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引言
1.1 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[1]。
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[2]。
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[3]。
1.2 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[4]。
国外现状
1 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[5]。
2 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[6]。
国内城市交通控制系统研究状况
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(urban traffic sys—tem manage)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[7]。
(1)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[8]。
(2)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[9]。
(3)实现区域网络协调控制。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[10]。
(4）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[10]。
1.3 课题要求
交通信号智能控制系统应用范围极为广泛。根据路口情况的不同，需要对交通灯进行差异化控制，从而达到是道路更为通畅，最大限度的缓解交通拥挤情况。
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。
1.4 系统设计的特点
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。与传统的交通信号机相比，该控制系统有很强的控制能力及良好的控制接口，并且安装灵活，设置方便，模块化、结构化的设计使其具有良好的可扩展性，系统运行安全、稳定，效率高。
2 系统硬件设计
2.1 系统总体设计目标
（1）当A、B道都有车时，A、B道（A、B道交叉组成十字路口，A是主道，B是支道）轮流放行，A道放行60秒（两个数码管从60秒开始倒数，其中5秒用于警告），B道放行30秒（两个数码管从30秒开始倒数，其中5秒用于警告）。
（2）当A道有车、B道无车时，使A道绿灯亮，B道红灯亮，A道绿灯亮的时间可根据实际的车流量来进行设定和调节；当B道有车、A道无车时，使B道绿灯亮，A道红灯亮，B道绿灯亮的时间可根据实际的车流量来进行设定和调节。
（3）在上述一道有车，一道无车的情况中，若无车的道路来了车辆，此时有两种情况：当原来有车的车辆运行时间小于当两道都有车时的定时时间时，系统会继续让原来有车的车道上的车辆继续行驶，到了定时时间，切换到两道都有车时的运行状态；当原来有车的车辆运行时间大于当两道都有车时的定时时间时，系统会直接切换到当两道都有车时运行状态。
（4）利用按键控制，可直接完成东西南北方向的方向选择、时间设定、系统复位、灯颜色的选择，方便控制。
（5）本系统可实现倒计时显示，方便行人和车辆的顺利通行。
2.2系统框图及系统工作原理
2.2.1 系统框图
交通信号灯控制系统模块硬件系统框图如图2.1所示
图2.1 交通信号灯控制系统模块硬件系统框图
系统各组成部分说明如下：
(1)单片机模块本系统采用AT89C51来作为主控电路的主要元件。
(2)电源稳压模块本系统专门设计了电源稳压模块，为电路系统提供稳定平滑的5V电压。
(3)键盘控制模块利用按键控制，可直接完成时间设定，灯颜色设定，方便控制。
(4)驱动模块用来做功率驱动，提高控制信号的驱动能力，驱动LED模拟灯组。
(5)路口交通灯模块采用红、绿、黄发光二极管实时模拟被控制的路口交通灯。
(6)车辆检测模块应用电感式接近传感器实现对过路车辆的检测，并与单片机进行通信，实现信号的传递。
(7)显示模块本系统应用数码管可实现倒计时显示，方便行人和车辆的顺利通行。
2.2.2系统工作原理
(1) 开关键盘输入交通灯初始时间，通过AT89C51单片机P1输入到系统。
(2) 由AT89C51单片机的定时器每秒钟通过P1口送信息，显示红、绿、黄灯的灯亮情况；由P0口显示每个灯的燃亮时间。
(3) AT89C51各个信号灯亮时间通过键盘来进行设定和调节。
(4) 通过AT89C51单片机的P30位来控制系统是工作或设置初值，当为0就对系统进行初始化，为1系统就开始工作。
(5) 通过电感式接近传感器检测A道和B道的车辆情况，一道有车而另一道无车时，采用外部中断1方式进入与其相适应的中断服务程序，并设置该中断为低优先级中断。使有车车道放行。
2.3 单片机——AT89C51芯片
2.3.1 单片机简介
