第一篇：智能交通信号灯系统设计
目 录
摘 要.....................................................................1 第一章引言................................................................2 第一节 本课题的意义...................................................2 第二节 国内外发展状况.................................................2 第三节 系统设计的特点.................................................4 第二章 系统硬件设计......................................................4 第一节 系统总体设计目标...............................................4 第二节 系统框图及系统工作原理.........................................5 第三节 单片机--AT89C51芯片............................................6 第四节 键盘控制电路..................................................9 第五节 车辆检测电路..................................................11 第六节 路口交通灯电路................................................15 第七节 数码管显示电路................................................17 第八节 电源电路......................................................17 第三章 控制系统的软件设计................................................18 第一节 设计思路......................................................18 第二节 计数器延时分析................................................19 第三节 软件设计主流程图及程序分析....................................19 第四节 一道有车一道无车的中断服务子程序流程图及程序分析..............21 第五节 键盘处理子程序流程图..........................................23 第六节 读ADC0809通道转换数子程序流程图..............................23 结 束 语.................................................................25 谢 辞.................................................................25 参 考 文 献..............................................................26 附
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智能交通信号灯系统设计
摘 要
本文先阐述了国内外交通信号灯的发展史，分析国外智能交通信号灯的优缺点，进而介绍了本文基于单片机的交通信号智能控制系统，此系统可实现红、绿、黄灯的定时控制，具有时间显示功能，便于行人和车辆通行。还利用按键控制，可完成时间设定本系统应用单片机实现交通信号智能控制系统具有很强的实用性。该系统采用车流量检测电路实现交通灯亮灭持续时间的自适应控制, 并与单片机进行通信，系统根据检测的实际情况切换到利于车辆运行的状态，实现交通信号等的智能调控。本设计通过单片机控制，因此具有安装灵活，设置方便，模块化、结构化的优点，使其具有良好的可扩展性，系统运行安全、稳定，效率高从而能减少交通拥挤状况，有利于交通的畅通运行。
关键词：智能交通信号灯；单片机；控制；车辆
Summary This article first describes the history of traffic lights at home and abroad, analyze the advantages and disadvantages of foreign intelligent traffic lights, and then introduced this microcontroller-based intelligent traffic signal control system, this system can be red, green, yellow light timing control, with time display for easy pedestrian and vehicle traffic.Also used the button control, set the system to be completed by the time the application MCU intelligent traffic signal control system has a strong practical.The systems uses traffic flowdetection circuit traffic lights off the duration of the adaptive control, and communicate with the microcontroller, the system under test switch to the actual situation is conducive to the state vehicle operation, traffic signals, etc.to achieve intelligent control.This design single-chip control, it has the installation flexibility and easy set up, modular, structured advantages, it has a good scalability, the system is running security, stability, high efficiency and thus reduce traffic congestion conditions are conducive to traffic smooth running Keywords: intelligent traffic lights;chip;control;vehicles 1
第一章 引 言
第一节 本课题的意义
城市交通控制系统主要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，它已经成为现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。因此，如何利用先进的信息技术改造城市交通系统已成为城市交通管理者的共识。
高效的交通灯智能控制系统是解决城市交通问题的关键。随着经济的快速发展，城市中的车辆逐渐增多，交通拥挤和堵塞现象日趋严重，引起交通事故频发、环境污染加剧等一系列问题。本设计采用单片机控制，实现交通信号灯的智能控制。系统根据东西和南北两个方向的车辆情况，自动进行定时控制和智能控制方式的切换，当某一方向没有车辆时，系统会自动切换使另一方向车辆通行。当两个方向都有车辆时，按照定时控制方式通行。本设计与普通的交通信号控制系统相比，其优点是可根据路口情况的不同，对交通灯进行差异化控制，从而达到使道路更为通畅的目的，最大限度的缓解交通拥挤情况。
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。
第二节 国内外发展状况
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。国外现状：
一、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。
二、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。
三、国内城市交通控制系统研究状况[1]：
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。这些信号系统虽然取得了较好的效果，但我国实际情况决定了需要对这些系统进行改进[5]。
(一)需要完善信号控制。现有的单点信号控制系统一般只能实现两相位控制，存在一定的局限性。而实际中，如果根据交叉路口的情况，适当采用多相位控制、变相序控制，可减少交叉路口的交通冲突，提高交通的安全性。
(二)需要合理解决混合交通流问题。现有信号控制系统对自行车流大多是与机动车同时开始，容易造成交通流冲突。因此，需要设计一种信号系统能对各个相位包括对自行车流单独进行控制。
(三)实现区域网络协调控制[2]。目前，虽然在我国的几个大城市，引进或研制了具有区域控制功能的集中式计算机控制系统，但对于中小城市来说，建立这样庞大的系统一方面代价高昂，另一方面实际利用效率不高。为了解决这一情况，在国内的中小城市应大量推广小型区域网络协调控制信号系统。
(四)对于小型的路口，应研制并设计能够对交通流量进行监测得交通信号灯系统，这样有利于交通的畅通运行。
第三节 系统设计的特点
本系统采用单片机控制，实现交通信号灯的智能控制。系统根据东西和南北两个方向的车辆情况，自动进行定时控制和智能控制方式的切换，当某一方向没有车辆时，系统会自动切换使另一方向车辆通行。当两个方向都有车辆时，按照定时控制方式通行。设计硬件系统和编制软件程序。
本文设计一种新型交通信号灯控制系统，就是一种可应用于智能交通系统的交通信号控制子系统。与传统的交通信号机相比，该控制系统有很强的控制能力及良好的控制接口，并且安装灵活，设置方便，模块化、结构化的设计使其具有良好的可扩展性，系统运行安全、稳定，效率高。
第二章 系统硬件设计
第一节 系统总体设计目标
（1）当A、B道都有车时，A、B道（A、B道交叉组成十字路口，A是主道，B是支道）轮流放行，A道放行60秒，（两个数码管从60秒开始倒数，其中5秒用于警告），B道放行30秒（两个数码管从30秒开始倒数，其中5秒用于警告）。
