第一篇：智能幕墙的控制系统与设计的实现方法的论文
系统概述
智能幕墙控制系统主要由检测环境参数的温度传感器、风传感器、光照传感器、雨滴传感器和中央处理单元plc(可编程控制器)组成,系统具有运行稳定、处理功能强大和扩展性强的特点。控制系统通过人机界面进行执行机构的操作,集中显示幕墙上各个设备的运行状况,整体有效的管理幕墙。功能设计
(1)日照调节。
能源消费包括人工照明,日照最大化是低能耗设计的重要目的之一,幕墙控制系统能机动的控制幕墙遮挡设备,减小阳光对建筑内部舒适条件造成伤害,减少过加热、过强光和照射过渡等。
(2)通风控制。
幕墙智能控制系统根据室内外环境温度,夏季当周围温度不超过30℃(温度可通过控制系统设定)时,幕墙智能控制系统驱动执行机构将可伸缩的屋顶、机动窗户等打开实现自然通风。冬季当外界温度低于5℃(温度可通过控制系统设定)时,启动机械通风装置。
(3)发电功能。
利用光伏发电实现建筑物电的自给。
(4)构造控制。
使用者可通过人机界面、遥控装置和墙上的开关对幕墙构造进行有效控制。
(5)取暖和加热。
将太阳能集热器与幕墙结合,太阳能集热器将太阳能热量通过换热将水加热;可为建筑物冬季通过地板取暖提供热能,可为建筑物提供清洁的热水。
(6)安防功能。将安防报警系统接入幕墙智能控制系统,实现对门窗的安全防范。智能幕墙功能与高科技产品功能的实现
(1)防盗报警。
在建筑玻璃幕墙上安装玻璃碎片探测器,当有人或硬物将玻璃幕墙击碎时,探测器检测到信号后通过与他相连的智能控制系统通过扬声器发出报警信号;在门、窗上安装门磁开关,当有人非法闯入时,门磁开关接通报警装置报警。系统同时将启动联动的摄像机,将报警画面传送给安保人员。
(2)光伏发电。
利用幕墙结构位置(不影响采光等因素),将太阳能光电池板与幕墙结合,利用太阳能光电池板来给智能控制系统或其它负荷提供电能。
(3)取暖和加热。
将太阳能集热器与幕墙结合,由集热器将太阳能热量通过换热将水加热,可为建筑物冬季通过地热取暖提供热能,为建筑物提供清洁的热水。
(4)光控。
在幕墙上安装日光控制器,通过日光控制器检测到日光强度。日光控制器将信号通过智能控制系统驱动执行器来控制百叶的开关状态:当阳光充足时,智能控制系统将百叶窗放下;当阳光强度变弱时,智能控制系统将百叶窗打开。
(5)声控。
在智能幕墙控制系统中加装声音控制器,用来接收使用人通过声音发出的控制指令,实现门、窗和百叶等开启状态的智能控制。
(6)烟感控制。
当室内的烟雾传感器检测到空气有一定浓度的烟尘时,与烟雾传感器相连的智能控制系统驱动执行机构将天窗、通风口等打开,同时通过扬声器发出报警信号。
(7)雨感。
在天窗和幕墙等位置安装雨滴传感器,当传感器检测到有降雨时,与传感器相连的智能控制系统驱动执行机构将窗、门等关闭。
(8)门禁。
在主要出入口处安装门禁(语音门禁、指纹门禁和视网膜门禁)控制系统,通过访问人的特征如语音、指纹和视网膜等,在门禁系统中设置访问人的权限,用来识别访问者的权利。
(9)红外远程控制。
在智能控制系统中加装红外接收器,通过使用人手持遥控装置发出的指令,红外接收器将指令传送给智能控制系统,智能控制系统驱动执行机构完成门、窗、百叶等开关状态。
(10)安全防范。
在幕墙门窗的窗户前安装红外报警器,当有无人照看儿童想要攀爬门窗时,红外报警器通过控制装置声光报警信号,同时智能控制系统关闭窗户以防事故的发生。智能幕墙的设计
智能幕墙系统主要由输入传感器、输出执行器件、控制系统、光伏发电系统4部分组成。
4.1 输入传感器
玻璃碎片探测器、雨滴传感器、日光控制器、红外线接收器、门磁开关、限位开关等。
4.2 输出执行器件
电机、马达、电磁阀、扬声器等。
4.3 控制系统
通过输入设备(如阳光控制器、温度传感器、雨滴探测器等)将现场参数输入给控制柜中的plc控制系统;经plc处理后的参数驱动执行机构(电机、马达、电磁阀、扬声器)带动门窗、百叶等构件的动作。在中控室连接人机界面,操作者可以点动鼠标轻松管理整个幕墙所有设备的运行状况。
4.4 光伏发电系统
光伏发电是新能源和可再生能源的重要组成部分,太阳能光伏发电的能量转换器是太阳能电池。当太阳光照射到太阳能电池上时,电池吸收光能,产生光生电子——空穴对。在电池内电场作用下,光生电子和空穴被分离,电池两端出现异号电荷的集累,即产生“光生电压”。光伏系统的设计
太阳能光伏发电系统的组成。
(1)控制器。