单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。
通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。
单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。
本系统主控电路的主要元件应用的是AT89C51。AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案[11]。
2.3.2 AT89C51芯片说明
AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
管脚说明：
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此
时P0外部必须被拉高。
P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（记时器0外部输入）
P3.5 T1（记时器1外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正
脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
其引脚图如图2.2所示：
图2.2 AT89C51引脚图
AT89C51的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，上电自动复位、手动复位电路分别如图2.3、图2.4所示，内部时钟方式和外部时钟方式分别如图2.5、2.6所示。此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。
图2.3 上电自动复位图2.4 手动复位电路
图2.5 内部时钟方式图2.6 外部时钟方式
2.4 键盘控制电路
2.4.1 键盘控制电路工作过程
键盘工作过程为:单片机从8155的PA口送出全O，然后从8155的PC口读人数据，当PCO 一PC3不为全0时，表明有键按下。然后逐行从PAO一P7送0，再从PC口读入数据，最终确定按键位置和键值。此后，转人相应的按键处理程序，修改定时数据区内容[12]。
本系统中共使用了9个键:
方向选择键：1键按下选择东西方向，2键按下选择南北方向。
灯颜色选择键：3键按下红灯亮，4键按下黄灯亮，5键按下绿灯亮。
时间增加1秒键：6键按下时间增加1秒。
时间减少1秒键：7键按下时间增加1秒。
红灯长亮键：8键按下东西方向红灯长亮，9键按下南北方向红灯长亮。
2.4.2 8155芯片说明
8155有40个引脚，采用双列直插封装，其引脚图如下图2.7所示。
图2.7 8155引脚图
在此对8155的引脚分类说明如下：
(1) 地址/数据线AD0～AD7（8条）：是低8位地址线和数据线的共用输入总线，常和51单片机的P0口相连，用于分时传送地址数据信息，当ALE=1时，传送的是地址。
(2) I/O口总线（22条）：PA0～PA7、PB0～PB7分别为A、B口线，用于和外设之间传递数据；PC0～PC5为C端口线，既可与外设传送数据，也可以作为A、B口的控制联络线。(3) 控制总线（8条）：
RESET：复位线，通常与单片机的复位端相连，复位后，8155的3个端口都为输入方式。WR, RD：读/写线，控制8155的读、写操作。
ALE：地址锁存线，高电平有效。它常和单片机的ALE端相连，在ALE的下降沿将单片机P0口输出的低8位地址信息锁存到8155内部的地址锁存器中。因此，单片机的P0口和8155连接时，无需外接锁存器。
CS：片选线，低电平有效。
IO/M：RAM或I/O口的选择线。当=0时，选中8155的256 B RAM；当=1时，选中8155片内3个I/O端口以及命令/状态寄存器和定时/计数器。
TIMERIN、TIMEROUT：定时/计数器的脉冲输入、输出线。TIMERIN是脉冲输入线，其输入脉冲对8155内部的14位定时/计数器减1；为输出线，当计数器计满回0时，8155从该线输出脉冲或方波，波形形状由计数器的工作方式决定。
作片外RAM使用：
当CE=0，IO/M=0时，8155只能做片外RAM使用，共256 B。其寻址范围由以及AD0～AD7的接法决定，这和前面讲到的片外RAM扩展时讨论的完全相同。当系统同时扩展片外RAM芯片时，要注意二者的统一编址。对这256 B RAM的操作使用片外RAM的读/写指令“MOVX”。作扩展I/O用：
当 CE=0，IO/M=1时，此时可以对8155片内3个I/O端口以及命令/状态寄存器和定时/计数器进行操作。与I/O端口和计数器使用有关的内部寄存器共有6个，需要三位地址来区分。
2.4.3 74LS373芯片说明
74LS373芯片是一种带三态门的8D锁存器。
其中：1D-8D为8个输入端，1Q-8Q为8个输出端。
LE为数据打入端：当LE为“1”时，锁存器输出状态同输入状态；当LE由“1”变“0”时，数据打入锁存器。 OE为输出允许端。
其管脚示意图如下图2.8所示：
图 2.8 74LS373引脚图
2.4.4 键盘控制电路图
键盘控制电路如图2.9所示：
图2.9 键盘电路
2.5 车辆检测电路
2.5.1 电感式接近传感器的工作原理