（2）当A道有车、B道无车时，使A道绿灯亮，B道红灯亮，A道绿灯亮的时间可根据实际的车流量来进行设定和调节；当B道有车、A道无车时，使B道绿灯亮，A道红灯亮，B道绿灯亮的时间可根据实际的车流量来进行设定和调节。
（3）在上述一道有车，一道无车的情况中，若无车的道路来了车辆，此时有两种情况：当原来有车的车辆运行时间小于当两道都有车时的定时时间时，系统会继续让原来有车的车道上的车辆继续行驶，到了定时时间，切换到两道都有车时的运行状态：当原来有车的车辆运行时间大于当两道都有车时的定时时间时，系统会直接切换到当两道都有车时运行状态。
（4）利用按键控制，可直接完成东西南北方向的方向选择、时间设定、系统复位、灯颜色的选择，方便控制。
（5）本系统可实现倒计时[6]显示，方便行人和车辆的顺利通行。
第二节 系统框图及系统工作原理
一、系统框图
交通信号灯控制系统模块[3]硬件系统框图如图2.1所示
电源稳压模块键盘控制模块单片机车辆检测模块驱动模块路口交通灯模块显示模块
图2.1 交通信号灯控制系统模块硬件系统框图
系统各组成部分说明如下:(1)单片机模块 本系统采用AT89C51作为主控电路的主要元件。
(2)电源稳压模块 本系统专门设计了电源稳压模块，为电路系统提供稳定平滑的5V电压。
(3)键盘控制模块 利用按键控制，可直接完成时间设定，灯颜色设定，方便控制。(4)驱动模块 用来做功率驱动，提高控制信号的驱动能力，驱动LED模拟灯组。(5)路口交通灯模块 采用红、绿、黄发光二极管实时模拟被控制的路口交通灯。(6)车辆检测模块 应用电感式接近传感器实现对过路车辆的检测，并与单片机进行通信，实现信号的传递。
(7)显示模块 本系统应用数码管可实现倒计时显示，方便行人和车辆的顺利通行。
二、系统工作原理
(1)开关键盘输入交通灯初始时间，通过AT89C51单片机P1输入到系统。(2)由AT89C51单片机的定时器每秒钟通过P1口送信息，显示红、绿、黄灯的灯亮情况，由P0口显示每个灯的燃亮时间。
(3)AT89C51各个信号灯亮起时间通过键盘来进行设定和调节。
(4)通过AT89C51单片机的P30位来控制系统是工作或设置初值，当为0就对系统进行初始化，为1系统就开始工作。
(5)通过电感式接近传感器检测A道和B道的车辆情况，一道有车而另一道无车时，采用外部中断1方式进入与其相适应的中断服务程序，并设置该中断为低 优先级中断。
使有车车道放行。
第三节 单片机--AT89C51芯片
一、单片机简介
单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。
通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件:中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。
单片机经过发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引脚的多功能化，以及低电压低功耗。
本系统主控电路的主要元件应用的是AT89C51[4]。AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。
二、AT89C51芯片说明
AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。管脚说明： VCC：供电电压。GND：接地。
P0口：为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门流。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：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：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：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。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD(串行输出口）P3.2 /INT0(外部中断0)P3.3 /INT1(外部中断1)P3.4 T0(记时器0外部输入)P3.5 T1(记时器1外部输入)P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
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。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值期间，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。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2:来自反向振荡器的输出。
其引脚图如图2.2所示:
图2.2 AT89C51引脚图
AT89C51的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，上电自动复位、手动复位电路分别如图2.3、图2.4所示，内部时钟方式和外部时钟方式分别如图2.5、2.6所示。此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。
图2.3 上电自动复位 图2.4 手动复位电路
图2.5 内部时钟方式 图2.6外部时钟方式
第四节 键盘控制电路
一、键盘控制电路工作过程
键盘工作过程为：单片机从8155的PA口送出全0，然后从8155的PC口读人数据，当PCO—PC3不为全0时，表明有键按下。然后逐行从PAO一P7送0，再从PC口读入数据，最终确定按键位置和键值。此后，转人相应的按键处理程序，修改定时数据区内容。本系统中共使用了9个键：
方向选择键:1键按下选择东西方向，2键按下选择南北方向。灯颜色选择键:3键按下红灯亮，4键按下黄灯亮，5键按下绿灯亮。时间增加1秒键:6键按下时间增加1秒。时间减少1秒键:7键按下时间增加1秒。
红灯长亮键:8键按下东西方向红灯长亮，9键按下南北方向红灯长亮。
二、8155芯片说明
8155有40个引脚，采用双列直插封装，其引脚图如下图2.7所示。
图2.7 8155引脚图
在此对8155的引脚分类说明如下:(1)地址/数据线AD0~AD7（8条）:是低8位地址线和数据线的共用输入总线，常和51单片机的P0口相连，用于分时传送地址数据信息，当ALE=1时，传送的是地址。(2)I/O口总线（22条）:PA0~PA7、PB0~PB7分别为A、B口线，用于和外设之间传递数据；PC0~PC5为C端口线，既可与外设传送数据，也可以作为A、B口的控制联络线。(3)控制总线（8条）: RESET:复位线，通常与单片机的复位端相连，复位后，8155的3个端口都为输入方式。WR, RD:读/写线，控制8155的读、写操作。
ALE:地址锁存线，高电平有效。它常和单片机的ALE端相连，在ALE的下降沿将单片机P0口输出的低8位地址信息锁存到8155内部的地址锁存器中。因此，单片机的P0口和8155连接时，无需外接锁存器。CS:片选线，低电平有效。
IO/M:RAM或I/O口的选择线。当=0时，选中8155的256 B RAM，当=1时，选中8155片内3个I/O端口以及命令/状态寄存器和定时/计数器。
TIMERIN、TIMEROUT:定时/计数器的脉冲输入、输出线。TIMERIN是脉冲输入线，其输入脉冲对8155内部的14位定时/计数器减1；为输出线，当计数器计满回0时，8155从该线输出脉冲或方波，波形形状由计数器的工作方式决定。作片外RAM使用: 当CE=0，IO/M=0时，8155只能做片外RAM使用，共256 B。其寻址范围由AD0~AD7的
接法决定，这和前面讲到的片外RAM扩展时讨论的完全相同。当系统同时扩展片外RAM芯片时，要注意二者的统一编址。对这256 B RAM的操作使用片外RAM的读/写指令“MOVX”。作扩展I/O用: 当 CE=0，IO/M=1时，此时可以对8155片内3个I/O端口以及命令/状态寄存器和定时/计数器进行操作。与I/O端口和计数器使用有关的内部寄存器共有6个，需要三位地址来区分。
三、74LS373芯片说明
74LS373芯片是一种带三态门的8D锁存器。其中:1D-8D为8个输入端，1Q-8Q为8个输出端。
LE为数据打入端:当LE为“1”时，锁存器输出状态同输入状态；当LE由“1”变“0”时，数据打入锁存器。
OE为输出允许端。其管脚示意图如下图2.8所示:
图 2.8 74LS373引脚图
第五节 车辆检测电路
一、电感式接近传感器[7]的工作原理
接近传感器是一种具有感知物体接近能力的器件。它利用位移传感器对所接近物体具有的敏感特性达到识别物体接近并输出开关信号的目的，因此，通常又把接近传感器称为接近开关。
电感式接近传感器由高频振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路及输出电路组成。检测用敏感元件为检测线圈，它是振荡电路的一个组成部分，在检测线圈的工作面上存在一个交变磁场，当金属物体（车辆）接近检测线圈时，金属物体就会产生涡流而吸收振荡能量，使振荡减弱以至停振。振荡与停振这两种状态经检测电路转换成开关信号输出。
电感式接近传感器专门用于检测金属物体。电感式接近传感器本质上由振荡器组成，线圈组成了检测面，交变磁场在线圈周围产生。当一个金属物体处于传感器产生的磁场内，感应电流形成一个附加磁场，阻止线圈磁场交变，振荡停止。这引起输出驱动器动作，按传感器类型，产生一个常开(NO)或常闭(NC)的输出信号。
电感式接近传感器可以在不接触金属物体的情况下进行检测。它们的应用范围很广泛，包括: 机器零件的监控(凸轮、停止，等等。)、监控金属物体移动、计数等等。
二、电感式接近传感器的电路组成
电感式接近传感器的电路组成如图2.9所示:
图2.9 电感式接近传感器的电路组成
三、电感式接近传感器检测车辆的工作原理示意图
电感式接近传感器检测车辆的工作原理示意图如图2.10所示:
图2.10车辆存在与监测电路原理框图
四、感应检测的优点
（1）不需要直接接触被检测物体，因此可防止磨损并且可以检测易碎和刚被涂色的对象。
（2）工作效率高、快速响应。
（3）具有较强的耐工业环境性能(坚固的产品完全封装在树脂中)。
（4）固态技术:没有活动部分，因此传感器的使用寿命与操作循环次数无关。
五、ADC0809芯片说明
ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模-数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。1.主要特性
1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。2）具有转换起、停控制端。3）转换时间为100μs 4）单个+5V电源供电
