毕业论文：基于单片机的智能交通灯控制系统设计论文

毕业论文：基于单片机的智能交通灯控制系统设计论文内容摘要：

时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。 红外线红绿灯当行 人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。 红外光束能把信号灯 的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。 从 1868 年英国伦敦首次使用燃汽色灯信号以来，城市交通信号机由手动到自 动，交通信号由固定周期到可变周期，系统控制方式由点控到面控，从无车 辆检测器到有车辆检测器，经历了近百年的历史。 到 1963 年加拿大多伦多市建立 了一套使用 IBM650 型计算的集中协调感应控制信号系统，从而标志着城市道路交 通信号系统的发展进入了一个新的阶段。 各个时期典型交通信号系统得特征如附 表所示。 之后，美国、英国、德国、日本、澳大利亚等多家相继建成数字电子计 第 3 页 共 43 页 毕业设计（论文） 算机区域交通控制系统，这种系统一般还配备交通监视系统组成交通管制中心。 到 80 年代初，全世界建有交通管制 中心的城市有 300 多个，代表了未来交通控制 的发展方向。 表 交通信号系统发展状况 简称 时间 国别 城市 名称 控制路 信号周 检测器 控制方 口数 期 式 点控 1868 英国 伦敦 燃气色灯 单 / / / 1914 美国 克利夫兰 电力色灯 单 / / / 1926 英国 各城市 单点定周期 单 定 / 自动 自动信号机 1928 美国 各城市 感应式自动 单 定 气压式 自动 信号机 线控 1917 美国 盐湖城 手控干道协 6 个 定 / 人工 调系统 线控 1922 美国 休斯顿 电子计时干 12 个 定 / 电动 道协调系统 1928 美国 各城市 步进式定时 多个 变 / 电动 干道协调系 （线） 统 面控 1952 美国 丹佛市 模拟计算机 多个 变 气压式 计算机 交通信号控 （网） 制系统 1963 加拿大 多伦多 数字计算机 多个 变 电磁式 计算机 集中协调感 （网） 应控制信号 系统 信号灯的出现，使交通得以有效管制，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。 1968 年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》 对各种信号灯的含义作了规定。 绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左 第 4 页 共 43 页 毕业设计（论文） 转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。 左右转弯车辆都必须让合法地 正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。 红灯是禁行信号，面对红 灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。 黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不 能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。 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，而在我国，智能交通系统则刚刚处于起步阶段。 对于 传统的交通控制系统而言，对红绿灯一般采用定时控制，无法对实际的交通流进 行识别优化，以至于不能适应交通量的不确定性和随机性的原因，往往造成交通 资源的浪费和道路的梗阻。 而智能交通控制系统则在不产生大的硬件改动的情况 下有效的提高效率。 ITS： Intelligent Transport systems。 这一国际性术语于 1994 年被正式认 定。 在此之前，美国称这类技术或相关研究项目为“智能 车辆道路系统 IVHS ” Intelligent VelIiele Highway System。 日本将这类技术称为 UTMS、 VICS等： 欧盟则称之为“道路交通信息技术 RTI ”。 国际标准化组织 ISO 为 ITS 设立的 专项叫 ISO／ TC． 204，使用的术语是“ 1rICS 交通运输信息与控制系统 ”。 