接近传感器是一种具有感知物体接近能力的器件。它利用位移传感器对所接近物体具有的敏感特性达到识别物体接近并输出开关信号的目的，因此，通常又把接近传感器称为接近开关[13]。
电感式接近传感器由高频振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路及输出电路组成。检测用敏感元件为检测线圈，它是振荡电路的一个组成部分，在检测线圈的工作面上存在一个交变磁场，当金属物体（车辆）接近检测线圈时，金属物体就会产生涡流而吸收振荡能量，使振荡减弱以至停振。振荡与停振这两种状态经检测电路转换成开关信号输出。
电感式接近传感器专门用于检测金属物体。电感式接近传感器本质上由振荡器组成，线圈组成了检测面，交变磁场在线圈周围产生。当一个金属物体处于传感器产生的磁场内，感应电流形成一个附加磁场，阻止线圈磁场交变，振荡停止。这引起输出驱动
器动作，按传感器类型，产生一个常开(NO)或常闭(NC)的输出信号。
电感式接近传感器可以在不接触金属物体的情况下进行检测。它们的应用范围很广泛，包括：机器零件的监控(凸轮、停止，等等。) 、监控金属物体移动、计数等等。
2.5.2电感式接近传感器的电路组成
电感式接近传感器的电路组成如图2.10所示：
图2.10 电感式接近传感器的电路组成
2.5.3电感式接近传感器检测车辆的工作原理示意图
车辆检测原理图及检测电路电压脉冲输出波形如图2.11所示：
图2.11车辆检测原理图及检测电路电压脉冲输出波形
电感式接近传感器检测车辆的工作原理示意图如图2.12所示：
图2.12车辆存在与监测电路原理框图
2.5.4 感应检测的优点
（1）不需要直接接触被检测物体，因此可防止磨损并且可以检测易碎和刚被涂色的对
象。
（2）工作效率高、快速响应。
（3）具有较强的耐工业环境性能(坚固的产品完全封装在树脂中)。
（4）固态技术：没有活动部分，因此传感器的使用寿命与操作循环次数无关。
2.5.5 ADC0809芯片说明
ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。
1．主要特性
1）8路输入通道，8位A／D转换器，即分辨率为8位。
2）具有转换起停控制端。
3）转换时间为100μs
4）单个＋5V电源供电
5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。
6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度
7）低功耗，约15mW。
2．内部结构
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，内部结构如图13．22所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D／A转换器、逐次逼近
3．外部特性（引脚功能）
ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图13．23所示。下面说明各引脚功能。
IN0～IN7：8路模拟量输入端。
2-1～2-8：8位数字量输出端。
ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路
ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
START： A／D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。
EOC： A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。
OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。
REF（+）、REF（-）：基准电压。
Vcc：电源，单一＋5V。
GND：地。
其管脚图如图2.13所示：
图2.13 ADC0809管脚图
2.5.6车辆检测电路图
车辆检测电路图如图2.14所示
图2.14 车辆检测电路图
2.6 路口交通灯电路
2.6.1 发光二极管的选择
发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。
它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算：
公式R＝（E－UF）／IF
式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流
发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应按电源正极。有的发光二极管的两根引线一样长，但管壳上有一凸起的小舌，靠近小舌的引线是正极。
与小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。把它的管心做成条状，用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管，每个数码管可显示0～9十个数目字。
发光二极管可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。本设计采用的是普通单色发光二极管，选用的型号是2EF系列。