5）模拟输入电压范围0~+5V，不需零点和满刻度校准。6）工作温度范围为-40~+85摄氏度 7）低功耗，约15mW。2.内部结构
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D/A转换器、逐次逼近3.外部特性（引脚功能）
ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装。下面说明各引脚功能。IN0~IN7:8路模拟量输入端。2-1~2-8:8位数字量输出端。
ADDA、ADDB、ADDC:3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路 ALE:地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
START: A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。
EOC: A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。
OE:数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
CLK:时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。
REF（+）、REF（-）:基准电压。
Vcc:电源，单一+5V。GND:地。
其管脚图如图2.11所示:
VCCIN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7EOCADDAADDBADDCALEREF(+)REF(-)OESTARTCLOCK2-12-22-32-42-52-62-72-8ADC08009图2.11 ADC0809管脚图
六、车辆检测电路图
车辆检测电路图如图2.12所示
图2.12 车辆检测电路图
第六节 路口交通灯电路
一、发光二极管的选择
发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。
它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能，常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
发光二极管可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。本设计采用的是普通单色发光二极管，选用的型号是2EF系列。
普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点，可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件，使用时需串接合适的限流电阻。
二、三极管的选择
三极管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的电信换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量电流放大系数β。当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极很大的变化，这就是三极管的放大作用。本设计正是应用了三极管的放大作用功能。
三极管的电路符号有两种:有一个箭头的电极是发射极，箭头朝外的是NPN型三极管，而箭头朝内的是PNP型。实际上箭头所指的方向是电流的方向。本设计采用的是PNP型的晶体三极管。
三、各口线控制功能及相应控制码表
各口线控制功能及相应控制码如下表2.1所示。
表 2.1 各口线控制功能及相应控制码表
四、路口交通灯的电路组成
本系统利用12MHZ晶振和两个瓷片电容并联为AT89C51单片机提供工作频率，用20只发光二极管模拟交通信号灯，以AT89C51单片机的P1口控制20只发光二极管。在P1口与二极管之间采用PNP三极管作推动管，口线输出高电平则“信号灯”熄，口线输出低电平则“信号灯”亮。路口交通灯的电路组成如图2.13所示:
图2.13 路口交通灯的电路组成
第七节 数码管显示电路
一、数码管的选择 型号:2481AS 极性:共阴
尺寸:32.2mm(L)*10.2mm(H)发光颜色:红色 亮度:高亮
工作电压:3-3.6（小数点位2.6伏）工作电流:20mA
二、数码管的电路组成
数码管模拟交通灯上的数字显示板，数码管由8155[11]的PB（PB0-PB7）口控制。
第八节 电源电路
一、电源电路工作原理
从接口J1输入的9V左右的交流电压，经全波整流电桥DB整流后，得到一幅值为
[8]0-8V左右的波动直流。这一波动的直流经C1、C2、C3滤波后，得到较平稳的直流，再经 LM7805稳压为+5V，C4再次滤波后，得到稳定的+5V直流电流，为系统无线电接收发模块和解码芯片PT2272路供电。Q1为继电器驱动管，当其基极接收到解码芯片的高电平时，继电器吸合，K1接通，电压经7805稳压后为AT89C51开机供电。
二、主要元器件介绍
DB为全波整流电桥，其内部结构如图2.14所示:
图2.14 全波整流电桥内部结构
其工作原理如下: 电桥1、3端接交流电源，2、4为支直流输出端。当某一时刻，交瞬时值为上+下-（即1端为+，3端为-），电流从1端输入，经1、2间的二极管到2端，再经2、4端的负载流到4端，然后经3、4间的二极管流回交流负端，同理，电流从3端流入，从1端流回负端。
三、电源电路图
无论是AT89C51单片机工作电源、二极管还是数码管的驱动，都要用到+5V的直流电源，所以，一个稳定的、持续的+5V直流电源对本系统十分重要。本系统运用桥式整流电路，将交流转换为直流，为各部分电路提供恒定的+5V直流。模拟部分和数字部分分别采用一个独立的稳压管供电，保证电路的稳定性和抗干扰，其电路如图2.15所示。
图2.15 电源电路
第三章 控制系统的软件设计
第一节 设计思路
（1）正常情况下运行主程序，采用0.5秒延时子程序的反复调用来实现各种定时时间。（2）一道有车而另一道无车时，采用外部中断1方式进入与其相适应的中断服务程序，并设置该中断为低 优先级中断。
第二节 计数器延时分析
一、每秒钟的设定
延时方法可以有两种一种是利用AT89C51内部定时器才生溢出中断来确定1秒的时间，另一种是采用软延时的方法。
二、计数器初值计算
定时器工作时必须给计数器送计数器初值，这个值是送到TH和TL中的。他是以加法记数的，并能从全1到全0时自动产生溢出中断请求。因此，我们可以把计数器记满为零所需的计数值设定为C和计数初值设定为TC 可得到如下计算通式: TC=M-C [12] 式中，M为计数器摸值，该值和计数器工作方式有关。在方式0时M为213 ；在方式1时M的值为216；在方式2和3为28
三、计算公式
T=（M-TC）T计数 或TC=M-T/T计数
T计数是单片机时钟周期TCLK的12倍；TC为定时初值 如单片机的主脉冲频率为TCLK 12MHZ，经过12分频 方式0[13]
TMAX=213*1微秒=8.192毫秒 方式1 TMAX=216*1微秒=65.536毫秒
显然1秒钟已经超过了计数器的最大定时间，所以我们只有采用定时器和软件相结合的办法才能解决这个问题。
四、1秒的方法[10]
我们采用在主程序中设定一个初值为20的软件计数器和使T0定时50毫秒。这样每当T0到50毫秒时CPU就响应它的溢出中断请求，进入他的中断服务子程序。在中断服务子程序中，CPU先使软件计数器减1，然后判断它是否为零。为零表示1秒已到可以返回到输出时间显示程序。
[9]
第三节 软件设计主流程图及程序分析
一、主程序流程图 主程序流程图如图3.1所示
开始初始化A绿灯、A右拐灯亮，B红灯亮，数码管倒数57sA绿灯、A右拐灯闪烁3sA黄灯亮、B红灯亮，数码管倒数2sA红灯、A左拐灯亮，B红灯亮，数码管倒数57s A左拐灯,B红灯闪烁3s A红灯亮，B右拐，B绿灯亮，数码管倒数27s B右拐灯,B绿灯闪烁3s B黄灯亮、A红灯亮，数码管倒数2s B红灯、B左拐灯亮，A红灯亮，数码管倒数27s B左拐灯闪烁3s
图3.1主程序流程图
二、主程序分析
定时器需定时50毫秒，故T0工作于方式。初值: TC=M-T/T计数 =216-50ms/1us=15536=3CBOH ORG 1000H START: MOV TMOD, #01H;令T0为定时器方式1 MOV TH0, #3CH;装入定时器初值
MOV TL0, #BOH;
MOV IE, #82H;开T0中断
SEBT TR0 ；启动T0计数器
MOV RO, #14H;软件计数器赋初值
LOOP: SJMP
$ ；等待中断
三、软件延时程序分析
MCS-51的工作频率为2-12MHZ，我们选用的AT89C51单片机的工作频率为6MHZ。机器周期与主频有关，机器周期是主频的12倍，所以一个机器周期的时间为12*（1/6M）=2us[11]。我们可以知道具体每条指令的周期数，这样我们就可以通过指令的执行条数来确定1秒的时间。具体的延时程序分析: DELAY：MOV R4,#08H
延时1秒子程序
DE2：LCALL DELAY1
DJNZ R4,DE2
RET
DELAY1：MOV R6,#0
延时125ms 子程序
MOV R5,#0 DE1：
DJNZ R5,$
DJNZ R6,DE1
RET
MOV RN，#DATA
字节数数为2 ,机器周期数为1,所以此指令的执行时间为2ms DELAY1 为一个双重循坏 循环次数为256*256=65536[14] 所以 延时时间=65536*2=131072us 约为125us DELAY R4设置的初值为8,主延时程序循环8次，所以125us*8= 1秒 由于单片机的运行速度很快其他的指令执行时间可以忽略不计。
第四节 一道有车一道无车的中断服务子程序流程图及程序分析一、一道有车一道无车的中断服务子程序流程图
图3.2 一道有车一道无车的中断服务子程序流程图
二、中断服务子程序分析
ORG
000BH
AJMP BRTO
ORG 00BH
BRTO:DJNZ R0，NEXT
AJMP
TIME;
跳转到时间及信号灯显示子程序
DJNZ:MOV R0，#14H，恢复R0值
MOV TH0，#3CH
;重装入定时器初值
MOV TL0，#BOH;
MOV IE，#82H
RET1
END
第五节 键盘处理子程序流程图
键盘处理子程序流程图如图3.3所示
是否按键是否返回键值否返回是1# 键?否选择东西方向2# 键?是否选择南北方向3# 键?是否红灯亮4# 键?是否黄灯亮5# 键?是否是绿灯亮6# 键?否是7# 键?否是时间增1s时间减1s8# 键?否9# 键否东西方向红灯长亮南北方向红灯长亮返回 图3.3 按键处理子程序流程图
第六节 读ADC0809通道转换数子程序流程图
读ADC0809[15]通道转换数子程序就是启动ADC0809并且将转换后的数读入相应的缓冲区(即76H~79H)中。具体操作是首先将读数状态地址(即ADC0809通道地址