控制器是光伏发电系统的核心部件之一,根据系统功率、电压、方阵路数、蓄电池组数和用户的特殊要求确定控制器的类型,一般必须具备的功能有:①信号检测。
②蓄电池最优充电控制。
③蓄电池放电管理。
④设备保护。
⑤故障诊断定位。
⑥运行状态指示。
(2)逆变器。
根据系统的直流电压确定逆变器的直流输入,根据负载的类型确定逆变器的功率和相数,根据负载的冲击性决定逆变器的功率余量。
(3)太阳能光伏发电系统的防雷接地。
如果太阳能电池方阵被雷电直接击中会造成设备损坏或人员伤亡,所以在设计过程中应做防雷设计。结语
智能幕墙是通风式幕墙的延伸,是在智能化建筑的基础上将建筑配套技术(暖、热、光、电)的适度控制,在幕墙材料、太阳能的有效利用、通过计算机网络进行有效的调节室内空气、温度和光线,从而节省了建筑物使用过程的能源,降低了生产和建筑物使用过程的费用。因此智能幕墙系统庞大,具有很好的发展空间和前景。
参考文献:
[1]刘光源.简明电气安装工手册[m].北京:机械工业出版社,2001
第二篇：智能照明控制系统与节能
智能照明控制系统与节能
目 录
一、智能照明概念及意义.......................................................................................................3
二、智能照明控制系统构成...................................................................................................4
三、智能照明与常规照明系统的区别...................................................................................8
四、智能照明控制系统与BAS比较.....................................................................................10
五、照明的节能空间.............................................................................................................10
六、智能照明控制方式.........................................................................................................12
七、调光原理及光源选择.....................................................................................................13
八、智能照明控制系统网络.................................................................................................16
九、智能照明控制系统设置注意事项.................................................................................18
十、智能照明控制系统验收事项.........................................................................................19
一、智能照明概念及意义
智能照明系统是指利用计算机、网络技术、无线通讯数据传输、电力载波通讯技术、计算机智能化信息处理技术、传感技术及节能型电器控制等技术组成的分布式无线或有线控制系统，通过预设程序的运行，根据某一区域的功能、每天不同的时间、室外光亮度或该区域的用途来自动控制照明。
照明控制系统是一个总线型式或局域网型式的智能控制系统。所有的单元器件均内置微处理器和存储单元，并由信号总线连接成网络，每个单元均可分配唯一的单元地址。当有输入时，输入单元首先将其转变为总线信号，然后在控制系统总线上广播，所有的输出单元接收信号后进行判断，继而控制相应回路输出。
智能照明意义有：