普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点，可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件，使用时需串接合适的限流电阻。
普通单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关，而发光的波长又取决于制造发光二极管所用的半导体材料。红色发光二极管的波长一般为650~700nm，琥珀色发光二极管的波长一般为630~650 nm ，橙色发光二极管的波长一般为610~630 nm左右，黄色发光二极管的波长一般为585 nm左右，绿色发光二极管的波长一般为555~570 nm。
2.6.2 三极管的选择
三极管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的电信换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量电流放大系数β。当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极很大的变化，这就是三极管的放大作用。本设计正是应用了三极管的放大作用功能。
交通信号灯控制系统设计 摘要 交通信号灯常用于交叉路口，用来控制车辆的流量,提高交叉路口车辆的通行能力，减少交通事故。在城镇街道的十交叉字路口,为了保证交通秩序和行人安全,一般在每条道路上各有一组红黄绿交通信号灯，其中红灯亮，表示该道路禁止通行;绿灯亮表示该条道路允许通行。交通灯控制电路自动控制十字路口两组红黄绿交通灯的状态转换,指挥车辆和行人安全通行,实现十字路口交通管理的自动化。 本文介绍交通信号灯的基本工作原理，基本组成，设计步骤及方法，电路说明等。着重强调了设计的原理和方法,并附以电路说明,从更深层次的把交通灯的设计原理展现给大家。它结合模拟电子技术和数字电子技术的基本研究方法并根据实际情况进行设计电路,并最终实现指挥交通。本文的思路基于智能交通灯设计方案,并进行简单改进。着重从数字电子的方向研究问题，把与非门和RS密码锁等方面的知识运用到实际的设计中,并发挥实际作用，最终实现红黄绿的三个灯的交替自动变换。 关键词：555定时电路;交通信号灯;计数器；译码置数电路
目录 1 绪论 ............................................................................................................ 错误!未定义书签。 1.1 概述.................................................................................错误!未定义书签。 1.2 基本工作原理及框图.....................................................错误!未定义书签。２相关芯片及硬件电路设计ﻩ错误!未定义书签。 2.1 信号灯状态控制器设计...............................................错误!未定义书签。 2．１．1 工作原理及电路组成ﻩ错误!未定义书签。 2.1.2 ７４LS74集成芯片引脚图及功能........................错误!未定义书签。 2.2信号灯译码驱动电路设计...........................................错误!未定义书签。 2.2.1工作原理及电路设计........................................错误!未定义书签。 2.２.2 74LＳ74集成芯片引脚图及功能 ......................错误!未定义书签。 2．3置数译码电路设计..................................................错误!未定义书签。 2．3．1 工作原理及电路设计ﻩ错误!未定义书签。 2.3.2 74LＳ０4集成芯片引脚图及功能ﻩ错误!未定义书签。 2.4计时系统设计...............................................................错误!未定义书签。 ２.４．1 工作原理及电路设计.......................................错误!未定义书签。 2.4.2 74LS１90集成芯片引脚图及功能......................错误!未定义书签。 ２.5 显示译码电路设计.....................................................错误!未定义书签。 2.5．1 工作原理及电路设计ﻩ错误!未定义书签。 2．５．2 CＤ4511集成芯片引脚图及功能ﻩ错误!未定义书签。 2.655５秒脉冲发生器设计ﻩ错误!未定义书签。 2.6.1 工作原理及电路设计........................................错误!未定义书签。 2．６.2555集成芯片引脚图及功能ﻩ错误!未定义书签。 2．７元件清单 (14) 3 电路图及软件模拟仿真ﻩ错误!未定义书签。 3.1整体电路图ﻩ错误!未定义书签。 ３.2 原理图仿真.................................................................错误!未定义书签。 ３.3 软件调试.......................................................................错误!未定义书签。总结 ................................................................................................................ 错误!未定义书签。