0000H~O003H)低位送入R6中，存数状态地址(即76H~79H)送入指针RO中，再读ADC0809通道的数将它存入相应的寄存器中。再判断读数状态地址低位是否到达03H，若到达就置读数状态地址低位为OOH，存数状态地址76H，否则就将读数状态地址和存数状态地址分别加一，然后再次启动ADC0809转换。读ADC0809通道转换数子程序流程图如图3.4所示。
图 3.4 读ADC0809通道转换数子程序流程图
结 束 语
本文介绍了基于AT89C51单片机的交通信号智能控制系统。应用单片机实现交通信号智能控制系统具有很强的实用性。系统硬件具有外围器件少、电路简单、成本低等优点。整个系统具有良好的可扩展性。实现了交通信号系统的智能控制。该系统还具有先进的体系结构，极高的可靠性，良好环境的适应性，容易安装、调试、维护并且节约投资，具有良好的应用前景。
本系统可实现红、绿、黄灯的定时控制，具有时间显示功能，便于行人和车辆通行。还可利用按键控制，可完成时间设定。
本文的创新点是:系统整体设计为单片机控制的独立模块，通过电感式接近传感器来对车辆的流量进行采集,检测道路车辆情况，该系统采用车流量检测电路实现交通灯亮灭持续时间的自适应控制, 并与单片机进行通信，系统根据检测的实际情况切换到利于车辆运行的状态，实现交通信号等的智能调控。较好地解决了当前多数交通灯控制系统存在的不能根据道路上车流量的情况自适应调节的缺点。减少交通拥挤状况，有利于交通的畅通运行。
谢 辞
这次毕业设计得到了王绍成老师和同学的帮助。从选题到设计，我在王老师的细心指导下，查阅了大量的参考资料，学习到了很多知识。王老师在我做毕业设计时及时提出一些建议并指导我改正这些错误，使我在设计过程中获得了丰富的知识，开阔了视野，培养了我的思考能力，提升了个人解决问题的能力，使自身的素质有了极大的提高。
通过这次毕业设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统地锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，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，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。
另外，感谢校方给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课题，能够更多学习一些实践应用知识，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。
最后，感谢在这次毕业设计中所有给予过我帮助的人，感谢老师和同学对我的关心和照顾谨向审评本文的老师致意！
参 考 文 献
[1] 胡润州.我国智能交通主要问题分析中国公共安全:智能交通，2007(11):30~35 [2] 李哲.基于图像检测的交通信号机技术研究.西安:西北工业大学，2005:2~6 [3] 赵凯.城市智能交通信号控制系统.西安:西北工业大学，2001:21~29 [4] 徐继峰.智能交通信号控制系统的设计与研究.北京:北京工商大学，2006:1~6 [5] 吕娟，马成刚.城市交通信号控制系统现状及发展透视.江苏:交通科技，2009(4): 24~26 [6] 刘学军，李树彬，林勇，李建新.城市智能交通信号控制系统的研究概况山东科学，2008,21(4):36~40 [7] 韩洁琼.基于单片机的智能交通控制系统的设计.工业控制计算机,2010,(2)[8] 汤志康.城市交通信号控制系统微观仿真研究电脑与信息技术.电脑与信息技术，2009(2):30~33 [9]刘斌,熊光洁,吴雪,刘美莲.基于单片机无线通信的应急交通控制研究.微计算机信息,2009,(8)[10]王冬梅,张建秋,路敬祎.基于单片机的交通灯控制系统设计与实现.佳木斯大学学报,2009,(1)[11]许文君,达新宇.一种车流量自适应交通灯控制系统的实现.仪器仪表用户, 2009,(4)[12]陈春华,李青,孔祥川.智能交通灯控制系统.科学大众, 2008,(11)[13] Lu Cong lin，Wei Wu，Tan Yue jin.Traffic variable estimation and traffic signal control based on soft computation Intelligent Transportation Systems[C]∥Proceedings-7th International IEEE Conference on Intelligent Transportation Systems，2004:1045~1050 [14] Hong bin Yin, S.C.Wong, Jian min Xu and C.K.Wong.Urban traffic flow prediction using a fuzzy-neural approach, Transportation Research Part C: Emerging Technologies Volume 10, Issue 2, April 2002, Pages 85-98
[15]Zhang Ben niu , Zhang Jun qian, Zhang Kai hong and Zhou Zhi xiang.A non-contact proximity sensor with low frequency electromagnetic field, Sensors and Actuators A: Physical Volume 135, Issue 1, 30 March 2007, Pages 162-168 Special Issue of The Micromechanics section of Sensors and Actuators(SAMM, based on contributions revised from the Technical Digest of the IEEE 19th International conference on Micro Electro Mechanical Systems(MEMS 2006), 19th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems(MEMS-2006)
附 录
主程序: ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP AA0 ORG 0013H AJMP AA1 ORG 0100H MAIN:SETB PX0 MOV TCON,#00H MOV TMOD,#10H MOV IE,#85H DISP:MOV 20H,#60;倒计时初值送计数储存区 MOV P1,#0F3H;A绿,B红
MOV R2,#02H;1秒计时循环次数送R2 DISP1:ACALL DELAY DJNZ R2,DISP1;1秒没到,继续延时 MOV R2,#02H DEC 20H;1秒到计数单元数减1 MOV A,20H CJNE A,#05H,DISP1;判断倒计5秒到否,没到继续循环 ACALL DISPY FY0:CPL P1.2;倒计5秒到时,A绿灯闪动3次 FT0:ACALL DELAY DJNZ R2,FT0 MOV R2,#02H DEC 20H MOV A,20H CJNE A,#02H,FY0;判断倒计2秒到否,没到返回 ACALL DISPY MOV P1,#0F5H;倒计2秒到时,A黄灯亮 FY1:ACALL DELAY DJNZ R2,FY1 MOV R2,#02H DEC 20H MOV A,20H CJNE A,#00H,FY1;判断倒计到0否,没到返回 ACALL DISPY MOV 20H,#30 MOV P1,#0DEH;倒计到0时,A红灯,B绿灯 DISP2:ACALL DELAY DJNZ R2,DISP2 27
MOV R2,#02H DEC 20H MOV A,20H CJNE A,#05H,DISP2 ACALL DISPY FY2:CPL P1.5 FT2:ACALL DELAY DJNZ R2,FT2 MOV R2,#02H DEC 20H MOV A,20H CJNE A,#02H,FY2 ACALL DISPY MOV P1,#0EEH FY3:ACALL DELAY DJNZ R2 ,FY3 MOV R2,#02H DEC 20H MOV A,20H CJNE A,#00H,FY3 ACALL DISPY AJMP DISP AA0:PUSH 02H;紧急情况,中断入口 PUSH 20H PUSH 04H PUSH P1 PUSH TH1 PUSH TL1 MOV P1,#0F6H MOV 20,#20H MOV R2,#02H DELAY0:ACALL DELAY DJNZ R2,DELAY0 MOV R2,#02H DEC 20H MOV A,20H CJNE A,#00H,DELAY0 ACALL DISPY POP TL1 POP TH1 POP 04H POP P1 POP 20H POP 02H 28
RETI;返回主程序 一道有车一道无车的中断服务子程序: AA1:CLR EA;一道有车,一道无车中断入口 PUSH 20H PUSH 02H PUSH P1 PUSH 04H PUSH TH1 PUSH TL1 SETB EA JNB P3.0,BP MOV P1,#0F3H SJMP DELAY1 BP:JNB P3.1 ,EXIT MOV P1,#0DEH DELAY1:MOV 20H,#05H MOV R2,#02H NEXT:ACALL DELAY DJNZ R2,NEXT MOV R2,#02H DEC 20H MOV A,20H CJNE A,#00H,NEXT ACALL DISPY EXIT:CLR EA POP TL1 POP TH1 POP 04H POP P1 POP 02H POP 20H SETB EA RETI;DISPY:MOV A,20H;MOV B,#100 DIV AB MOV A,#10 XCH A ,B DIV AB MOV 30H,B MOV 31H,A MOV R5,#0FEH MOV R1,#02H MOV R0,#30H 返回主程序 数码管显示部分 29