智能交通系统强调的是系统性、信息交流的交互性以及服务的广泛性，其核 心技术是电子技术、信息技术、通信技术、交通工程和系统工程。 智能交通系统 ITS 是在较完善的道路设施 基础上，将先进的电子技术、信息技术、传感器技术 和系统工程技术集成运用于地面交通管理所建立的一种实时、准确、高效、大范 围、全方位发挥作用的交通运输管理系统。 在国内，受客观条件的制约， ITS 起步比较晚，在 20 世纪 90 年代初，我国的 相 关学者开始意识到研究和开发 ITS 的重要性。 到 90 年代中期，由于受到国外 ITS 研发的影响，政府部门也开始重视对 ITS 的研究，随后，又得到中央部门和部 分地方政府的支持。 1999 年，我国成立了全国智能交通系统 ITS 协调指导小组及办公室，同年， 又成立了全国智能交通运输系统 ITS 专家咨询委员会，其中，同济大学、清华 大学、北方交通大学、北京航空航天大学、吉林工业大学、东南大学等高校的有 关专家为咨询委员，并启动了国家“九五”科技攻关课题和国家“十五”科技攻 第 5 页 共 43 页 毕业设计（论文） 关课题。 目前，在对一些大中型城市引入的国外 ITS 进行研究的 基础上已经逐渐 开始摸索开发设计适合自己国情的 ITS 系统。 交通控制存在的问题 我国城市交通运输的现状和存在的问题，借鉴国外城市交通管理的先进经 验，强调建立城市交通管理体制的重要性，提出加强城市交通研究的交通规划， 建立稳定的交通基础设施建设的资金出道，实行公交优先政策，建立先进的交通 信息系统等对策。 随着城市机动车增长速度的加快。 1994 年卧轨城市机动车保有量已接近 500 完辆。 20 世纪 90 年代以来，经济的发展加快，从 1985 年到 1995 年，机动车增 长率达 13%左右，近几年更是增多。 然而，在此同时，城市道路建设规模也在加大，我国城市普遍存在道路密度， 道路面积率偏低的问题，这是我国城市哟其是大城市有机的一个重要原因。 我国 城市道路的密度只有 每平方千米，而在 20 世纪 80 年代，世界发达国家就 已到达 20km 每平方千米。 20 世纪 90 年代，我国部分城市道路面积率，北京为 %，上海为 %，而国外东京为 %，巴黎为 25%，普遍高于我国。 近几年， 国家虽不断加大城市道路建设的力度， 但仍赶不上车辆的增长速度，且与世界其 他国家相比，差距仍很大。 出租车以及公交的发展运营情况并不尽如人意，虽然车辆和线路长度增长， 但运营速度成了瓶颈，新增的运力被运输效率低下所抵消。 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。 近几年，虽然有部分城市研究和引进 一 些国外先进的交通信号管理系统，但是由于交通管理设施不足等原因，我国交通 事故率居高不下。 城市车流行驶速度逐年下降，目前不少城市交通运量年年增长， 但运输速度普遍下降，这都源于交通通行不佳。 第 6 页 共 43 页 毕业设计（论文） 单片机交通控制系统主要研究的内容 基于整个交通控制系统的发展情况，本设计主要进行如下方 面的研究：用智 能，集成，且功能强大的单片机芯片为控制中心，设计出一套十字路口的交通控 制系统，以指挥该路口的实时通行状态。 本设计主要做了如下几方面的工作： 一是确定系统交通控制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设 计以及系统应拥有的各项功能，在这里，本设计除了有信号灯状态控制能实现基 本的交通功能，还增加了倒计时显示提示，基于实际情况，又要求了对车流量检 测及自调整模拟功能，违规检测及处理，紧急状况处理和键盘可设置等强大功能。 二是进行智 能传感器的硬件电路，显示电路等的设计对各器件的选择及连 接，大体分配各个器件及模块的基本功能要求。 三是进行软件系统的设计，对于本系统，本人采用单片机汇编语言编写，对 单片机内部结构和工作情况做了充足的研究，了解定时器，中断以及延时原理， 总体上完成了软件的编写。 第 7 页 共 43 页 毕业设计（论文） 2 单片机交通控制系统总体设计 单片机交通控制系统的通行方案设计 设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一 方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。 其具体 状态如下图所示。 说明：黑色表示亮，白色表示灭。 交通状态从状态 1 开始变换， 直至状态 6 然后循环至状态 1，周而复始，即如图 所示： 图 交通状态 通过。