1、节能：当前我国的宏观经济建设中，节电节能的任务越来越紧迫。智能照明系统借助各种不同的'智能设置'控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和管理来实现最大的节能效果。
2、延长灯具寿命：无论是热辐射光源，还是气体放电光源，电网电压的波动是光源损坏的一个主要原因。智能照明系统可以有效抑制电网电压的波动，通过系统对电压的限定和轭流滤波等功能，避免过电压和欠电压对灯具的损害。另外，智能照明系统还可以利用软启动和软关断技术，避免冲击电流对光源的损害。
3．改善照明质量：智能照明系统以调光模块控制面板代替传统的平开关控制灯具，可以整体的控制各房间内照度值，提高照度均匀性。同时，智能照明系统也可以避免频闪效应。
4．实现多种照明效果：智能照明系统易于实现多种照明场景控制方案，按不同时间、不同用途、不同效果采用相应的预设置场景进行控制，可以达到丰富的艺术效果。
5．管理维护方便：智能照明控制系统对照明的控制是以模块式的自动控制为主，手动控制为辅，照明预置场景的参数以数字式存储在可擦除可编程ROM中，这些信息的设置和更换十分方便，加上灯具寿命的大大提高，使照明管理和设备维护变得更加简单。
二、智能照明控制系统构成
智能照明控制系统，品牌较多，常见品牌有： 澳洲邦奇、ABB的I-BUS、奇胜的C－BUS、路创（LUTRON）、WIELAND、e-bfb、瑞朗、百分百照明、清华同方、索博、海尔等。其控制系统的构成基本相同，微有差异，通常由调光模块、开关模块、控制面板、液晶显示触摸屏、智能传感器、编程插口、时钟管理器、手持式编程器和PC监控机等部件组成。
下图是用数据通讯线手牵手联接起来组成的典型智能照明控制系统构成图。
系统网络结构图
1.PC监控机
PC监控机一般设置在智能照明管理中心,通常具有如下功能： 管理及设定功能：在计算机操作平台上完成日常的运转与管理工作。根据集成管理软件中每日的预定时间表、每年的预定日程表以及假期、特定日期的安排表等进行时间程序编程，提供全年的照明计划安排表。
统计功能：根据软件提供的关于照明系统的运行时间、照度值等参数的汇总报告(区别各照明场所内各照明回路)来统计照明灯具的运行时间、照度水平等，控制功能：实现对各照明分区的照明回路的照明自动控制，自动调节室内照度，并维持在设定值上，通过图形化界面以鼠标单击的方式可灵活地修改各照明回路的开关控制和照度的连续调节。根据统计数据，结合软件中预置的工作循环程序表，自动切换各照明回路灯具的运行，从而均衡各照明回路的灯具的运行时间，并根据汇总报告定期对灯具进行维护检修，延长灯具的使用寿命。
诊断及故障报警功能：能自动检查负载状态，检查坏灯、少灯，保护装置状态，故障自动报警、自动切断电路；MCB跳闸报警等.图像处理功能，可实现动静探测、图形操作等。2．调光模块
用于对灯具进行调光或开关控制，能记忆多个预设置灯光场景，不因停电而被破坏，调光模块按型号不同其输入电源有三相、也有单相，输出回路功率有2安、5安、10安、16安、20安等，输出回路数也有1、2、4、6、12等不同组合供用户选用。有些调光模块控制灯具亮度采用了软启动方式，即渐增渐减方式，这样的调节方式能防止电压突变对灯具的冲击,同时使人的视觉十分自然地适应亮度的变化，没有突然变化的感觉。有些调光模块输入电源有一个由微处理机控制的RMS电压调节技术，确保输出电压稳定，不会对负载回路产生过压。
3．开关模块
用继电器开关输出的控制模块。这种模块主要用于实现对照明的智能开关管理，适用于所有对照明智能化开关管理的场所，如办公区域、大型购物中心、道路景观、体育场馆、建筑物外墙照明等等。开关模块具有按序启动功能，避免灯具集中启动时的浪涌电流。一些模块自带电流检测功能，可检测照明输出回路实时电流值并可真实记录灯具的运行时间。
4．场景切换控制面板
由各照明回路不同的亮暗搭配组成的某种灯光效果，称之为场景。使用者可以通过选择面板上不同的按键来切换不同的场景。
5．智能传感器
智能传感器有较多种类,其传感原理基本利用了红外线、超声波、光敏元件、声音等或上述物理量的组合，用于识别有无人进入房间、照度动态检测、遥控接收等。
6．时钟管理器
时钟管理器用于提供一定时间内（周、月、年）内各种复杂的照明控制事件和任务的动作定时。它可通过按键设置，改变各种控制参数。
7．液晶显示触摸屏