DISPY1:MOV A,@R0 MOV DPTR,#TAB MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A MOV A,R5 MOV P2,A DJNZ R6,$ DJNZ R6,$ RL A MOV R5,A INC R0 DJNZ R1,DISPY1 RET TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H DB 92H,82H,0F8H,80H,90H DELAY:MOV R4,#0AH;0.5秒延时子程序 MOV TH1,3CH MOV TL1,#0B0H SETB TR1 LP1:ACALL DISPY JBC TF1,LP2 SJMP LP1 LP2:MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H DJNZ R4,LP1 RET;返回主程序 END;程序结束 键盘处理子程序: KB:LEALL KEYIB，取键值 CJNE A，#01H，TWO INE 31H，处理1#键 SJMP BACK TWO :CJNE A，#02H，THR INC 32H，处理2#键 SJMP BACK THR:CJNE A，#03H，FOU INC 33H，处理3#建 SJMP BACK FOU:CJNE A，#04H,FIV DEC 31H，处理4#键 SJMP BACK FIV: CJNE A,#05H,SIX 30
DEC 32H，处理5#键 SLMP BACK SIX: CINE A,#06H,SEV DEC 33H，处理6#键 SJMP BACK SEV: CJNE A,#07H,EIG MOV 40H,#01H，处理7#键:置灯码，重装定时时间 MOV R0,#33H MOV R1,#43H MOV A,@R0 MOV @R1,A CLR 10H SJMP BACK EIG:CJNE A，#08H，NIN MOV 40H，#40H，处理8#键 MOV R0，#31H MOV R1，#41H MOV A，@R0 MOV @R1,A SETB 10H NIN:CJNE A，#08H，BACK MOV 40H，#40H，处理9#键 MOV R0，#31H MOV R1，#41H MOV A，@R0 MOV @R1,A SETB 10H BACK: RET KEYIB:SETB PSW.4，改变工作寄存器区 MOV A,#0FH MOV R1,#22H MOVX @R1,A HH: MOV R2,#0FEH MOV R3,#08H MOV R0,#00H LOP: MOV A,R2 MOV R1,#21H MOVX @R1,A，送扫描码 NOP R1 A MOV R2,A MOV R1,#23H MOVX A,@R1，读入PC口内容 CPL A 31
MOV R1,#5BH MOV @R1,A ANL A,#0FH
JNZ L1，有键按下转11 INC R0 DJNZ R3,LOP MOV A,#0D0H 11: CPL A JB ACC.0,12，非第一列转12 MOV A,#00H SJMP PP1 12: JB ACC.1,13，非第二列转13 MOV A,#10H SJMP PP1 13: JB ACC.2,14，非第三列转14 MOV A,#10H SJMP PP1 14: JB ACC.3,15 MOV A,#18H PP1: ADD A,R0，行值与列值相加 SJMP 16 15: JNB ACC.5,HH ANL A,#0F0H 16: CLR PSW.4 CJNE A,#10H,PP PP: JNC 17，控制键转17 17: RET 读ADC0809通道转换数子程序: ORG 0390H DSH: PUSH ACC，保护现场 PUSH R6，PUSH R0，PUSH DPH，PUSH DPL，MOV R6，67H，将读数状态地址低位送入R6中 MOV R0，68H，将写数状态地址送入R0中 MOV DPH，#00H，将读数状态地址送入DPTR中 MOV DPL，R6，MOVX A，@DPTR，读ADC0809转换通道中内容 MOV @RO，A，将读数结果送入写数状态地址中 CJNE R6，#03H，DSH1，判断读数状态地址低位是否为03H MOV R6，#OOH，是03H，将读数状态地址低位
MOV 68H，#76H，置OOH并置写数地址为低地址 AJMP DSH2，DSH1: INC R6，不为03H，将读数状态地址低位加一 INC 68H，将写数地址加一 DSH2: MOV 67H，R6，MOV DPL，R6，再次启动ADC0809转换器 MOVX @DPTR,A，POP DPL，恢复现场 POP DPH，POP R0 POP R6 POP ACC RET，，返回程序
第二篇：交通信号灯系统程序可分为以下几个模块
交通信号灯系统程序可分为以下几个模块
信号机主程序模块是整个系统的主要模块，它按优先级利用其它模块的执行结果，生成当前信号灯周期。
定时控制程序模块支持通过键盘输入固定的时间数值，改变当前所执行的信号灯周期，以人工经验与系统相结合，体现出人机交互能力。
车流调节程序模块是利用RFID技术识别交通路口附近的车流量，经由GA（遗传算法）并引入模糊逻辑理论[6]，对路口交通情况进行实时分析计算，依据结果对信号灯周期进行调整。本系统中，此模块也是最能体现智能化的部分。此外，通过RFID技术的扩展技术，即车辆自动识别管理（AVIM）系统，把车流信息与车辆信息监控管理中心连接起来，就可构成车辆信息管理平台。
定时调节程序模块是针对已经形成一定路况规律的路段而设置的。可以一次性预先设定每天不同时段对应不同的信号灯周期。比如，晚上车流量较少，可做定时调节将红绿灯改成闪烁的黄灯，当第二天指定时刻到来时，自动恢复红绿灯。
黄闪警告程序模块可以立刻中断所有的红绿灯，全部改成闪烁黄灯。主要是在车流量很小的时段使用，可以提高通行效率。
遥控强置程序模块是为交警现场指挥交通而设计的，只需用遥控器对红外接收端按下特定的按钮，就可以对现场的信号灯相位全部强制重置，特别适用于单向塞车车流的调节和像救护车救火车这样需要无障碍通行的交通工具快速通过路口。
联动处理程序模块是用来处理上位机（交警联动中心控制机）所发来的指令。信号灯联网以后，整个区域的交通路口就可以进行协调联动控制，如果一个路口发生拥堵，联动中心可以发来指令，适当延长相邻路口信号灯来车方向的通行时间，有效疏导交通。
“看门狗”程序模块在主程序运行异常时可产生的一个溢出信号，并通过引脚向处理器发送复位信号，使主程序重新开始运行。
系统检测及报警程序模块是应对信号灯故障而设置的，它根据返回的TTL电平信号作出判断，一旦发现问题，将把出错信息实时向上反映，为进一步的系统维护提供依据。
第三篇：交通信号灯电路的设计
电子综合实训任务书
学生姓名：专业班级：指导老师：贾信庭工作单位：武汉理工大学理学院
题目：交通信号灯电路的设计
初始条件：直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具
要求完成的主要任务：（包括电子综合实训工作量及其技术要求以及说明书撰写
等具体要求）
1、技术要求：
设计一种利用发光二极管作为交通信号灯的指示，实现南北、东西车道的交替通行，要求实现南北车道方向循环显示的顺序是绿灯、黄灯、红灯；东西车道方向循环显示的顺序是红灯、绿灯、黄灯。
2、主要任务：
（一）设计方案
（1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较；
（2）以NE555时基集成电路、74LS138和74LS161为主，设计一种交通信
号灯（实现方案）；
（3）依据设计方案，进行预答辩；
（二）实现方案
（4）根据设计的实现方案，画出电路逻辑图和装配图；
（5）查阅资料，确定所需各元器件型号和参数；
（6）在面包板上组装电路；
（7）自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求；
（8）撰写设计说明书，进行答辩。
3、撰写电子综合实训说明书：
封面：题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期 任务书
目录（自动生成）
正文：
1、技术指标；
2、设计方案及其比较；
3、实现方案；
4、调试过程及结论；
5、心得体会；
6、参考文献
成绩评定表
时间安排：
电子综合实训时间：19周－20周19周：明确任务，查阅资料，提出不同的设计方案（包括实现方案）并答辩； 20周：按照实现方案进行电路布线并调试通过；撰写电子综合实训说明书。
指导教师签名：年月日
系主任（或负责老师）签名：年月日
第四篇：交通信号灯自动控制系统
概述 1.1 设计目的
（1）掌握CPU与各芯片管脚连接方法，提高接口扩展硬件电路的连接能力；
（2）通过对交通灯信号自动系统的模拟控制，进一部提高应用8255A并行接口技术，8253定时功能，8259A中断管理控制器的综合应用能力；
（3）掌握基本汇编源程序编制方法，学会综合考虑各种设计方案的对比和论证。1.2 设计要求
交通信号灯自动控制系统须满足下列要求和功能：（1）首先车行道亮绿灯45s，同时人行道亮红45s；
（2）45s后，车行道黄灯闪烁3次，亮、灭各1s，此时人行道仍维持红灯；
（3）6s后，转为人行道亮绿灯20s，车行道亮红灯20s；（4）20s后，再转到第（1）步，如此循环往复；
（5）当有车闯红灯时，能实现报警信号持续3 s的扩展功能。
1.3 设计方法及步骤
1、设计系统硬件部分
（1）先进行方案论证，确定最终采取硬件定时还是软件定时，是查询方式还是中断方式；（2）在具体甄选设计过程中可能要设计的芯片，分析它们的功能特点，确定它们的工作模式；
（3）按照各芯片的使用特点以及本系统的设计要求逐步连接，画出系统硬件连接图。
2、设计系统的软件部分
（1）先进行程序编制方式的方案论证，讨论分析，确定是采用宏程序调用还是子程序调用模式；
（2）确定本系统设计可能涉及的源程序各个模块，明确各个模块的各自功能，分清它们相互之间的调用关系；（3）画出各个模块的程序流程图；
（4）依据流程图，编制出交通信号灯自动控制系统的完整汇编源程序。
1.4 设计说明
（1）本设计采用共阳极的发光二极管模拟对应的交通信号灯的型式，参见后面“系统硬件部分设计”中“总体设计”这一节；
（2）本设计关于有车闯红灯报警的扩展功能，是通过红外线接收装置实现的，具体分析见后面“可编程芯片说明及其地址范围确定”中“8254定时/计数器”这一节；
（3）在本设计的最初方案中，本来是有电子眼拍摄闯红灯车牌号的这一很实用、很现实化的扩展功能的，但由于实现这种功能的电路芯片资料难以搜集，芯片电路连接复杂以及芯片工作模式，工作环境，工作特点的难以确定，最终被舍弃，只留下报警功能；（4）本设计在很多方面，比如译码器的选择，定时器选型，程序调用方式等等尽量做到不与本组其他成员雷同，程序编制力求简便清晰，硬件连接图在保证每根具体用到的管脚线都能被表示出来的同时，力求线路连接清晰明确，尽量不使线与线之间过于缠绕。2 方案论证
2.1 软件定时与硬件定时
本任务要求交通信号灯能实现自行定时、延时、切换等功能，即能实现交通信号灯自动控制。一般计算机控制系统实现定时或延时有两种基本方法：利用软件定时或使用可编程硬件芯片，即硬件定时。软件定时，即让机器执行一段程序，这个程序没有具体的执行目的，显然利用执行每条指令CPU所花费的时间，可实现延时功能。这种方法容易实现，仅需选用恰当指令并安排循环即可实现，定时时间调整方便，但不能做到精确定时。另外，时间调整是以一条指令执行时间为基准，占用CPU资源，降低CPU利用率。
