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附录……………………………………………………………………………271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SummaryThisarticlefirstdescribesthehistoryoftrafficlightsathomeandabroad,analyzetheadvantagesanddisadvantagesofforeignintelligenttrafficlights,andthenintroducedthismicrocontroller-basedintelligenttrafficsignalcontrolsystem,thissystemcanbered,green,yellowlighttimingcontrol,withtimedisplayforeasypedestrianandvehicletraffic.Alsousedthebuttoncontrol,setthesystemtobecompletedbythetimetheapplicationMCUintelligenttrafficsignalcontrolsystemhasastrongpractical.Thesystemsusestrafficflowdetectioncircuittrafficlightsoffthedurationoftheadaptivecontrol,andcommunicatewiththemicrocontroller,thesystemundertestswitchtotheactualsituationisconducivetothestatevehicleoperation,trafficsignals,etc.toachieveintelligentcontrol.Thisdesignsingle-chipcontrol,ithastheinstallationflexibilityandeasysetup,modular,structuredadvantages,ithasagoodscalability,thesystemisrunningsecurity,stability,highefficiencyandthusreducetrafficcongestionconditionsareconducivetotrafficsmoothrunningKeywords:intelligenttrafficlights;chip;control;vehicles2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3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(urbantrafficsys-temmanage)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。4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