1 引言 1.1 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[1]。 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[2]。 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[3]。 1.2 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[4]。
编号: 毕业论文(设计) 题目智能交通信号灯控制系统设计 指导教师xxx 学生姓名杨红宇 学号201321501077 专业交通运输 教学单位德州学院汽车工程系（盖章） 二O一五年五月十日 三号宋体
德州学院毕业论文（设计）中期检查表
目录 1 绪论 (1) 1.1交通信号灯简介 (1) 1.1.1 交通信号灯概述 (1) 1.1.2 交通信号灯的发展现状 (1) 1.2本课题研究的背景、目的和意义 (1) 1.3国内外的研究现状 (2) 2 智能交通信号灯系统总设计 (3) 2.1单片机智能交通信号灯通行方案设计 (3) 2.2功能要求................................................................................. 错误!未定义书签。 3 系统硬件组成 (4) 4 系统软件程序设计 (7) 5 结论和展望 (7) 参考文献 (16)
杨红宇 要：随着我现代社会交通运输需求量的不断扩大，如何处理好如此庞大的群体，交通信号灯就但是传统的交通信号灯不已经不能满足于现代日益增长的交通压力，这些缺点体现在：红绿 以及车流量检测装置来实现交通信号灯的自控制，随着车流量来改变红绿灯 1 绪论 1.1 1.1.1 1.1.2 交通信号灯的发展现状 目前交通信号灯的种类多种多样，有的应用了CPLD设计实现交通信号灯的控制；有的应用了PLC实现交通信号灯的控制；有的应用单片机实现对交通信号灯的控制。我国的交通信号灯一般情况下设置在十字路口，在醒目的地方用红色、绿色、黄色三种指示灯，加上一个倒计时开控制人车通行。在一般情况下这种信号灯能保障安全，车辆分流也能发挥不错的作用，但是根据现在车流量日益增加的现状还存在着许多不足。比方说车辆放行时间固定，在十字路口经常出现东西和南北方向的车流量相差甚大的情况，这样如何给车流量较多的干道给予较多的放行时间就成了问题。 1.2 本课题研究的背景、目的和意义 随着城市机动车辆的不断增加，在我国许多的大城市出现了交通超负荷状况。自八十年代后期，这些城市修建了高速道路来缓解压力，在刚建好的初期这个决策很好的解决了交通超负荷着状况。但是随着经济的发展，交通量的增长和高速路高昂的费用，高速路没
存档号：学号： 石家庄铁路职业技术学院 毕业设计 一种基于PLC的交通信号灯的控制系统设计 系部信息工程系 专业名称电气自动化技术 指导教师王书青 学生姓名贾启明 二○一○年十二月
自动化教研室2010年11月25日
摘要 当今时代是一个自动化时代，交通灯控制等很多行业的设备都与计算机密切相关。解决好公路交通灯控制问题将是保障交通有序、安全、快捷运行的重要环节。但现在有的交通信号灯控制系统都是单一的固定时序控制，不能够根据实际交通状况进行调节控制.因此，一个好的交通灯控制系统，将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新。城市交通灯控制采用的可编程控制器具有可靠性高、维护方便，用法简单、通用性强等特点，本文用欧姆龙CP1E的可编程控制器控制十字路口信号灯来说明可编程控制器硬件、软件的设计。 关键词：欧姆龙CP1E ;交通灯；智能控制
目录 第一章引言 (1) 1.1PLC简介 (1) 1。2PLC工作原理 (3) 1.3PLC主要功能 (4) 1.4课题研究背景 (7) 第二章基于PLC的交通信号灯的控制系统设计的实现 (9) 2.1需求分析 (9) 2。2流程图 (9) 2.3I/O端口分配 (10) 2.4PLC机型选择 (10) 2.5原理图 (12) 2。6布置图 (12) 2。7接线图 (12) 2。8源程序 (12) 第三章总结 (13) 致谢 (14) 参考文献 (15) 附录 (16) 附录一原理图 (16) 附录二布置图 (17) 附录三接线图 (18) 附录四源程序 (19) 附录五元器件明细表 (21)