液晶显示触摸屏，可图文同时显示，可根据用户需要产生模拟各种控制要求和调光区域灯位亮暗的图像，用以在屏幕上实现形象直观的多功能面板控制。这种面板既可用于就地控制，也可用作多个控制区域的监控。
8．手持式编程器
手持式编程器，管理人员只要将手持编程器插头插入编程插口即能与Dynet网络连接，便可对楼宇的任何一个楼层、任何一个调光区域的灯光场景进行预设置、修改或读取并显示各调光回路现行预置值。
三、智能照明与常规照明系统的区别
1.线路系统区别 1.1单控电路系统的区别
传统照明单控电路特点：a.控制开关直接接在负载回路中；b.当负载较大时，需相应增大控制开关的容量；c.当开关离负载较远时，大截面电缆用量增加；d.只能实现简单的开关功能。
总线式智能照明系统单控电路特点：a.负载回路连接到输出单元的输出端，控制开关用总线与输出单元相连。负载容量较大时仅考虑加大输出单元容量，控制开关不受影响；b.开关距离较远时，只须加长控制总线的长度，节省大截面电缆用量；c.可通过软件设置多种功能（开/关、调光、定时等）。
1.2双控电路系统区别
传统照明双控电路特点：a.实现双控时用两个单刀双置开关，开关之间连接照明电缆；b.进行多点控制时开关之间的电缆连线增多，使线路安装变得非常复杂，工程施工难度增大。
总线式智能照明系统双控电路特点：a.实现双控时只需简单地在控制总线上并联上一个开关；b.进行多点控制时，依次并联多个开关，开关之间仅用一条总线连接，线路安装简单、省事。控制系统区别 2.1控制方式区别
a.传统控制采用手动开关，必须一路一路地开或关；b.智能照明控制采用低压2次小信号控制，控制功能强、方式多、范围广、自动化程度高，而且安全，通过实现场景的预设置和记忆功能，操作时只须按一下控制面板上某一个键即可启动一个灯光场景，各照明回路随即自动变换到相应的状态。上述功能也可以通过其他界面如遥控器等实现。
2.2照明方式区别
a.传统控制方式单一，只有开和关；b.智能照明控制系统可以采用“调光模块”，通过光源的调光在不同使用场合产生不同灯光效果，营造出不同的舒适氛围。
2.3管理方式区别 a.传统控制对照明的管理是人为化的管理；b.智能控制系统可实现自动化管理，通过分布式网络，只需一台计算机就可实现对整幢大楼的管理。
四、智能照明控制系统与BAS比较
照明控制系统在建筑物的自动化系统BAS中是一个子系统，照明控制系统与BAS系统之间应如何相连呢？有些综合控制系统把空调、保安、照明等设备都包含在一起进行控制，不再设置专业的照明控制系统，尽管这种控制系统可对照明灯实现定时开关，对各个区域进行调控。但这种控制方式有它的局限性，它的控制器模块性能、功能都比较简单，输出功率小、回路少，灯路以开关控制为主，即使有调光其调光功能和技术上都很简单，照明灯调光后的场景效果不如专业的照明控制系统优良，而且这种综合控制的系统往往以中央监控为主，缺乏现场调控手段，这会对操作使用带来许多不便之处，另外一个问题是所有系统的信息都在一条单一控制总线上传输，造成各控制器之间的干扰也会较多，影响整个系统的稳定性。
五、照明的节能空间
照明的节能空间，主要体现在以下几个方面：
1.出入口、走道、楼道、卫生间等公共场所，传统照明为长明灯。
2.传统照明，灯或者处于全开状态，或者为关闭状态，而不是按照使用功能的不同、天然光亮的不同，使灯发出明暗程度不同的光通量。
3.进行照明设计时，由于需要考虑维护系数，使得初始照度高于照度标准要求的30%左右,造成不必要的能源浪费。
4.大开间活动场所，由于活动规模不同、活动内容不同，需要不同的照明范围、照度要求，但传统照明仅依赖人为管理，造成较多的不必要的照明。
5.传统照明，尤其是靠近电源点、经常在夜晚工作的照明，经常工作于电网电压波动时，尤其是电网电压增加时，产生额外的耗电。下图为高压钠灯电压-功率曲线。
具体到不同照明载体，实现节能的手段分别叙述如下： 1.走廊、门厅等公共场所的照明控制
1.1 公共建筑如学校、办公楼、宾馆、商场、体育场馆、影剧院、候机厅、候车厅及工业建筑的走廊、楼梯间、门厅等公共场所的照明宜采用集中控制并按建筑使用条件和天然采光状况采取分区、分组控制措施。
1.2 住宅建筑等的楼梯间、走道的照明宜采用节能自熄开关。节能自熄开关宜采用红外移动探测加光控开关。
1.3 旅馆的门厅、电梯大堂和客房层走廊等场所采用夜间定时降低照度的自动调光装置。1.4医院病房走道夜间应采取能关掉部分灯具或降低照度的控制措施。
