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基于单片机的智能交通灯控制系统设计---文献综述（电气112班王志刚201110231062）一、交通灯的历史发展早在19世纪初期，在英国的一座城市中，红绿装是女性不同身份的代表，其中着红装的女性代表已婚，而着绿装的女性代表未婚，后来由于伦敦议会大厦前经常发生马车撞人的事件，于是当时一位名叫德哈特的设计师受红绿装的启发，发明了当时世界上第一台交通信号灯——该信号灯柱高7米，身上挂着一盏红色和一盏绿色的煤油灯。在灯的脚下，一名手持长杆的警察随心所欲的牵动着皮带转换灯的颜色。不幸的是，在该信号灯面世的半个多月，煤气灯突然爆炸，并且将在执勤的警察炸死，从此，信号灯就隐匿了。直到二十世纪初期，在美国一个叫克利夫兰的城市率先恢复了红绿交通信号灯，这时已经是电气信号灯了，随后美国许多城市也就陆续的将这种信号灯投入交通使用。对于第一盏名副其实的三色灯（红、黄、绿三种标志）在1918年诞生，该信号灯是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高楼上，由于它的诞生，使城市的交通大为改善。话说红黄绿三色灯的发明者是我国的胡汝鼎，当时他抱着“科学救国”的信念到美国深造，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯面就要过去是，一辆转弯的汽车呼啸着从他身边擦过，吓了他一身冷汗，回到宿舍的他，对刚刚发生的这惊险一幕一直耿耿于怀，他反复琢磨，终于想到解决这种问题的方法，就是在红绿灯的基础上再加上一盏黄灯，提醒人们注意安全。从此三色灯就成为了一个在交通上出色的指挥官，慢慢的也就遍及了全世界。我国最早的交通信号灯出现在1928年的上海英租界，也就是在那个时候人们才慢慢的感觉到交通信号灯对交通安全和秩序的重要性，交通灯也才在中国慢慢流行。从最早的手动控制煤气灯到后来的电气控制，从采用计算机控制到现代化的电子定时监控，交通灯在科学化，自动化上不断的更新，发展与完善着。二、国内外交通灯系统现状在西方发达国家，交通控制系统基本上完成了由传统的交通控制系统向智能交通控制系统ITS的转变，在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。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。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。我国在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。三、交通灯系统的发展趋势随着社会和科学的不断进步与发展，人们对交通灯性能的需求也日益不同，基于目前的交通灯，未来交通灯系统的变化将体现在以下几个方面：1、信息采集方式目前交通灯的信息采集的方式很多，如环形线圈检测、激光/红外线检测、视频检测等。对于环形线圈检测技术是目前我国应用最广泛的方式，它是由环形线圈作为检测探头的一套能检测到车辆通过或存在于检测区的技术.这种检测方式的缺陷和限制主要体现在环形线圈的检测参数比较少、对混合交通流难以进行较准确的检测、车辆及道路路面变化对检测线圈损毁严重,导致维护成本上升、安装和维护时必须关闭车道从而带来交通的不便.。然而，考虑其应用简单、成本低、检测准确度高,且不受环境影响的特点,故对于高速公路、桥梁、隧道等场合,环形线圈检测还是有着广阔应用前景的.视频检测技术是目前发展的主要方向,也必然是将来最主要的应用方式.计算机处理器和存储器功能愈来愈强大,其价格却逐渐走低,这使得最初制约视频检测技术发展的瓶颈不复存在,它的优点从而也得到了进一步的放大.功能强大、图像直观、软件控制、便于升级,易于增添检测项目、使用方便、安装维修不破坏路面、不封闭车道等诸多优点,使得国内外的众多研究机构都将精力投入其中。激光/红外线检测技术主要应用于一些特殊的场合。2、使用的硬件和软件2.1、硬件由于应用环境的不同现代计算机技术也分成了两大主流，即通用计算机系统和嵌入式系统，因而，信号机在硬件的设计选用上也依此分为两个方向:一类采用嵌入式处理器作为处理器,另一类则是按通用计算机系统标准来进行设计开发。2.2、软件由于目前我国自产的交通信号机多是采用8/16位单片机作为处理器的,也有少量采用了32位微处理器的产品。对于这些嵌入式处理器的软件它不仅包括嵌入式操作系统等系统软件,还包括一系列支撑软件,如数据库、调试软件、网络通信协议、用户界面系统等,当然也包括各种应用软件。这是交通信号控制系统面向未来的发展方向。3、控制策略目前,我国大多数城市中的大多数交叉路口采用的控制方式是定时控制或者是车辆感应式控制其控制策略基于简单的数学模型,对于这样的交通系统其具有随机性、模糊性和不确定性，因此其效果往往差强人意.