量事实已经证明这种方法的有效性。

通常，一个经验丰富的交通警察能在极短的时间内把一个交叉路口的交通阻塞缓解或解除，但他的作用范围往往局限于单个交叉路口。而现代的道路交通非常复杂，常常是几个或几十个甚至是成百上千个路口互相关联，在这种情况下，任何一个经验丰富的交通警察都无能为力了．因此，人们越来越关注把先进的科学技术用于交通管理，从而促进了交通自动控制技术的不断发展。

1.2 道路交通控制的目的和作用

道路交通控制的目的可定义为：在确定的行政规定约束下，采用合适的营运 方法来确保公共和私人运输方式具有最佳的交通运行状态。围绕这一目的研制出的道路交通控制系统，把受控对象看成一个整体，采用对交通流科学地时间分割的方法，最大限度地保证交通流运动的连续性，使受控区域的交通流减少冲突，同时平稳地、有规则地运动。道路交通控制的作用主要表现为以下几个方面：

（1）改善交通秩序，增加交通安全。

（2）减少交通延误，提高经济效益。

（3）降低污染程度，保护生态环境。（4）节省能源和土地消耗。

1.3 我国城市交通特点分析

人、车、路是构成城市交通的三大要素，要探讨我国城市交通特点，必须从分析这三大要素的基本特点着手。

1.3.1 人的交通素质

人是交通的主体，与世界发达国家相比，我国人的社会交通意识还没有真正形成，少数领导部门交通观念淡薄，对城市交通建设在国民经济建设中的重要性认识不足，交通政策时有失误。机动车驾驶员文化水平低，又缺乏系统训练，尤其缺乏心理素质，感知能力和判断能力的培养，因而，对人，车的运动特征不能很好掌握。行人与非机动车驾驶员普遍不懂，甚至漠视交通法规。交通管理人员交通工程和心理学知识贫乏，感知，分析交通信息和处理特发性事件的能力不强。总的来看，我国人的交通素质距离现代化城市交通要求还相差甚远，而交通与人密切相关，城市交通中出现的问题几乎都离不开人的因素，因此，想方设法提高全社会的文化素质，健全交通法规，加强交通宣传教育，增强人的社会交通意识，培养良好的交通习惯，使参与交通的每个人都认识到交通的重要性，自觉顺应交通规律，是建立我国城市交通控制系统，使之有效运行的前提条件。

1.3.2 城市道路状况

路是交通的物质基础，有路才能通车，行人。我国是一个文明古国，许多城市已有上千年的历史，城市布局和道路结构是在漫长的历史进程中逐步形成的，近几年虽然作了些改建和扩建，但毕竟还难以冲破原来的基本格局。我国城市道路普遍存在的弊端是：

（1）路网密度低

（2）交通干道少

（3）路口平面交叉

1.3.3 我国城市交通的特殊性

道路状况与车辆状况的综合作用形成了我国城市交通的特殊性，主要表现是：

城市路网稀，干道少，间距大，市区人口稠密，出行需求集中，迫使车辆集中于少数干道上行驶。至于中小城市，干道特征更为明显，往往只有一两条干道贯穿全市，而其他支路上交通量极小。从流量变化情况来看，除外围过境干道外，都是有一定规律的，高峰小时基本上都集中在几个时段内。

我国城市机动车车种繁杂，从50年代的老式车到80年代的新型车，从大货车到小轿车 30 都在一个平面上行驶，不少城市拖拉机还是一种主要运输工具，前面一辆旧车挡道，尾随的新型车只能跟着爬行，过交叉口时经常出现启动慢的车挡住启动快的车，使交通工程师精心设计的交通配时方案不能很好发挥效益。

1.4 我国城市交通控制策略探讨

本着不盲目照搬现成系统的经验，或一味追求控制策略与原理的新颖性，而是根据我国城市交通的实际情况，从简从易，逐步完善的原则，我国城市交通控制策略宜采取：

（1）根据干道特征明显的特点，系统以线控制为主。

（2）根据干线上交通流有规律可循的特点，系统以定时控制为主。

（3）根据车种混杂和路网稀，路口间距相差悬殊，难以建立精确交通预测模型的特点，系统应加强路口应变能力，强化感应控制功能。

（4）根据机非混合交通特点，系统要处理好自行车交通，常用的方法有： 1）实现自行车与机动车的分离

自行车与机动车的突出矛盾在于混行，要在我国现有道路基础上，开辟出规模庞大的自行车道路网是不现实的，但各城市确有许多小街小巷可利用，对它们进行合理规划，造成自行车专用道，消除或减少自行车与机动车的相互干扰是可能的。

2）增设左转相位

对机动车干扰最大的是 左 转自行车，在自行车高峰时，对左 转自行车流较大的路口增设 左 转相位，时间不需很长便可利用自行车启动，疏散快的特点，使左转自行车基本通过。

3）控制信号分时使用

自行车与机动车高峰出现时间是交错的，在自行车高峰期间，自行车是构成交通流的主体，系统进行信号配时优化时，可优先考虑自行车。

（5）可能的系统结构

确定系统的硬件结构主要是依据系统控制策略要求，系统成本分析和城市的财政承受能力，同时也要受到系统管理维护人员技术水平的制约。纵合考虑，我国城市采用两级控制结构为宜，即由中心计算机和终端——交通信号控制器组成，信号配时方案存于终端中，终端将处理好的检测器数据和交叉口工作状态数据定时传送至中心计算机，中心计算机经优化计算后给出下一个配时方案指令，由交通信号控制器执行。这种结构形式的突出优点是：

1）减少数据传输量，控制中心与终端间只需低容量传输系统即可有效地进行数据通信。

2）主要控制和处理功能由终端——交通信号控制器完成，大大减轻了中心计算机的负担，只要配置功能稍强的微机系统即可建成一个相当规模的控制系统。

按上述设想建立起来的将是一个旨在解决机非混合交通问题，以线控制为主，方案选择型实时自适应城市交通控制系统。

（6）可能出现的动向

1）系统功能的缩小

我国建制市370多个，绝大多数还难以投入足够的资金建立一个功能齐备的控制系统，从几个引进系统的实施情况来看，并不需要，实际上也没有用到这些系统的全部功能，因此，系统发展的一个可能趋势是系统功能的缩小，国外也提出了基本系统的概念，基本系统不以交通应答作为基本设计依据，只是按照一天内划分的时段或根据控制中心的人工干预执行简单的时间表，因而不需车辆检测器和大量的数据处理。功能缩小后的系统不需配置动态地图显示板等外围设备，便于控制中心主机微机化，耗资少，使用方便，对我国大中城市有很吸引力。

2）交通信号控制器微机化、系列化

我国有2000多个县，每个县都有几个城镇，计算机区域控制目前对这些小城市来说是不现实的，以微机为基础的交通信号控制器功能灵活，便于实现无电缆协调控制，必将成为小城市交通控制的主体。大中小城市对信号控制器的使用要求不同，对交通信号控制器的微机化，系列化势在必行。

本论文正是以此为出发点，对单片机控制的交通信号灯模型作了较详尽的介绍。