2.会展中心、博物馆、美术馆等功能性要求较高的场所，适应不同种类、不同规模会展活动，照度要求不同，活动空间不同，应采用智能照明分区域多场景集中控制，使照明与环境照明要求相协调。
3.传统车库照明系统长期开启，浪费电力，也缩短了照明灯的使用寿命。通过对进出口人、车检测，行车线路判断，开启沿途车道及对应车位灯光，人行路线灯光，可以有效节约车库照明用电
4.大开间办公室、图书馆、厂房等宜采用智能照明控制系统，设置适当的动静探测器，在有自然采光区域宜采用恒照度控制，靠近外窗的灯具随自然光线的变化自动开闭该区域内的灯具保证室内照明的均匀和稳定。
5.体育场馆比赛场地赛事项目类型不同，照度要求不同；赛事规模、观众人数不同，照明区域不同。应采用智能照明分区域多场景集中控制，与照明要求协调。
6.候机厅、候车厅、港口等大空间场所应采用集中控制并按天然采光状况及具体需要采取调光或降低照度的控制措施。
7.影剧院、多功能厅、报告厅、会议室及展示厅等，由于其场景不同，照度需求不同，宜采用调光控制。
8.道路照明控制
8.1道路照明应根据所在地区的地理位置和季节变化合理确定开关灯时间, 并应根据天空亮度变化进行必要修正。宜采用光控和经纬时控相结合的智能控制方式，有条件时采用集中遥控系统。
8.2道路照明采用双光源时在“半夜”应能关闭一个光源，采用单光源时宜采用恒功率及功率转换控制在“半夜”能转换至半功率率运行。
9.景观照明的控制
9.1设置平日、周日、一般节日、重大节日场景控制模式，9.2定时开关灯。
六、智能照明控制方式
智能照明控制手段多样，分述如下。1．定时控制
通过时钟管理器、定时器等电气元件，实现对各区域内用于正常工作状态的照明灯具时间上的不同控制。定时控制有两种，一种是相对时间间隔来控制，一种是根据天文时间控制。
2．开关控制
由控制中心自动或就地控制面板对灯光进行启闭控制。
3、调光控制
由控制中心自动或就地控制面板对灯光进行调光控制。4.照明亮度自动调节控制
利用照度动态检测器等电气元件，通过开关控制或调光控制，实现对照明灯具的自动控制，使该区域内的照度不会随日照等外界因素的变化而改变，将照度自动调整到最适宜的水平。（人工照度=照度标准-天然照度）
5．场景控制
通过每个调光模块和控制面板等电气元件，对各区域内正常工作状态的照明区域的场景切换控制。6．动静探测控制
通过每个调光模块和动静探测器等电气元件，实现对各区域内正常工作状态的照明灯具的自动开关控制。
7．手动遥控器控制 在正常状态下通过红外线遥控器，实现对各区域内照明灯具的手动控制和区域场景控制。8.自然光源利用控制
调节有控光功能的建筑设备(如百页窗帘)来调节控制天然光，还可以和灯光系统连动。当天气发生变化时，系统能够自动调节，无论在什么场所或天气如何变化，系统均能保证室内的照度维持在预先设定的水平。
9.应急照明控制
智能照明控制系统对特殊区域内的应急照明实现控制，使得在正常状态时按一般工作照明灯具进行控制，应急状态时自动解除应急照明灯具智能控制，按照应急照明工作模式运行。
七、调光原理及光源选择
各类光源的调光方式大致有以下几类。
1、脉冲宽度调制（PWM）调光法
2、这种调光控制法是利用调节高频逆变器中功率开关管的脉冲占空比，从而实现灯输出功率的调节，工作频率一般在20-150kHz。
2、改变半桥逆变器供电电压调光法
利用改变半桥逆变器供电电压的方法实现调光。
3、脉冲调频调光法
脉冲调频调光法（PFM）也是常用的调光方法。如果高频交流电子镇流器的开关工作频率增加，则镇流电感的阻抗增加，这样流过镇流电感的电流就会下降，导致流过灯负载的电流下降，从而实现调光。开关频率降低是在负荷电流增加的方向；开关频率升高是朝负荷电流减小的方向。
4、脉冲调相调光法
利用调节半桥逆变器中两个功率开关管的导通相位的方法来调节荧光灯输出功率，从而达到调光的目的。
5、可控硅相控调光法 可控硅相控（斩波法）调光。
不同光源，性能不同，发光原理不同，需要采用不同的调光方案。
高压钠灯、金卤灯调光：调光类型常用脉宽调制、变频调节；工作频率20-100kHz，电子镇流器与灯最大距离：15米；调光范围：高压钠灯一般为输出功率50%~100%（光通量约30%~100%）。金属卤化物灯输出功率60%~100%（光通量约45%~100%）。调光HID灯电子镇流器，在灯启动3~5分钟内，必须满功率工作，否则会出现灯管早期发黑现象，影响灯的使用寿命。调光HID灯电子镇流器在设计时应注意，在灯启动时，不论是什么状态，电子镇流器在3~5分钟内应自动工作在满功率输出。