第一章引言 1.1 PLC简介 可编程序控制器(PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置.它具有体积小、功能强、灵活通用与维护方便等一系列的优点.特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到用户的青睐。因此在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，成为了现代工业控制的三大支柱之一. 可编程序控制器是一种存储器控制器,支持控制系统工作的程序存放在存储器中利用程序来实现逻辑控制，完成控制任务。在可编程控制器构成的控制系统中，要实现一个控制任务，首先要针对具体的被控对象,分析它对控制系统的要求，然后编制出相应的控制程序,利用编程器将控制程序写入可编程控制器的程序存储器中。系统运行时，可编程控制器依次读取程序存储器中的程序语句，对它们的内容加以解释并执行。根据输入设备的状态和其他条件，可编程控制器将其程序执行结果输出给相应的输出设备,控制被控对象工作。可编程控制器是利用软件来实现控制逻辑的，能够适应不同的控制任务的需要,通用、灵活、可靠性高。它是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它的内部存储器可以执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入或输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC是在继电器控制逻辑基础上，与3C技（Computer Control Communication）相结合，不断发展完善的.目前已从小规模单机顺序控制,发展到包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。PLC早期主要应用于工业控制，但随着技术的发展，其应用领域正在不断扩大。可编程控制器(Programmable Logical Controller)简称PC或PLC,是60年代末发明的工业控制器件,是美国数字公司（DEC ）为美国通用公司(GM)研制开发并成功应用于汽车生产线上，可编程控制器自此诞生。随着计算机技术的飞速发展，PLC软硬件水平与规模也发生了质与量的变化，其控制技术也朝着智能化方向不断发展,同时推动了先进制造技术的相应发展。现代PLC已经成为真正的工业控制设备。最初，PLC主要是用在生产线控制和大型机械的控制上。但不久，西德的西门子(SIEMENS）公司、BBC公司就开始研制PLC，当时主要是用于轧钢机、升降设备等大型设备上。70年代初，日本的OMRON也推出了他们的PLC。三菱、日立、富土、东芝、横河、日电等公司也先后加入了PLC制造者的行列。70年代中期，美国和西德首先出现了微电脑化的小型PLC。由于PLC是为工业控制所生产的通用性很强，适合于大批量生产的装置，所以成本迅速下降；加上其是专为工业控制所设计，所以具有极好的抗干扰性能;并且他的使用和维护都极为方便，实现了低水平的操作、高性能的控制，所以在机械制造业深受欢迎.小型PLC开始步入诸如塑料注塑机、包装机械、橡胶机械、纺织机械等轻工机械的控制领域,其
交通信号灯控制系统的设计与实现毕业论文 摘要： 交通信号灯是城市交通管理中重要的组成部分，能够有效地调控车辆 和行人的交通流量，提高道路的通行效率和安全性。本论文旨在设计并实 现一套高效、智能化的交通信号灯控制系统，以提升城市交通管理水平， 减少交通拥堵和事故发生。 关键词：交通信号灯；交通管理；智能化；控制系统 一、引言 随着城市交通流量的不断增加和城市化进程的加快，交通拥堵和交通 事故成为了城市管理者面临的重要问题。而交通信号灯作为交通管理中必 不可少的设施，其合理的设计和高效的控制对于交通流量的调度至关重要。因此，本论文旨在设计并实现一套高效、智能化的交通信号灯控制系统， 以提升城市交通管理水平和交通安全性。 二、交通信号灯控制系统的需求分析 在城市交通管理中，交通信号灯需要根据道路交通流量的变化进行智 能化的控制，以确保道路的通行效率和安全性。而智能化的交通信号灯控 制系统需要包含以下功能： 1.实时采集交通流量数据：通过传感器等设备实时采集道路上的车辆 和行人的流量数据。 2.数据分析与预测：通过对采集到的数据进行分析和预测，确定当前 交通流量情况和未来一段时间的交通流量趋势。
3.控制信号灯变化：根据交通流量数据和预测结果，控制交通信号灯 的变化，以减少交通拥堵和事故发生。 4.优化调度算法：通过优化调度算法，减少交通信号灯的等待时间， 提高交通的通行效率。 三、系统设计与实现 1.硬件设备部分：包括交通流量传感器、信号灯控制器等设备。 2.数据采集与处理部分：通过交通流量传感器采集道路上的车辆和行 人的流量数据，并将数据传输到数据处理系统中进行处理。 3.数据处理与分析部分：对采集到的数据进行处理，分析交通流量情 况和趋势，并预测未来一段时间的交通流量。 4.控制系统部分：根据数据分析和预测结果，控制交通信号灯的变化，优化交通调度算法，提高交通的通行效率。 5.用户界面部分：为交通管理者提供直观、易操作的用户界面，以方 便其对交通信号灯控制系统进行管理和调度。 四、实验与评价 为了验证交通信号灯控制系统的效果，本文设计了一系列实验，并从 交通拥堵程度、交通事故率、交通流量等多个角度进行评价。实验结果表明，交通信号灯控制系统能够有效地提高交通的通行效率和安全性，减少 交通拥堵和事故发生。 五、总结与展望