硬件定时，即使用可编程定时/计数器硬件芯片定时。这种芯片内部有一个可编程定时器，其定时值、定时范围可以很容易地由软件程序改变，定时时间到时可发出某种形式的信号通知外设或CPU。定时器的输出频率和波形等均由程序设定，因而使用灵活，功能强。综合软、硬件定时的各种优缺点，考虑到交通信号灯精确换灯的要求，以及交通信号等需要方便、灵活地调整换灯时间等特点，我选用硬件定时来完成任务。2.2 查询方式与中断方式
定时时间到，比如车道绿灯亮45s后需换成黄灯闪烁，完成这一转换工作，有两种工作方式：查询方式和中断方式。
查询方式即CPU在与外设传输数据（本设计为8086传输数据给8255A从而控制交通信号灯换灯）前，一直不停检查外设状态，当外设准备好时方传输数据（本设计为8086不断测试8255A状态口PC1，当PC1变为低电平时，表明定时时间到），CPU可传输数据，控制信号灯切换。
中断方式可以不让CPU主动去查询外设状态，而是让外设在数据准备好（定时时间到后）之后再通知CPU，CPU继而开始与外设交换数据控制外设工作。
显然查询方式相比与中断方式，使CPU利用率大大降低，因为CPU要用大量时间去执行状态查询程序。但考虑到本课程设计的主要目的是控制信号灯切换，即CPU工作最终目的还是与外设传输数据，控制外设工作，即这种状态查询是有必要的，CPU的不间断的状态查询并非多余的，而且查询方式可使指令执行效率提高，指令执行目的更加明确，软件编程更加简便，避免了中断方式繁琐的中断矢量表的建立，中断程序的汇编等等，因而我选用查询方式来实现交通信号灯的自动控制。
2.3 8253定时/计数器与8254 定时/计数器
8253和8254都是能实现定时，延时功能的可编程定时计数器，可以 轻松地实现所需要的功能。两者的功能与工作方式，工作环境皆类似，区别仅在于8254的工作频率更高，可达到10MHZ。另外，8254比8253还多出回读功能。
考虑到本组大多数人都选用8253，为避免重复雷同，我选用8254定时计数器，实际上两者并没多大区别。
2.4 方案确定
综上所述，我选用的方案最终为利用可编程计数器8254实现硬件定时，用查询方式控制8086工作，用并行I/O接口8255A实现8086与外设（本设计采用发光二极管模拟交通信号灯）数据交换，用中断控制器8259A实现闯红灯报警的扩展功能。硬件部分设计 3.1 总体设计
正如A3图纸系统硬件连接图所示，CPU我选用INTEL公司的8086，它足以满足交通信号灯自动控制系统的功能要求；存储器选用两片型号为6116的静态RAM，一片作为奇片，一片作为偶片，总存储容量可达到4KB，既可以读也可以写，足以满足要求；由于8086CPU有16根地址与数据共用线，故有必要将地址码与数据码分开，8086采用了分时传送的方法，即先传送地址码，再传送数据码，故必须用锁存器将地址码锁存起来。我选用74系列的74LS373作为地址锁存器； 由于外设、内存存取数据速度不匹配，故有必要使用缓冲器来暂时记忆存储数据，我选用74系列的74LS245作为数据缓冲器；存储器译码我采用全译码方式，用74LS688比较译码器可减少逻辑组合电路；可编程芯片8255A，8254，8259A的片选信号译码，我采用线译码方式，这样可以保证其端口地址只有8位，易于程序编写。因而74LS138译码器是最好的选择。至于8255A，8254，8259A的选用目的已在前面解释过，这里不再重复。在具体设计该系统时，我选用发光二极管LED来模拟红，黄，绿灯的亮和灭。由于实际生活中只需要10盏灯就可实现车行道，人行道的通行，如图所示，故这里我也选用10支二极管，其对应关系如表所示。LED1－LED5与8255A PA口相连，LED6－LED10与PB口相连。PC1口作为状态查询口，PC6口输出可实现车闯红灯的报警功能。
图1 信号灯和LED对应图 3.2 CPU选型
CPU我选用的是8086，其管脚分配图如图所示。部分管脚采用分时复用方式，构成了40条管脚的双列直插封装，它有两种工作模式，我采用的是最小模式，故33号管脚应接高电平。
8086内部结构由指令执行部件EU和总线接口部件BIU两部分构成。EU负责执行指令，BIU负责取指令，读出操作数和写入结果。两个单元相互独立工作，有效地加快系统的运算速度。
3.3 存储器选型
存储器我选用两片6116型号的静态RAM，容量为4KB片选信号与A0相连的是偶片，主要用于低8位数据总线上进行字节传送。与BHE选中的是奇片，主要用于高8位数据总线上字节传送。当A0和BHE都选中的时候，可进行16位数据总线字传送。
图3 6116 RAM存储器管脚图
RAM的主要功能是存储程序、变量等。如果计算机关机，这些信息不再存在。本电路中，A12－A19作为片选信号，均为低电平。故存储范围为0H－0FFFH。
3.4 可编程芯片说明及其地址范围确定
3.4.1 8254定时/计数器及其地址范围
8254与8253功能类似，但8254工作频率更高，可达10MHZ，且8254还可进行回读，但这一功能在本设计中用不上，因而对8254的说明也可看作是对8253的介绍，事实上两者管脚图接近完全相同。
8254芯片包含3个功能完全相同的计数通道，称为通道0，通道1，通道2，有6种工作方式。本设计要求实现的最大45s，故必须采用两个计数器级联方式，工作在方式2分频功能。另一个计数器1工作在方式5，OUT1门产生中断，实现闯红灯报警3s的功能。三个计数器具体连接图如A3图纸硬件连接图所示，CLK0，CLK1都通入1.2MHZ的脉冲。OUT0与CLK2端相连，均工作在方式2分频，由OUT2门产生低电平作为状态信号实现延时功能。计数器1工作在方式5，GATE1门上升沿触发。如图3所示，当车行道红灯时，则开中断。当有车闯红灯时，就会阻挡安装在人行道上的红外线发射和接受装置的光线，接收装置可将光信号变为电信号的一个脉冲，通入GATE1门，上升沿触发，在OUT1门输出低电平，将此电平通过非门后连在8259A的IR1端，则可以产生中断。经过中断处理便可以控制相关芯片发出3s的报警信号。当然，在车行道绿灯时，应关中断。
图5 车闯红灯报警信号图
8254的端口地址可由硬件连接图确定，由图可知，8254片选信号由Y2引出，并与A0组成逻辑电路，输出口送入8254的 端。其地址可由上表可看出，为40－46H中偶地址。
3.4.2 8255A并行I/O接口及其地址范围
8255A是一个标准的40管脚芯片，它有3个数据端口，分别为PA口，PB口，PC口。每个端口有8位。8255A有3种工作方式。本设计选用最简单的方式0——基本输入/输出方式。
本设计用到了PA，PB口，它们分别作为发光二极管的并行输出接口。由于发光二极管，由于二极管为共阳极，故当PA，PB输出为0（低电平）时，相应二极管才会亮。另外，PC1口作为状态查询口，于8254 OUT2门相连，当PC1输入为0时，表示定时时间到，可交换数据。PC6口作为输出口，作为报警信号的端口。这些在软件编程时要格外注意，将决定各端口控制字的选择和确定。8255A端口地址可硬件连接图确定，由图可知，8255A片选信号由Y3引出，并与A0组成逻辑组合电路，作为8255A 信号。其地址可由右表看出，为60H-6中偶地址。
3.4.3 8259A中断控制及其地址范围 8259A可编程芯片中断控制器（PIC）称为优先权控制器，它可为CPU处理8级向量中断。本设计中，中断控制器用于扩展电路的报警功能。由硬件图可知，OUT1门低电平经过非门送入IR1端，故其为高电平有效的电平触发方式。
8259A的端口地址可由硬件图确定。由图可知，8259A片选信号由Y4引出，并与A0，A2组成逻辑电路，作为8259A 信号。其地址可由右表看出为80H－82H中偶地址。
3.5 其它选用芯片说明 3.5.1 地址锁存器74LS373
在8086系统中，地址线和数据线时复用的，故有必要锁存地址。74LS373管脚及功能图如图所示。其数据送入是由时钟的约定电平来进行的。E为低电平时，锁存器才能工作。
3.5.2 数据缓冲器74LS245
74LS245是带三态输出的8位双向数据缓冲器，专用于需要双向传输的 数据总线接口。它其实也是一个三态门，为输出使能端，G为低电平时，缓冲器才能工作，M为传输方向控制端。事实上，在8086最小模式时，由于锁存器的作用，数据缓冲器并不是必要的。
3.5.3译码器
3.5.3.1比较译码器74LS688
在存储器扩展时，我选用74LS688作为译码器，其一是为了在全译 码时减少组合逻辑电路，二是为了与本组其他成员相区别。74LS688作译码器时，必须为低电平，且当且仅当对应的8个输入端P与8个输入端Q相等时，才会输出低电平。利用这一特性将 低电平作为存储器的片选信号，可实现其译码片选功能。
由硬件连接图可知，在设计中，我将8个输入端Q全部接地，即低电平，保证了存储器高8位全部为0。实现了存储器从最低地址0H－0FFFH，4KB的存储容量。3.5.3.2 74LS138译码器
74LS138译码器是译码电路中最常用的，在本设计中我也选用74LS138译码器产生8255A，8254，8259A三个芯片的片选信号，如果选用比较译码器74LS688则需要三片，既增加了芯片数量，也增加了电路消耗，同时占用了过多的空间，使线路连接更加复杂，更不直观。由于74LS138的功能及工作模式熟知，这里不再赘述。
3.5.4时钟发生器8284A
8284A是用于8086（或8088）系统的时钟发生器/驱动芯片，它为8086（或8088）以及其他芯片提供所需的信号。
8284A由三部分电路组成：时钟信号发生器，复位生成电路和就绪控制电路。下图是8284A的管脚图。
3.5.5 D触发器
D触发器的工作原理是在CP端脉冲上升沿触发翻转技术，在本电路中，主要用于分频。其将CP端脉冲频率减半，那么为什么要减半频 率呢？
原因是8253的最高工作频率只有2MHZ，因此必须将2.4MHZ脉冲频率减半8253才能工作。因此，在我选用的8254定时/计数器电路中D触发器并不是必要的了，甚至可以完全省去不用，因为8253最高工作频率可达到10MHZ，但为了避免频率过大导致45最长延时时，写入的数据过大，我还是加上了D触发器，无非是为了简化后面的软件编程。3.5.6 7407驱动器
7407TTL集电极开路六正相高压驱动器，其管脚图如下。
3.5.7 功率放大器PWN－2401－EW
该放大器是上海迈高网络技术有限公司生产的，主要工作2.4GHZ ISM频段的WLAN设置的覆盖范围。4 软件总体设计说明 4.1 系统软件部分说明 4.1.1 宏调用与子程序调用
设计延时程序可采用两种方法，一种是子程序调用形式，另一种是宏调用形式。
宏调用形式是在汇编期间展开的，调用一次展开一次，因此它占用的存储空间与调用的次数有关，调用次数越多，占用存储空间越大。宏指令的使用简化源程序，但并不节省内存单元。