日光灯、节能灯调光：常用脉冲宽度调制（PWM）调光法，改变半桥逆变器供电电压调光法，脉冲调频调光法，脉冲调相调光法。白炽灯、卤素灯（石英灯）调光：常用可控硅相控调光法。LED调光：线性调光、PWM调光、可控硅相控调光、三基色调光。调光信号按控制接口控制信号性质可分成三种：
1.1-10V模拟量接口。1-10V接口的控制信号是直流模拟量，信号极性有正负之分，按线性规则调节灯的亮度，调光时一旦当控制信号触发，镇流器启动光源，首先被激励点燃到全亮，然后再按控制量要求调节到相应亮度，按IEC929标准，每个镇流器的最大工作电流为1mA。
2.数字信号接口（DSI）。DSI接口（Digital Signal interface）镇流器的控制信号是用数字信号曼彻斯特编码（Manchester Code），信号没有极性要求，信号在控制线上传输和同步方式比较可靠，调光按指数函数方式调光，这种镇流器被触发启动后，荧光灯亮度可以从0开始调整到控制信号所指定的亮度，这对剧场类荧光灯调光应用十分适合，另外DSI还可以通过信号命令，在电子镇流器内部对进入镇流器的220V主电源进行开关切换控制，当荧光灯被关闭熄灭后，镇流器可自动切断220V主电源以节省能源消耗。还可省掉调光器经过开关控制的主电源线连接，而直接与220V主电源线连接，也可节省系统成本。
3.数字可寻址灯光接口（DALI）。DALI数字式可寻址灯光接口（Digital Addressable Lighting Interface）镇流器，是当前最新型的可调光荧光灯镇流器，1999年Philips，ORSAM，Tridonic等公司共同制订了DALI的工业标准，纳入IEC929，保证不同的制造厂生产的DALI设备能全部兼容。DALI是一个数据传输的协议，通过荧光灯调光控制器（作为Master）可对每个镇流器（作为Slave）分别寻址，这意味调光控制器可对连在同一条控制线上的每个荧光灯的亮度分别进行调光，一个单段DALI数据控制线上可对64个镇流器分别编址，每个镇流器内可设置16个灯光场景，同一个镇流器还可以编在一组或在多个组，最大编数组为16，于是一个DALI系统可控制多达1000个镇流器。
智能照明系统选择光源时，除了需要注意选择高光效的光源，还需要注意光源的以下特性： 1.光源的启燃与再启燃时间
电光源的启燃时间是指光源接通电源到光源达到额定光通量输出所需的时间。热辐射光源、半导体发光光源与气体放电光源有差异。电光源的再启燃时间是指正常工作着的光源熄灭后再将其点燃所需要的时间。
2.电压降低或上升对寿命的影响。3.开关次数对寿命的影响。4.光源的可调光幅度。
5.电流与光效的关系。如，LED芯片电流下降时，光效升高。LED灯具对电压变化敏感性不大。6.光源的配件，如日光灯需配可调光电子镇流器，同时注意调光接口类型。综合以上几个方面，我们可以将不同的光源及配件组合，分类为：可调光光源、宜调光光源、不宜调光光源、不可调光光源、宜控光源、不宜控光源。
八、智能照明控制系统网络
智能照明控制系统的信号传输方式，有光纤传输、双绞线传输、低压电力载波传输、无线射频传输、GPRS传输。建筑内智能照明信号传输常用双绞线，并以RS485通信端口连接形成总线，这是一种比较成熟可靠、成本比较低廉的传输方式。
RS485总线制网络结构有总线型、树型、星型，不应出现环型。总线（控制回路）电压一般为DC24V。
如上图，是某品牌产品的系统框图。网络由多个子网组成，每个子网内最多有64个功能单元，控制回路数最多为255个。网络内传输距离最多为1000m。超过任何条件，都需要通过增设网桥的方式增加子网。
网桥具有物理连接隔离与信息过滤功能，使得系统各部分之间不会相互影响。
连接各元器件的系统总线，一般采用非屏蔽5类4对对绞线。计算机局域网中的双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)两大类：STP外面由一层金属材料包裹，以减小辐射，防止信息被窃听，同时具有较高的数据传输速率，但价格较高，安装也比较复杂;UTP无金属屏蔽材料，只有一层绝缘胶皮包裹，价格相对便宜，组网灵活。除某些特殊场合(如受电磁辐射严重、对传输质量要求较高等)在布线中使用STP外，一般情况下我们都采用UTP。现在使用的UTP可分为3类、4类、五类和超五类四种。其中：3类UTP适应了以太网(10Mbps)对传输介质的要求，是早期网络中重要的传输介质;4类UTP因标准的推出比3类晚，而传输性能与3类UTP相比并没有提高多少，所以一般较少使用;五类UTP因价廉质优而成为快速以太网(100Mbps)的首选介质。