目录 第一章系统的概述 1.1 系统概述及思想 (3) 1.2 系统的总体框图 (3) 1.3 总体工作过程 (4) 1.4 方案比较和论证 (5) 第二章硬件设计 2.1 硬件的总体分部 (7) 2.2 系统核心 (7) 2.3 显示模块 (9) 2.4 驱动模块 (12) 2.5 控制及遥控模块 (13) 2.6 电源模块 (14) 第三章软件设计 3.1 程序设计思路与流程 (15) 3.2 软件设计思想 (15) 3.3 按键子程序 (16) 第四章电路的安装与调试 4.1 遇到的主要技术问题 (17) 4.2 解决措施与效果 (17) 4.3 安装调试及改进 (17) 总结 (18) 参考文献 (19) 附件 1、程序清单 (20)
交通红绿灯控制系统 【摘要】 本设计以AT89S52单片机作为的控制核心，电路分为三大模块，分别是显示模块，遥控模块及控制模块。采用外部12M晶体震荡器产生定时脉冲，定时控制交通信号灯的导通与关断。采用固定十六进制输出技术来进行8个共阳数码管递减式计数。采用遥控控制交通红绿灯的模式转换，强制通行并且不改变原来运行的时间，人行横道具有动态人行行走显示，增加了人性化。电路通过ISIS仿真可以完全实现基本功能和扩展功能。可实现主干道和支干道的通行控制和时间显示，遥控转换，强制通行以及声音提醒控制。 关键词：单片机，交通灯，AT89S52
第一章系统的概述 1.1系统概述及思想 本交通红绿灯控制系统采用单片机为核心，通过单片机的各个IO口来控制交通灯，用C语言程序编写程序，既简单，又容易看懂。按照交通灯的规律来运行，自己设定了三种时间状态：25秒，30秒，40秒。三种常用的时间状态，用七段数码管显示倒计时时间，并且也用数码管显示模式状态，用点阵显示人行横道指示状态。并且设计出用遥控器来控制交通红绿灯的想法，并用我们容易实现的成品315M模块来设计遥控电路，调试容易又简单，且成功快。整个电路可以分为三部分，一个是主板，主要控制着交通灯的各个节点的控制，第二个是红绿灯显示，三种红绿灯状态及时间显示倒计时，第三个是人行道行走显示，动画状态。通过连接线连到主板上。这样的模块设计简洁明了。 1.2 系统的总体框图 系统的总体框图可以分为五大部分，第一最为重要的为单片机控制器，他承接着整个系统的重要核心，相应的程序也在这里面。其次周围连接着各个部分的模块，其次是显示模块，它有三个显示模块组成：红绿灯显示模块，人行横道显示模块和时间显示模块。他们承接着显示的功能是交通灯中不可缺少的部分。然后个为控制器。这个控制器主要控制交通灯的模式转换和强制通行状态，也是控制部分不可缺少的。还有就是驱动拉。这是显示部分里最为重要的部分，各个模块的工作电流大小都由驱动电路来决定，一旦驱动出现了问题，整个显示部分将会瘫痪掉。最后就是电源了。电源的好坏直接影响着电路的稳定性。也是很重要的。见图1.1：
毕业论文（设计）题目交通信号灯控制系统的设计
摘要 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。 十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。小型单片机交通控制系统是目前交通管制中应用的较为先进的控制系统。实现的方法是，首先对控制对象十字路口的车辆通行情况给定最优化方案，然后用单片机加数字电路来实现。本设计主要采用AT89C51系列单片机通过I/O端口来控制红绿灯和数码管时间显示，以此来达到控制交通的目的。 在正常情况下,该系统实现交通灯定时控制.根据定时时间进行东西和南北方向的切换.交通灯在红、绿灯交替点亮中,用两个数码管显示点亮的灯还能持续的时间.使LED显示器进行倒计时工作并与状态灯保持同步,可在保证交通安全的前提下最大限度的提高交通效率. 关键词：交通控制; 单片机; LED
目录 绪论 (4) 1.交通红绿灯的发展历史 (4) 2.道路交通控制的必要性 (4) 1 交通信号灯的设计要求及实现方案 (6) 1.1交通信号灯的设计要求 (6) 1.2交通信号灯的实现方案 (7) 2系统分析 (8) 2.1系统工作原理 (8) 2.2系统控制信号分析 (8) 3系统设计 (9) 3.1硬件电路设计 (9) 3.2元件介绍 (10) 3.2.1 AT89C51芯片介绍 (10) 3.2.2 74LS244 芯片介绍 (12) 3.2.3 74LS240芯片介绍 (13) 3.2.4 CD4511芯片介绍 (14) 3.3单元电路设计 (16) 3.3.1 复位电路 (16) 3.3.2 晶振电路 (17) 3.3.3 LED红绿灯显示电路 (18) 3.3.4七段数码管时间显示电路 (19) 3.3.5 电源电路 (20) 3.4整机电路原理图分析 (22) 3.5软件设计 (23) 3.5.1软件控制流程图 (23) 3.5.2 功能实现 (27) 结论 (28)