子程序是在程序运行期间由主程序调用，在目标代码中只占用它自身内存空间，因而汇编后目标代码少，节省内存空间。但子程序调用每调用一次就要保护断点，保护现场；返回后又恢复现场，恢复断点，增加了额外时间，因此执行时间长，速度慢。宏指令则可免去这些开销，更重要的是，宏调用时用实元取代哑元，调整灵活，程序大大缩减，可读性和可移植性大大提高。
综上所述，我采用宏调用形式，宏程序专门编制待定延时程序，主程序则顺序换灯、循环，而每个过程灯亮时间由宏程序保证。在整个程序的运行期间若发生中断（有车闯红灯），则由中断程序完成相应功能。当然，主程序中也必要包含中断矢量表的建立程序。因而，我所编制的程序由三部分组成：主程序、宏调用程序和中断服务子程序。下面将一一介绍，并且画出其流程图。4.1.2 各时间参数的计算 本设计中涉及的时间参数有：车行道绿灯时间45s，车行道红灯时间20s，车行道黄灯亮、灭的时间各一秒，报警器报警持续时间3s。由于8254 CLK端时钟频率为1.2MHZ，计数器0和计数器2级联按6000×200方式分频，即计数器0写入6000时，在计数器2 CLK2中会有200HZ脉冲。对于1s，需对计数器2写入时间参数TIME1=200；对于3s，TIME2=600；对于20s，TIME3＝4000；对于45s，TIME4＝9000，都不超过10000，故均可按BCD码写入。
4.2 主程序说明及其流程图
主程序主要实现两项功能：一是填写中断入口地址表，为中断服务提供必要准备；二是实现换灯，循环。其流程图见下图。4.3 宏调用及其流程图
宏程序的功能是实现准确的定时和延时，为主程序中红、黄、绿灯的亮、灭时间，中断服务程序的报警信号持续时间服务。当然，在宏程序中应当特别注意一些寄存器，变量，地址等保护工作，这就需要堆栈。其流程图见下图。
4.4 中断服务程序说明及其流程图
本设计中我编制的中断服务程序显然是为扩展功能——有车闯红灯报警3s服务的。中断服务程序主要是对8255A C口进行操作的，使C口输出高电平，经过放大器后驱动报警装置报警。当然，在编制过程中，也需要注意一些寄存器，变量，地址的保护工作，其流程框图 见下图。
所有三个程序的具体代码及设计编制，见附录。5 总结与体会 5.1 课程设计总结
本次课程设计，要求自制交通信号灯自动控制系统，并能编制该系统工作的汇编源程序。我的设计采用可编制芯片8254硬件定时，用查询方式来控制交通灯的亮与灭，指令执行目的明确，交通灯亮、灭延时时间精确，并且还能实现有车闯红灯的报警功能，因而该系统使用可靠。电路连接也比较简便，芯片花费不多，工作性能良好，能完整地实现城市交通信号灯所需的功能。
我所编制的汇编程序采用宏调用方式，用一个宏程序可实现多种定时功能，有效地避免子程序调用方式模块过多，程序代码繁琐的缺点。并且宏调用方式可以非常简便地调整定时时间，仅仅改变时间参数变量值就可方便地改变灯亮、灭时间，灵活性好这些都是子程序调用无法企及的。
总而言之，我觉得我的设计相角于本组其他同学而言，无论是芯片选择，硬件连接，各种芯片工作模式，源程序编制等等都是比较独特而又不失简便的，我在设计过程尽量避免与本组其他同学的设计雷同，而且尽量将多种方案进行全方位比较与取舍，比如软件定时与硬件定时，查询方式与中断方式，74LS138与74LS688译码器，宏调用与子程序调用，这些我都已在前面说明书中做过很多对比与论证。总之，我对自己的设计比较满意。5.2 感想与体会
关于这次课程设计的体会，我是深有感触的。
首先，我想说，这次课程设计的的确确让我增长了不少见识，使我对《微机接口》这门课程认识更深。比如，在课程设计前，可能都知道CPU与存储器相连能实现存储器扩展，CPU与8255A相连能实现CPU对外设的并行输出和控制，8253能定时计数，8259A能管理中断，但真正的这些芯片之间各端口具体连接，包括每根地址线，数据线的连接，片选信号的产生，8255A，8253，8259A的工作原理和工作模式等等，都是非常模糊的。只有经过这次课程设计的鞭策和逼迫，我们才不得不通过各方面途径去查取相关资料，去自学相关知识，去一个个逐步消解我们学习上的盲点。试想，如果没有这次课程设计，会有多少同学会自觉的那样努力的，刻苦地那样做呢？人都是懒惰的 动物，现实生活中，大多数人不都是言不由衷，违背己意的去做自己不喜欢做，讨厌做却又不得不去做的事情吗？
其次，我想说这次设计过程不开心，不愉快的一些事情。《红楼梦》里关于品尝有云：一杯为品，二杯则是解渴的蠢物，三杯便是饮牛饮驴的。同样，我想说，课程设计，两三个人在一起则是讨论交流；一坨人在一起则是相互推赖，抄袭，敷衍了事。我不明白为什么一个班上只有5个课题设计，一个设计要吸纳七，八个人。就拿我所在组来说，真正为之筹谋计划的少，贪成享乐者甚多。经常是两三个人交流沟通，却要想出五六个不同设计方案为本组其他成员共享。我想说，毕竟大家同学一场，同学之间的企求不好拒绝，所以老师上次“冤枉”我与某人流程图类似让我特委曲难受。参考文献
[1] 张玉清，王春玲．IBM PC 微型计算机原理与接口技术．人民邮电出版社，1997 [2] 彭虎，周佩玲，傅忠谦．微机原理与接口技术（第二版）．电子工业出版社，2008 [3] 王永山．IBM PC汇编语言程序设计和接口技术．西安电子科技大学出版社，1989 附录参考程序
TITLE YUWENNIAN.ASM ；程序名
DELAY MACRAO TIME ；延迟宏定义
LOCAL L ；局部说明
PUSH AL PUSH BL
MOV BL MOV AL BCD码写入 OUT 46H MOV AL OUT 40H MOV AL OUT 40H MOV AL 码写入
OUT 46H MOV AL OUT 44H MOU AL 2，TIME，001101001B，AL，00，AL，60，AL , 10110101B , AL , 00 , AL , BL
；计数器0，方式2，；计数器0写入6000 ；计数器2，方式2，BCD ；时间参数写入计数器23
；送延迟参数 OUT 44H , AL MOV AL , 01011011B ；计数器1，方式5，BCD码写入
OUT 46H , AL MOV AL , 5 ；计数器1写入5，5个脉冲后发生中断
OUT 42H , AL L: IN 42H , AL TEST AL , 00000010B JNZ L POP BL POP AL ENDM DATA SEGMENT TIME1 EQU 2 TIME2 EQU 6 TIME3 EQU 40 TIME4 EQU 90 DATA ENDS
STACK SEGMENT PARA STACK DB 100 DUP(?)
；测试PC1
；为1时再测试，直至为0 ；宏定义结束
；黄灯闪烁时间
；报警持续时间
；车道红灯时间
；车道绿灯时间 'STACK' 24
STACK ENDS CODE SEGMENT START: MOV AX , DATA
MOV DS , AX MOV AX , STACK MOV SS , AX CLI
；关中断
CLD MOV AX , O ；建立中断入口地址表
MOV ES , AX MOV DI , 4*51H MOV AX , OFFSET INTPROC STOSW MOV AX , SEG INTPROC STOSW MOV AL , 00011011B ；设置8259A，写ICW1，高电平触发，无级联
OUT 80H , AL
MOV AL , 50H ；写ICW2，中断矢量基值为50H OUT 82H , AL MOV AL , 00000011B ；写ICW4，完全嵌套，非缓冲，自动EOI OUT 82H , AL MOV AL , 11111101B ；写OCW1，仅允IR1中断
OUT 82H , AL MOV AL , 10000001B PC上半口输出，PC下半口输入
OUT 66H，AL STI MOV AL , 0FFH 置0 OUT 60H , AL OUT 62H , AL MOV AL , OFH OUT 64H , AL MYC: CLI
MOV AL , 00001110B 报警
OUT 60H , AL 灯亮
MOV 62H , AL DELAY TIME4
；设置8255A，PA，PB，；灯全灭，PC1置1，PC6；关中断，防止绿灯时；车道绿灯亮，人道红；延迟宏调用，时间45s
YWN: MOV CX , 3 ；设置闪烁次数
MOV AL , 00010110B
；车道黄灯亮
OUT 60H , AL OUT 62H , AL DELAY TIME1
；延迟宏调用，时间1s MOV AL , 000111001B OUT 60H , AL OUT 62H , AL DELAY TIME1 LOOP YWN STI 则中断
MOV AL , 00011001B 亮
OUT 60H , AL OUT 62H , AL DELAY TIME3
MOV AX , 06H MOV DL , OFFH INT 21H JMP MYC LOVE: MOV AH , 4CH
；车道黄灯灭 ；延迟宏调用，时间1s ；开中断，有车闯红灯时；车道红灯亮，人道绿灯；延迟宏调用，时间20s ；判断是否有键按下 27
INT 21H ；返回DOS CODE ENDS ENDS START INTPROC PROC FAR ；中断服务子程序
PUSH AX ；保护现场
PUSH BX PUSHF MOV AL , 00001101B OUT 66H , AL DELAY TIME2 MOV AL , 00001100B OUT 66H , AL POPF
POP BX POP AX IRET INTPROC ENDP
；PC6置1，报警
；延迟宏调用，时间3s ；PC6置0，报警解除 ；中断返回 28
第五篇：交通信号灯控制系统
交通信号灯控制系统(红绿灯系统)
1、概述
近年来，随着经济发展，营运车辆拥有量的增加使道路市场必须规范有序，交通安全管理必须上一新台阶。按照“高起点规划，高标准建设，高效能管理”的思路，坚持把城市化作为城市经济的一大战略来抓，积极建设城区交通基础设施工程，建立交通安全管理网络。严格抓好交通管理，以加强交通队伍建设和行业文明建设。
对****信号控制系统进行升级改造，在*****新建设一套信号控制系统
2、设计依据
《道路交通信号控制机》（GB25280-2010） 《道路交通信号灯》（GB14887-2011）
《道路交通信号灯设置与安装规范》（GB14886-2006） 《道路交通信号倒计时显示器》（GA/T508-2004）
《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》（GA/T832-2009） 《交通信号机技术要求与测试方法》（GA/T47-93） 《道路交通信号机标准》（GA47-2002） 《道路交通信号灯安装规范》（GB14866-94）
3、设计原则
本期工程按“国内领先、国际先进”的原则设计方案，提供完整、最新而成熟的产品，并保证各项技术和设备的先进性、实用性和扩展性。提高交通道路口的车辆通行速度，保证道路畅通。因此该系统是建设畅通工程中的重要措施之一。
信号控制系统的设置应充分结合本路段的工程自身特点，在达到适时、适量地提供交通信息，确保行车安全目的的同时，尽可能与道路的整体效果相结合。