各个不同品牌产品组网结构大体相同。系统设计时要注意其开放性和互连性，即是否有统一标准的接口，这样不同厂商的产品可以互连，具有互操作性。
下图为工程案例，分别为照明控制系统图及照明平面图。
九、智能照明控制系统设置注意事项
1． 网络考虑一定的扩展余量（包括子网的系统元件扩展和网络的扩展）。
2． 足够的弱电工作电源，注意系统电源数量或总线电源容量及一些带电源模块产品的容量和数量限制。
3． 最少一个系统时钟。
4． 总线布线时不宜与强电电线（电缆）共用同一线槽或管。5． 按照产品说明要求在每个网段设置终端器。6． 每个网段单元的数量不超过产品限制。7． 每个网段控制回路的数量不超过产品限制。8． 系统总线的总长度不超过产品限制。9． 避免不必要的输入模块重复设置。
10． 对于大面积的灯光照明，带控制单元的配电箱尽量分散安装且靠近灯具，以节省强电电缆。11． 动静探头、亮度传感器避免安装在灰尘环境。
12． 各配电箱、系统元器件注意避免安装在潮湿环境，必要时采取相应的防水、防尘措施。
十、智能照明控制系统验收事项
验收时需要按照以下顺序逐项检查：
1.控制柜安装固定和主供电电源的布设是否符合设计要求。
2.对应各负载回路，检查回路号、回路功率、灯具类型、灯具数量、回路具体位置。3.检测回路是否正常，是否存在开路、短路，工作电流是否正常。4.信号线的安装检测 5.负载线接模块输出检测 6.系统通电安全检测 7.通电系统运行调试 8.用户场景、控制要求检测
第三篇：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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[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。
第四篇：智能交通灯控制系统设计文献综述
石河子大学信息科学与技术学院
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。
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第五篇：基于单片机的交通灯控制系统设计与实现
基于单片机的交通灯控制系统设计与实现
目的：本文以AT89S51 单片机为核心器件,设计了多功能交通灯控制系统。软件仿真和硬件实现的结果表明该系统具有红绿灯显示功能、时间倒计时显示功能、左转提示和紧急情况发生时手动控制等功能。
由于计算机技术、自动控制技术和人工智能技术不断发展,城市交通的智能控制有了良好的技术基础,各种交通方案实现的可能性大大提高。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系统中最重要的组成部分。本文设计的交通灯管理系统在实现了现代交通灯系统的基本功能的基础上,增加了左转提示和紧急情况(重要车队通过、急救车通过等)发生时手动控制等功能。交通方案：东西、南北两干道交于一个十字路口,各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯和一组红、绿两色的左转指示灯,指挥
车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行。黄灯闪亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换,且黄灯闪亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间.。当发生紧急情况发生时,所有信号灯转变为红色禁行信号。当深夜时, 信号灯呈黄灯缓行信号。2 电路设计
2．1 电源电路设计
由于单片机工作时需要的+ 5V 电压,所以在设计电源电路时,需要一个电子元件能提供+ 5V电压,本文采用7805 提供5V 的电压，即在7805 的1 脚和公共接地端(即2 脚)之间接入0.3μF 的电容,在公共接地端和三脚+ 5V电压输出端之间接入0.1μF 的电容。
2.2
复位电路设计
