单片机控制交通灯

中国矿业大学徐海学院单片机系统设计与制作技术报告姓名：珂曼青学号：22121524班级：自动化12-3题目：单片机控制交通灯任课教师：胡明2013年9月单片机设计与制作任务书班级自动化12-3学号22121524学生珂任务下达日期：年月日设计日期：年月日至年月日设计题目：单片机控制交通灯教师签字：单片机控制交通灯目录1概述..................................................错误!未定义书签。1.1交通灯的历史背景和意义.........................................................................................................41.2交通灯的发展与现状...................................................................................................................42课题方案设计..........................................................62.1系统总体设计要求.......................................................................................................................62.2系统模块结构论证.......................................................................................................................63系统硬件设计..........................................错误!未定义书签。3.1总体设计...........................................................................................................................................73.3系统时钟电路.................................................................................................................................93.4系统复位电路................................................................................................................................103.5信号灯电路....................................................................................................................................104系统软件的设计.......................................................124.1程序流程图....................................................................................................................................124.2红绿灯参考程序流程图.............................................................................................................135软硬件调试及调试结果.................................................145.1软硬件调试中出现的问题及解决措施...............................................................................145.1.1硬件调试.....................................................155.1.2软件调试.....................................................155.2实物图.............................................................................................................................................155.3调试结果.........................................................................................................................................16结束语.................................................................18参考文献...............................................................18附录...................................................................18附录1基于单片机的交通灯设计原理图...................................................................................18附录2基于单片机的交通灯设计PCB图...................................................................................19附录3PROTEUS仿真图.........................................................................................................................20附录4基于单片机的交通灯设计C语言程序清单................................................................20附录5基于单片机的交通灯设计元器件目录表.....................................................................221概述1.1交通灯的历史背景和意义随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。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。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速公路，缓解主干道与匝道、城市同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。交通灯是城市活动的命脉，对于城市经济发展、人民生活水平的提高起着十分重要的作用。城市交通问题是困扰城市发展、制约城市经济建设的重要因素，城市道路增长的有限与车辆增加的无限这一矛盾是导致城市交通拥挤的根本原因。城市街道网络上的交通容量的不断增加，表明车辆对道路容量的要求仍然很高，短期还不可改变。自从开始用计算机控制系统后，不管在控制硬件里取得什么样的实际发展，交通控制领域的控制逻辑方面始终没能取得重大突破。可以肯定的说，对于减轻交通拥塞及其副作用特别是对于大的交通网络而言，仍然缺乏一种真正的交通响应控制策略。计算机硬件能力与控制软件能力很不相符，由此造成的影响是很多交通控制策略根本不能实现。在少数几个例子中，一些新的控制策略确实能得以实现，但它们却没能对早期的控制策略进行改进。由于缺乏能提高交通状况，特别是缺乏拥塞网络交通状况的实时控制策略，几乎可以说真正成熟的控制策略仍然不存在。集成化和智能化是城市交通信号控制系统的发展趋势和研究前沿，而针对交通系统规模复杂性特征的控制结构和针对城市交通瓶颈问题并代表智能决策的阻塞处理则是智能交通控制优化管理的关键和突破口。因此，研究基于智能集成的城市交通信号控制系统具有相当的学术价值和实用价值。把智能控制引入到城市交通控制系统中，未来的城市交通控制系统才能适应城市交通的发展。从长远来看，该研究具有重要的现实意义。1.2交通灯的发展与现状随着城市经济的发展，城市现代化程度不断提高，交通需求和交通量迅速增长，城市交通网络通拥挤日益严重，道路运输所带来的交通拥堵、交通事故和环境污染等负面效应也日益突出，逐步成为经济和社会发展中的全球性共同问题。交通问题已经日益成为世界性的难题，城市交通事故、交通阻塞和交通污染问题愈加突出。为了解决车和路的矛盾，常用的有两种方法：一是控制需求，最直接的办法就是限制车辆的增加；二是增加供给，也就是修路。但是这两个办法都有其局限性。交通是社会发展和人民生活水平提高的基本条件，经济的发展必然带来出行的增加，而且在我国汽车工业正处在起步阶段时期，因此限制车辆的增加不是解决问题的好办法。而采取增加供给，即大量修筑道路基本设施的方法，在资源、环境矛盾越来越突出的今天，而对越来越拥挤的交通，有限的资源和财力以及环境的压力，也将受到限制。这就需要依靠除限制需求和提供道路设施之外的其他方法来满足日益增长的交通需求。交通系统正是解决这一矛盾的途径之一。智能交通系统是将先进的信息技术、数据通信技术、电子传感技术、电子控制技术及计算机处理技术等有效的集成运用于整个地面交通运输管理系统。对城市交通流进行智能控制，可以使道路顺畅，提高交通效率。合理进行交通控制可以对交通流进行有效的引导和调度，使交通保持在一个平稳的运行状态，从而避免或缓和交通拥挤状况。大大提高交通运输的运行效率。还可以减少交通事故，增加交通安全，降低污染程度，节省能源消耗，本文就是通过对交叉路口交通信号的只能控制，达到优化路口交通流的目的。交通系统作为一个时变的、具有随机性的复杂系统，传统的人为设定多嘴方案或是建立各种预测模型均比较困难。城市交通控制研究的起源比较早，1868年，英国伦敦燃气信号灯的问世，标志着城市交通控制的开始。1913年，在美国俄亥俄州的Cleveland市出现了世界上最早的交通信号控制。1926年美国的芝加哥市采用了交通灯控制方案，每个交叉口设有唯一的交通灯，适用于单一的交通流。从此，交通控制技术和相关的控制算法得到了发展和改善，提高了交通控制的安全性、有效性，并减少了对环境的影响。进入20世纪70年代，随着计算机技术和自动控制技术的发展，已经交通流理论的不断完善，交通运输组织与优化理论和技术水平不断提高，控制手段越来越先进，形成了一批高水平有实效的城市道路交通控制系统。早在1977年，Pappis等人就将模糊控制运用到交通控制上，通过建立规则库或是专家系统对各种交通状况进行模糊控制，并取得了很好的效果。近年来，欧美日本等相继建立了智能交通控制系统。在这些系统中，大部分在路口附近安装磁性环路检测器，还使用了新型检测器