1）设计思路
以有效地管理道路交通，达到安全、经济、合理、美观为目的，严格按照国家有关规定设置信号灯等交通设施。交通拥挤情况主要发生在车流人流相对集中的主要繁华城区路口和路段，根据现有主要交通干道路面宽度划分车道，基本可以满足城区车辆通行的需要。
2）预期实现目标
完善城区交通安全设施布局，规范行车和行人秩序，减少交通事故，一定程度上改善城市形象。
4、交通信号控制系统功能
（1）图形与界面
系统界面中文化、图形化、菜单化。命令操作方式灵活多样，并对错误操作发出警告或禁止执行。
能多用户、多窗口显示，显示窗口可缩放、移动。
具有图形编辑工具，可以对图形的区域背景、路口背景等进行用户化编辑。背景地图可按管理区域和路口进行缩放和漫游显示。
能够实时显示路口设备、路口设备工作状态及信号控制模式等信息。系统可动态、实时地显示路口信号灯的运行状况，并可对某一路口的信号灯变化进行实时显示；还可以根据需要直接对信号机进行手动操作功能。
能够用图表显示交通流量、占有率等统计分析数据。（2）用户管理
系统能够支持至少50个用户的使用和管理，对用户的名称、密码和访问角色等相关内容进行设置。
能够设立访问角色，能够定义相应的访问权限，每个用户可以对应多个角色。组管理：每个组可以有多个用户，所有用户不能重名，不同的组可以管理不同的路口设备。
记录用户登录和退出系统的时间及用户使用过的操作命令，显示用户是否在线。
禁止多用户对同一对象同时进行控制操作，并给出提示信息。（3）日志管理
操作员记录：操作员登录/退出时间、部分重要操作命令记录。记录保存时间：系统至少保留最近12个月的综合日志记录。记录查询：可根据日期范围、时间范围、用户等各种限定，方便快捷地查询各类日志记录。（4）系统数据库
总体要求：支持Oracle数据库，具有系统参数设置、交通数据存储、数据管理功能。
参数设置：每个数据项均附有数据定义和有效值范围的在线说明；系统自动检测所有数据项输入数据的合理性，提示并拒绝不合理及非法的数据输入；易于数据修改和更新。
交通数据存储：能够对采集的交通实时数据和历史数据进行储存和管理，保证数据的快速存取、编辑和删除。
数据库管理：
禁止未授权使用者进入数据库操作界面。
多用户同时对不同数据对象的修改、删除无冲突，禁止同时修改同一数据对象并有冲突报警显示。
详细记录数据修改人员、修改内容和时间。支持多用户数据库查询、访问。（5）数据采集存储
中心计算机从现场设备实时（秒级）采集以下交通数据： 路口到达方向分流向（左、直、右）的车流量 路口到达方向分流向（左、直、右）的车辆占有率 路口到达方向分流向（左、直、右）的放行时间 路口到达方向分流向（左、直、右）的断流次数 路口到达方向分流向（左、直、右）的最大断流间隔 以上数据保存15日。
流量、占有率的实时统计数据随时向交通信号控制系统管理平台开放性提供。（6）数据统计分析
中心计算机对采集的交通数据进行各种统计分析，形成设定时间、区域范围的交通统计分析报告，内容包括：路口的交通流量、路口交通占有率； 中心计算机对采集的交通数据进行统计处理，分别形成15分钟和1小时时间段的交通统计数据，并按15分钟数据保存半年、1小时数据保存一年进行存储，并随时向交通信号控制系统管理平台开放性提供。（7）系统状态监视
中心计算机能够实时监视：
系统中心设备、传输设备及路口设备工作状态
路口信号控制模式、控制方案、信号状态等交通控制状态
交通信号状态信息在信号灯色变化时向交通信号控制系统管理平台实时开放性传送。（8）系统故障报警
中心计算机监视以下各类故障： 系统中心软/硬件故障 传输单元故障
信号控制器、车辆检测器等路口设备故障
上述故障均有详细的分类故障代码；故障发生时通过异常信息显示进行报警并生成故障记录；故障消除后或操作员确认后取消报警。（9）时钟校准功能
中心计算机具有如下时钟校准功能：
接受交通信号控制系统管理平台的时钟校准。
对路口信号控制器进行自动时钟校准，校时命令每天执行1次,校时时间可设置。
时钟格式为：年、月、周、日、时、分、秒，校时误差小于1秒。（10）时间表功能
系统具有时间表控制功能
设置时间包括年、月、周、日、时、分、秒。日时段划分不得低于16个，方案数不得少于32个。设置内容应包括事件、控制模式、控制方案等。
系统可分别设置工作日、周末、节日或特别指定日的时间表，系统根据日期自动改变执行时间表。（11）系统优化
根据路口检测的交通流信息自动进行交通控制参数的优化并执行优化配时方案，提高路口通行能力。（12）动态方案选择控制
根据实时交通流检测信息，从预设方案库中调用适宜方案。（13）线协调控制
按照系统时间表设置进行线协调控制。（14）感应式控制
系统能够响应冲突方向的车辆感应请求，进行半感应或全感应控制。（15）行人控制
路口行人过街控制应具有请求式控制方式和预案式控制方式。
系统能够在线协调或区域协调控制的条件下及时响应或等待响应路段行人过街请求，使行人利用交通流间隙过街通行。（16）紧急车辆优先控制
系统能够按预定时间和预定路线进行绿波信号推进，以满足各种重大活动、重大事件及特殊警务的通行需求。
系统对路口信号机强行控制，指定某一阶段放行、黄闪或者全红。能响应特殊情况下的警务、消防、救护、抢险等特种车辆的紧急请求，使车辆迅速通过沿线路口。
（17）方案模拟演示
设置好的配时方案，模拟演示路口信号灯的变化情况，查看运行效果以便于分析配时方案中存在的潜在影响。（18）强制控制
允许系统中心操作员直接控制系统内设置的相位组信号。（19）上下载功能
中心计算机能选择性地上载和动态存储路口信号控制器的基本配置、时间表以及各种控制方案。
中心计算机能选择性地下载基本配置、系统时间表和各种控制方案给路口信号控制器。
5、交通信号控制机
信号机
信号机符合行标《GA47－2002道路交通信号控制机》的标准、国标《GB-25280-2010集中协调式信号机》的标准，并兼容国标GB－T20999的通讯协议。本信号机采用多智能节点分布式架构，各节点以32位微处理器作为控制核心，通过CAN总线进行内部通讯。32路环型线圈车辆检测或视频车辆检测器（可选）本信号机具有独立硬黄闪功能，可以在不关灯的情况下进行现场维护，给现场维护带来方便。支持无线遥控、点动等现场人工控制功能；持GPS模块对本地进行校时；支持多达32组的独立灯组通道输出；支持视频和线圈车流辆检测；具有单灯组输出回路检测功能，对红绿冲突等各种严重故障有着完善的降级处理。本机有着多种人机交互接口，通过本地信号机内的液晶模块、设置终端、指挥中心都可以实现完整的方案设置和信号机运行状态监测。对于各用户的不同控灯需求，方案设置方便、灵活、易于操作。软件系统设计中，有着完善的事务管理机制并能对信号机发生事件、故障等信息进行存储及显示。信号机内具有加热和排风的装置，可根据外界的温度不同自动加热或排风，以适应外界环境温度变化。
信号机具有无缆线控、单点优化、感应控制等功能；在智能交通指挥中心控制系统中可实现线控、区域协调控制、系统优化控制等功能；
1、具备32位微处理器
2、可编程的32相位控制，96路可控硅输出（可选）
3、相位冲突监视和控制，信号灯故障检测及报警
4、掉电时采集数据和配时参数不丢失
5、具有手动、自动、远程控制方式
6、具有强制、黄闪、四面红功能
7、具有本地遥控功能
8、具有固定方式、多时段控制方式、多方案选择控制方式、感应控制方式等多种控制方式
9、在线修改配时参数，在线显示各相位状态、故障状态
10、时段划分多达48个时段，可存储32种控制方案
11、提供4个RS232接口、一个RS485接口，一个以太网接口，可实现电话线、专线、光纤、无线多种通讯
12、适合于单路口控制、主干道控制、区域控制。出现故障自动降级使用
13、时钟、日历显示和修改，支持GPS授时功能
14、自动排风、加热功能
15、具有防雷、漏电保护功能
16、提供8路行人过街输入接口 主要特点
1、全中文手动操作界面
2、交通信息存储功能
3、独有的路口协调小面控功能
4、基于车头时距的感应控制功能
5、信号相位与信号灯组的自由编程
6、冲突相位硬件和软件双重监视
7、信号灯故障检测和报警
8、掉电数据不丢失，保存5年以上
9、输入和输出信号全部光电隔离
10、车辆数据检测准确率高
11、具有多相位的强制遥控
12、提供以太网接口和多个串口，便于网络化
13、提供二次开发的透明接口，便于多系统的集成
14、模块化设计，便于维护
15、指挥中心软件可实现信号机的远程控制
16、本地单点路口或区域的自适应协调控制
17、实时检测交通流量数据；并将采集到的实时交通流量数据进行分析、处理，传送至本地、区域或中央控制系统 主要技术指标
1)控制最大相位：32个；控制最多信号灯组：32组；车辆检测最大路数：32路；
2)机柜外壳采用铝合金材料或不锈钢材料；遥控相位：8个；
3)遥控器：每台信号机配2台遥控器，8个相位选择键，1个黄闪键、1个全红键、4)1个全灭键、1个取消键，遥控距离大于50米，遥控器应以灯光、声响或振动方式提示操作人员，交通信号控制机是否成功接收并执行指令。5)为保证信号机用电安全，信号机机柜和驱动线路应采用漏电保护电路装置。
6)信号机的机柜外侧面应设有手动控制门，在仅打开手动控制门的情况下可以实现
7)单点控制、黄闪控制、指定相位控制、关闭信号灯、关闭倒计时器、关闭遥控功能等操作。
智能交通信号控制机属协调式户外网络型的交通信号控制机，适合于单路口多时段定时控制、多方案选择控制、全（半）感应控制，适合于多路口无缆协调、有缆协调的绿波带控制，适合于指挥中心的远程控制、区域控制。在感应控制、多方案选择以及时制计划生成方面均有自己的控制算法。智能交通信号控制机具有技术先进、使用方便、功能齐全、模块化设计、维护简单，控制软件接口透明，便于二次开发。采用自主开发的机动车辆线圈检测器、自有专利技术的单元式检测型负载开关，整机性能价格比高。智能交通信号控制机具有多时段定时控制、多方案选择控制、感应控制、主干道无缆协调控制、集中协调控制等功能。将多个智能交通信号控制机通过调制解调器连成交通控制网，对城市多路口、多条干线进行控制，其基本架构如下：
通过以太网通讯接口，与指挥中心控制系统联成网络、接收指挥中心的远程控制、有缆线控、区域控制，并实现交通流量的自动采集。
6、机动车信号灯
发光单元透光面直径为400mm，红黄绿竖向组灯，光源采用超高亮发光二极管。红满屏+黄满屏内含双色数显+绿满屏，符合2011新国标；倒15秒显示，通讯式（通讯协议为行业标准）信号灯取电，竖装；
7、方向指示信号灯
发光单元透光面直径为400mm，红黄绿竖向组灯，光源采用超高亮发光二极管；红箭头+黄箭头内含双色数显+红箭屏，符合2011新国标；倒15秒显示，通讯式（通讯协议为行业标准）信号灯取电，竖装；
8、人行横道信号灯
发光单元透光面直径为300mm，光源采用超高亮发光二极管；红、绿二色行人图案单屏显示，红、绿二色数显同屏显示（绿色行人静态/非机动车）七字形连接片，2011新国标；倒15秒显示，通讯式（通讯协议为行业标准）信号灯取电；
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