MCS51 提供了初始化的手段。有了它可以使程序从指定处开始执行,即从程序存储器中的0000H 地址单元开始执行程序。在MCS51循环复位。只有当RST 由高电平变低电平以后,MCS51 的时钟可以由两种方式产生,一种是内部方式,利用芯片内部的振荡电路;另外一种为外部方式。本文根据实际需要和简便,采用内部振荡方式.MCS51 虽然有内部振荡电路,但要形成时钟,必须外接元件所以实际构成的振荡时钟电路.外接晶体以及电容C1 和C2 构成并联谐振电路接在放大器的反馈回路中。对接电容的值虽然没有严格的要求,但电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。晶体频率可在1.2MHz～12MHz 之间任选，电容C1 和C2 的典型值在20pF～100pF 之间选择,考虑到本系统对于外接晶体的频率稳定性要求不高,所以采取比较廉价的陶瓷谐振器。由于本系统应用的机器周期为1μs ,所以晶振选择为12MHz ,根据调试电容选择30pF。
在硬件电路焊接时,晶体或陶瓷振荡器和电容应该尽可能地与单片机芯片靠近,以减少寄生电容,可以更好地保证振荡器稳定和可靠的工作。
2.4
数码时间显示电路
七段LED 数码管是有八个发光二极管构成,通过给其引脚不同的高低电平,从而显出0～9 的数字和小数点。本文的交通灯数字显示部分,通过将四个一位数码管并联通过P1口控制作为个位实时显示,四个数码管并联通过P3 口控制作为十位实时显示,但考虑到单片机的系统功耗问题以及焊接电路后的实际显示效果等, 本部分的电路中又引入一7805 进行单独供电。交通灯的时间倒计时显示部分是通过将数码管分别与单片机的P1 口和P3 口连接,通过单片机
内部已经烧录好的程序,对P1 口和P3 口进行电平输出控制,从而实现数码管的倒计时时间显示。
2.5
信号灯电路设计
本部分电路设计,应用单片机的P0 口对直行方向提示灯控制,P2 口对左转方向提示灯控制。其中P0.0 ,P0.1 ,P0.2 三个输出控制口,分别控制东西方向上的绿灯、黄灯、红灯。P0.3 , P0.4 , P0.5 三个输出控制口,分别控制南北方向上的绿灯、黄灯、红灯。P2.0 ,P2.1 ,两个输出控制口,分别控制东西道左转方向的绿灯和红灯.。P2.2 ,P2.3 两个输出控制口分别控制南北道左转方向的绿灯和红灯。3
软件设计
本设计使用keil 软件完成该系统的软件设计.通过新建源文件、建立工程文件、编译和连接,最后生成所需单片机烧录的HEX文件。依据硬件电路图和设计方案设计的本系统实现程序如下: ①东西红灯,南北绿灯,倒计时30s 部分程序:
MOV P0 , # 0F3H;东西方向红灯,南北方
向绿灯
MOV P2 , # 09H;东西左转红灯,南北左转绿灯
MOV P1 , # 0C0H;倒计时时间个位显示0 MOV P3 , # 0B0H;倒计时时间十位显示3
⋯⋯
②黄灯闪烁,倒计时5s 部分程序: MOV P0 , # 0EDH;黄灯点亮
MOV P1 , # 92H;倒计时时间的个位显示5 MOV P3 , # 0C0H;倒计时时间的十位显示0
⋯⋯
③东西绿灯南北红灯,倒计时30s 部分程序: MOV P0 , # 0DEH;东西方向绿灯,南北方向红灯
MOV P2 , # 06H;东西左转绿灯,南北左转红灯
MOV P1 , # 0C0H;倒计时时间个位显示0 MOV P3 , # 0B0H;倒计时时间十位显示3
⋯⋯
④紧急状况控制程序 JB P2.7 ,L1 JMP L2
L1 : JMP ZHONGDUAN L2 : MOV P1 , # 0C0H MOV P3 , # 0B0H
⋯⋯
ZHONGDUAN: MOV P0 , # 0EDH 4
系统的硬件实现
通过对AT89S51 专用底座的焊接、时钟电路的焊接、复位电路的焊接、数码管和信号灯的焊接、电源电路的焊接,最后完成了本文设计的交通灯系统。
通电进行调试后证明该硬件系统实现了绿灯显示功能、时间倒计时显示功能、左转提示和紧急情况发生时手动控制等功能。5
结论
本设计利用AT89S51 单片机设计的城市交通灯控制系统,通过软件仿真和硬件实现证明了该系统在实现了交通灯控制系统基本功能的基础上还实现了车辆左转提示以及紧急事件手动控制等功能。
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