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,模糊控制被引入到了交通信号控制系统当中.。模糊控制不需要建立精确的数学模型,也减少了大规模的数学计算;能吸收人工控制经验,模仿人脑逻辑推理和决策过程,有效且便捷地实现人的控制策略和经验;不仅控制过程简化,且能满足实时性的要求。作为智能控制的进一步发展,模糊控制与其他智能控制的复合产生了多种控制方式。比如说自适应模糊控制和神经模糊控制交通信号控制系统始终在向着智能化的方向发展。从最初的单点定时控制,到固定量化因子的普通模糊控制,再到具有自学习能力的神经网络模糊控制,交通信号控制系统越来越智能化,处理复杂问题的能力也会越来越强。四、基于单片机的交通灯控制系统方案和主要研究内容目前，智能交通系统是世界每个国家都很关注的一个研究领域，随着模糊理论的日臻完善，一些学者致力于由模糊控制器控制的智能交通灯系统的研究，又由于现实交通的情况十分复杂，于是这些研究成果也是停留在了理论上。对于上述情况，虽然我们不能解决复杂交通的所有负面状况，但是我们可以取其一主要状况来做出解决的方案。本文将主要针对现代交通系统红绿灯时间相对的固定，不能伴随车流量的改变而改变红绿灯的显示时间的问题进行解决方案的设计与研究。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、电磁辐射小、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。基于此，本文将给出一种简单的由51单片机芯片实现的交通灯控制系统。该系统主要包括控制系统模块，红绿灯输出显示模块，时间显示模块，车流量检测模块，电源模块等。如图：1）控制系统模块采用51系列单片机控制芯片，它是一种低功耗高性能的微控制器，可以为众多嵌入式应用系统提供灵活有效的解决方案，可通过其内部的定时器控制红绿灯的亮灭接收检测信号和设定时间，外部接口亦能方便的输出控制信号。2）红绿灯输出显示模块主要用来显示车辆通行状况，选用高亮的红黄绿发光二级管，通过单片机外部输出I/O引脚指示各方向车辆通行情况。3）时间显示模块是用来显示绿灯等待或通行时间，选用一般的LED显示器，通过单片机输出I/O引脚来显示等待或通行时间，也许单片机的输出引脚不是很足够，但是我们可以通过8255芯片进行扩展。4）由于整个系统采用的电源电压只需+5V，所以选用常用的LM7805即可满足电源的要求。5）对于车流量检测模块，目前对车流量的检测有很多的方法，比如空气管道检测技术、磁感应检测技术，超声波检测技术和视频检测技术等。五、结束语城市交通是一个高度综合而又复杂的问题必须从政策体制、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，因此对智能交通灯系统控制系统模块车流量检测信号红绿灯显示模块时间显示模块电源模块的研究也是意义重大。参考文献【1】赵建领，崔昭霞.《精通51单片机开发技术与应用实例》.北京：电子工业出版社，2012【2】覃娴.基于单片机的新型智能交通灯控制系统.《福建电脑》杂志，2012,4:153~154【3】毕海滨，刘玉德，林建龙，杨昊，熊光洁，梁乙朝.交通信号控制系统的现状与发展对策.北京工商大学学报（自然科学版），2008,1（1）：29~32.【4】姚林芳.交通灯智能控制系统的设计与实现.《电脑知识与技术》期刊，2008,11.【5】吴慎将，李党娟.智能交通灯控制器的设计.中国科技核心期刊，2010,11：第11期第29卷.【6】史健强.交通流量检测技术及智能控制系统的研究.河北科技大学硕士学位论文.2010,5.【7】卢佩，刘效勇，卢煕.智能交通信号灯控制系统设计与LabView仿真实现.电子技术核心期刊.2012.4.【8】艾红，孙硕.红外测量在车流量监测中的应用.红外技术期刊，2008,4：第三十卷第四期.【9】WuHejun，MiaoChangyun.Designofintelligenttrafficlightcontrolsystembasedontrafficflow.InternationalConferenceonComputerandCommunicationTechnologiesinAgricultureEngineering,2010.【10】MadhaviArora,Dr.V.K.Banga.IntelligentTrafficLightControlSystemusingMorphologicalEdgeDetectionandFuzzyLogic.InternationalConferenceonIntelligentComputationalSystems(ICICS'2012)Jan.7-8,2012Dubai.