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塔里木大学毕业设计开题报告课题名称基于单片机的交通灯控制系统设计学生姓名高玉雪学号8052210008所属学院机械电气化工程学院专业机电一体化班级机电一体化13班指导教师刘新英起止时间2011.10-2012.05机械电气化工程学院教务办制一、本课题的来源及研究目的和意义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，对日本东京268个主要交叉口的调查估计表明：每年在交叉路口的时间延误，折成经济报失为20亿美元；而在我国北京市，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。本系统采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片AT89C51中心器件来设计交通灯控制器，能根据实际车流量，通过8051芯片的P1、P0口设置红、绿灯燃亮时间的功能，红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过PA口输出，显示时间直接通过8255的PC口输出至双位数码管），使用Keil可支持编程。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。交通控制研究的发展，旨在解决人类交通因需求的增加而日益繁重带来的问题，局限于道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。进一步加强交通基础设施建设，并且最大限度提高现有路网的利用效率，从而缓解车辆猛增而带来的交通压力。城市交通信号控制的目的有：减少交通事故发生率，缓解交通压力，提高公共效益，节省能源消耗，改善人和货物的安全运输，缓和交通拥挤和提高运营效率等。二、本课题在国内外研究现状及分析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。在信号机发展历程中，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，随着个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。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，依据城市发展规划，建设以及运行原则，广泛借鉴和吸取国外先进经验的基础上，建立并完善适合我国国情的城市交通系统。三、本课题的要求及实现预期目标的可行性分析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，安全和时间的利益。具有优良科学的交通控制技术对资源物流和人们的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道路的延伸。单片机控制技术，是自动化控制中应用最为广泛的重要控制方法，是提高自动化控制水平和产品技术含量必备手段。在当代自动化领域中，没有计算机、单片机的控制就是一种不完善的控制，因此研究和应用单片机控制技术，具有重要的实际意义。外单片机具有其体积小、功能齐全、价格低廉、可靠性高等特点，在各个领域中都得到了广泛的应用，特别在工业控制、智能化仪器仪表、产品自动化、分布式控制系统中都已取得了可喜的成果。单片机已经成为衡量工业发展水平的标志之一，是产品更新换代、发展新技术、改造老产品的主要手段。单片机的应用有利于产品的小型化、多功能化和智能化，有利于提高劳动效率，减轻劳动强度，提高产品质量，改善劳动环境，减少能源和材料消耗，保证安全等。更重要的意义在于单片机应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分控制功能，现在已能使用单片机通过软件方法实现了。这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制系统软件技术为微机技术。是对传统控制技术的一次革命，是一种全新的概念。随着单片机应用的推广普及，微型控制技术必将不断发展、日益完善和更加充实。本系统采用89C51单片机和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，在不同时段运用不同的程序，来实现红绿灯时间长短的改变，在上班高峰期时绿灯的时间增加，红灯的时间减少。在下午人口集中的路口红灯时间加长，绿灯时间减少。在车流量，人流量都少的路口，红绿灯的时间都减短，单位时间内增大了红绿灯的循环次数。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。四、本课题研究的关键问题及解决思路·系统软硬件总体方案的设计、优选、确定；·模拟交通信号灯的交替变换；·最大限度的提高交通的顺畅交替运行；·系统硬件设计与现实；·如何简单准确的进行车流量检；·节省能源消耗；·系统软件设计；·系统软硬件综合调试；·编写设计说明；五、本论文（设计）采用的研究手段和方法本系统采用MSC-51系列单片机和可编程并行I／Ｏ接口芯片8255A为中心件来设计交通灯控制器，进行交通灯路口的管理。它用简单的硬件电路模拟交通灯信号灯的交替变换，实现红绿灯循环点亮。用LED数码管作为倒计时指示，通行指示灯采用发光二极管，LED显示动态扫描，以节省端口，特殊紧急车辆通行采用实时中断完成。本次设计中增加了车流量检测电路，车流量较大时可通过模糊控制结果来改变十字路口的各个方向的通车时间，使交通更顺畅，减少堵塞。运用模糊控制法来自动调整红绿灯时间，实是的控制当前交通灯时间使LED显示器进行倒计时工作并与状态灯保持同步，在保持交通安全的同时最大限度的提高交通的顺畅交替运行，大大提高交通运输的运行效率，还可以减少交通事故，节省能源消耗。六、完成本课题所必需的工作条件及解决办法·计算机；·必备设计所需要的相关工具和软件，可以从网上下载或实验室拷贝；·上网查询相关资料和期刊图书；·去实验室或图书馆查询资料，重点关于单片机的应用；七、完成本课题的工作方案及进度第1到2周：熟悉题目,查阅交通灯控制系统的相关资料，完成开题报告。第3到4周：消化资料，设计交通灯控制系统方案。第5周：方案研究，确定交通灯控制系统的具体方案。第6到7周：进行硬件设计。第8到9周：进行软件设计。第10到11周：调试。第12到13周：撰写设计论文，准备有关毕业答辩。第14周：交毕业设计的各种资料，并进行答辩。主要参考文献[1]陈大钦.电子技术基础实验[M].北京:高等教育出版社,2004.[2]陈梓城.电子技术实训[M].北京:机械工业出版社,2003.[3]吴黎明.单片机原理及应用技术[M].北京:科学出版社2003.[4]李学海.标准80C51单片机基础教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.[5]刘乐善.微型计算机接口技术及应用[M].北京:华中科技大学出版社,2004.[6]陈炳权,曾庆六.EDA技术实用教程[M].北京:湘潭大学出版社,2010.[7]先锋工作室.单片机程序实例[M].北京:清华大学出版社,2002.[8]李伯成.基于MCS-51单片机的嵌入式系统的设计[M].北京:电子工业出版社,2004.[9]吴洪潭,肖艳萍,赵伟国.单片机原理及应用系统设计[M].北京:国防工业出版社,2005.[10]吴黎明,王桂棠,洪添胜等.单片机原理及应用技术[M].北京:科学出版社,2005.[11]韩克,柳秀山等.电子技能与EDA技术[M].广州:暨南大学出版社,2004.[12]李建忠编著.单片机原理及运用[M].西安：电子科技大学出版社2001.[13]冯建华，赵亮编著.单片机应用系统设计与产品开发[M].北京：人民邮电出版社2004.[14]吴金戌，沈庆阳，郭庭吉.8051单片机实践与应用[M].北京：清华大学出版社，2002.[15]张齐，杜群贵著.单片机应用系统设计技术[M].北京：电力工业出版社，2007.7.[16]童诗白，华成英主编.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006.12.[17]阎石主编.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2007.11.[18]谭浩强著.C程序设计[M].北京：清华大学出版社，2006.6.学生签名年月日指导教师审阅意见指导教师签名年月日