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六安职业技术学院毕业设计（论文）基于单片机控制的交通灯设计姓名：程兰学号：20103198班级：应用电子1001指导教师：项莉萍所在系部：信息工程系二○一三年六月-2-毕业论文（设计）开题报告学生姓名程兰班级应用电子1001指导教师项莉萍学号20103198毕业论文（设计）题目基于单片机控制的交通灯设计随着经济的增长和人口的增加，人们生活方式不断变化，人们对交通的需求不断增加。城市中交通拥挤、堵塞现象日趋严重，由此造成巨大的经济与时间损失。资料显示，我国北京市，当早晚交通高峰时，交叉路口处的排队长度竟达1000多米，有的阻车车队从一个交叉路口延伸到另一个交叉路口，这时一辆车为通过一交叉路口，往往需要半个小时以上，时间损失相当可观。加上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，城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约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。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊，这一切要归功于城市交通控制系统中的交通灯控制系统。交通灯控制系统对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果，使城市交通得以有效管理。不但可以大大的降低交通事故的发生率，而且可以节省大量的人力财力。基于新型规则的可编程交通控制系统（以下简称交通控制系统）可以实现对车辆、行人的控制，使的交通便于管理。所以，采用单片机自动控制交通灯有现实的社会意义。通过本论文课题的研究，预计达到:1、车辆流通时的计时显示；2、实现车辆的流通时的数量检测功能。具体安排进度：2013年3月1日—3月30日，选题，熟悉课题要求，写出开题报告；2013年4月1日—4月30日，整理技术文档资料，撰写毕业论文；2013年5月1日—5月31日，撰写论文结束，准备论文答辩。-3-毕业论文（设计）成绩评定指导教师意见程兰同学的选题“基于单片机控制的交通灯设计”具有一定的实用价值，方案设计合理，程序正确，文章内容正确，结构合理，没有技术错误，基本达到了人才培养目标的要求，同意答辩。答辩专家组意见系专业教学委员会意见-4-摘要目前国内十字路口的交通灯控制一般是定时切换控制的。在当今高速发展的社会里，交通问题成为大家关注的社会问题，汽车数量的直线上升及现有的定时切换控制交通方式的局限性都使得我们有必要寻求一种智能的交通控制系统，基于此本论文的思路是:通过探测器(即电磁感应线圈)探测出汽车的流量后自动调节红绿灯的时长。车辆的流量记数、交通灯的时长控制可由可编程控制器(PLC)来实现。关键词：智能交通，探测，车流量，可编程控制器AbstractAtpresentdomesticintersectiontrafficcontrolisgenerallytimingswitchcontrol.Intoday'shighspeeddevelopmentofsociety,thetrafficproblempaymoreattentiontothesocialproblems,thenumberofcarsinastraightlineandtheexistingtimingswitchcontrolofthemeansoftransportationlimitationmakesusisnecessarytoseekakindofintelligenttrafficcontrolsystem,basedontheideaofthispaperis:throughthedetector(i.e.electromagneticinductioncoil)detectcartraffictoautomaticallyadjustthetrafficlightload.Theflowoftrafficload,lightcountscancontrolbyprogrammablecontroller(PLC)torealizethe.KeyWords:intelligenttransportation,detection,trafficflow,theprogrammablecontroller-1-目录引言......................................................................2第一章交通管理方案论证.....................................................31.1设计任务............................................................31.2方案介绍............................................................3第二章交通灯系统硬件设计...................................................62.1单片机概述..........................................................62.2系统构成............................................................72.3芯片选择与介绍.......................................................82.3.1AT89S51芯片..................................................82.3.274HC164芯片介绍.............................................102.3.374LS04输出信号与信号灯......................................102.3.4交通灯控制线路图.............................................12第三章交通灯软件设计......................................................133.1程序设计流程图.....................................................133.2延时的设定..........................................................153.2.1计数器初值计算...............................................153.2.2相应程序代码.................................................153.3程序的主控制循环调用...............................................173.4对现有程序的扩充...................................................17第四章实验平台.............................................................184.1实验平台............................................................184.2实验步骤............................................................194.2.1编写程序代码..................................................194.2.2按照系统硬件连线图连接好系统并调试............................19结论.......................................................................20致谢.......................................................................21参考文献...................................................................21-2-引言据不完全统计，目前我国城市里的十字路口交通系统大都采用定时来控制(不排除繁忙路段或高峰时段用交警来取代交通灯的情况)，这样必然产生如下弊端:当某条路段的车流量很大时却要等待红灯，而此时另一条是空道或车流量相对少得多的道却长时间亮的是绿灯，这种多等少的尴尬现象是未对实际情况进行实时监控所造成的，不仅让司机乘客怨声载道，而且对人力和物力资源也是一种浪费。智能控制交通系统是目前研究的方向，也已经取得不少成果，在少数几个先进国家已采用智能方式来控制交通信号，其中主要运用GPS全球定位系统等。出于便捷和效果的综合考虑，我们可用如下方案来控制交通路况:制作传感器探测车辆数量来控制交通灯的时长。具体如下:在入路口的各个方向附近的地下按要求埋设感应线圈，当汽车经过时就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少，即可检测出汽车的通过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入，并用PLC计数，按一定控制规律自动调节红绿灯的时长。比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的最大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公路交通通行率，较全球定位系统而言成本更低。本毕业论文分为以下几部分组成：PLC基础知识简介，题目分析编程方案，智能交通系统PLC编程。-3-第一章交通管理方案论证1.1设计任务东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、左转绿、绿三个指示灯，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。红灯的设计时间为40秒，绿灯及左转绿灯各为20秒。设A道和B道的车流量相同。1.2方案介绍把设计任务细化为四个状态，其对应状态：如图1图1状态转换图整个交通灯控制由四个状态组成，可以用程序设计实现，也可用时序逻辑实现.以下方案就是分别用了这两种方法。方案1设计思想：采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器，选择一个单片机，其内部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状态的转换，由于每一个模块的计数多不是相同，这里的各模块是以预置数和计数器计数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输入要产生相应状态的下一个状态的预置数，如图中A道和B道,分别为次干道的置数选择和主干道的置数选择。以主干道为例，简述其设计思想。如前分析，已经确定该系统A道为40秒红灯，B道绿灯20秒A道为20秒红灯，B道左转20秒绿灯A道为20秒绿灯，B道为40秒红灯A道左转20秒绿灯，B道为20秒红灯-4-有四个状态，而置数子模块可定要将下一状态的预置数准备好，所以很容易得到主干道的置数表如：表1状态主干道预置数次干道预置数004020012020（左转）1020401120（左转）20表1置数表由该表，就可以通过程序循环的方法设计该模块，主要思想是通过数据判断指令、跳转指令实现，由主控制器计时和中断产生的四个状态去译码，从而得到不同的输出，即预置数，由上分析可用一个计数器和跳转指令去完成的预置数。而红绿灯的显示也是一样，由状态分析可以得出红绿灯的变化表如：表2状态主干道灯显示次干道灯显示00红灯绿灯01红灯左转绿灯10绿灯红灯11左转绿灯红灯表2红绿灯变化表通过这张表就可以用组合电路实现该功能了，可以用数据选择器的思想，在本系统中，直接通过门电路的译码，接下来就是计数模块了，其主要的功能细分为，要从预置数开