目录 摘要 (2) 第一章概述 (3) 交通灯的发展及现状 (3) 1.2 单片机说明 (3) 第二章智能交通灯的设计原理 (6) 2.1 智能交通灯的设计框图 (6) 智能交通灯的设计方案及改良措施 (6) 第三章智能交通灯电路设计 (6) 控制器的系统框图 (7) 智能交通灯控制系统电路图......................... 错误!未定义书签。工作原理.. (8) 第四章智能交通灯软件系统设计 (14) 4.1 智能交通灯的软件设计流程图 (14) 4.2 程序源代码 (14) 第五章智能交通灯方案的仿真 (14) 小结 (18) 致谢词 (18) 参考文献 (18) 附录 (21) 附录A：智能交通灯控制程序： (21)
摘要 本文介绍的是一个基于PROTEUS的智能交通灯控制系统的设计与仿真，系统根据交通十字路口双车道车流量的情况控制交通信号灯按特定的规律变化。 本文首先对智能交通灯的研究意义和智能交通灯的研究现状进行了分析，指出了现状交通灯存在的缺点，并提出了改良方法。智能交通灯控制系统通常要实现自动控制和在紧急情况下能够手动切换信号灯让特殊车辆优先通行。本文还对AT89C51单片机的结构特点和重要引脚功能进行了介绍，同时对智能交通灯控制系统的设计进行了详细的分析。最后利用PROTEUS软件，通过其平台对交通灯控制系统进行了仿真，仿真结果说明系统工作性能良好。 关键词：PROTEUS、AT89C51单片机、智能交通灯；
第一章概述 中国车辆数量不断增加，交通管制的工作量越来越大，利用电脑代替人进行高效交通管理是必然的发展趋势，而让电脑控制的交通灯拥有类似人类的感知智能，具有很强的现实意义，比方通过摄像机让交通灯控制系统获得视觉感知功能，就可以代替人类的眼睛，使系统根据所“看到”交通情况自适应改变管制策略，提高了交通管理的自动化水平，使得交通更高效、更顺畅。 目前设计交通灯的方案有很多，有应用CPLD设计实现交通信号灯控制器方法;有应用PLC实现对交通灯控制系统的设计;有应用单片机实现对交通信号灯设计的方法。目前，国内的交通灯一般设在十字路门，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯。加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用，但根据实际行车过程中出现的情况，还存在以下缺点：1．两车道的车辆轮流放行时间相同且固定，在十字路口，经常一个车道为主干道，车辆较多，放行时间应该长些；另一车道为副干道，车辆较少，放行时间应该短些。2．没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施，臂如，消防车执行紧急任务通过时，两车道的车都应停止，让紧急车通过。 1. 2 单片机说明 按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，具有丰富的内部资源：4kB闪存、128BRAM、32根I/O口线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口，具有4.25～5.50V的电压工作范围和0～24MHz工作频率，使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。
基于PLC的交通信号灯智能控制系统设计 摘要 随着经济的发展，车辆的数目不断增加，道路堵车现象日益严重，智能交通灯就应运而生了。目前世界上的智能交通系统存在的问题是：系统结构庞大、管理困难、维护投入大等。为了改善现有的交通状况，迫切需要设计智能的交通灯控制系统。 智能交通灯是一项综合运用网络通讯计算机技术、感应技术来管理交通灯具的自动控制系统。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。总之，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道路，缓解主干通与匝道、城区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。 可编程控制器以微处理器为核心，普遍采用梯形图进行程序设计，编程容易，修改灵活，且结构简单，抗干扰能力强。本设计采用德国西门子的S7-200系列的CPU226做主机，配以扩展模块EM222。设计中采用了S7-200编程软件SETP7-Micro/WIN3.2进行编程，用梯形图设计程序，并配有输入输出I/O接线图。本论文就城乡交通灯模拟控制系统的电路原理、设计计算等问题来进行具体分析讨论。将智能控制方案和正常时序控制进行对比，它具有小型化、智能化、维修投入小、易于安装等特点。与其他的智能交通系统相比该系统更适应经济和社会的发展，符合目前科技发展的现状。 关键词：智能化；交通灯；PLC
Intelligent Traffic Light Control System Design Based on PLC Abstract With economic development and increasing of the number of vehicles, road congestion is becoming increasingly serious, so the intelligent traffic lights is emerged. At present, the world's Intelligent Transportation System's problem is: huge structure, difficulty managed and the maintenance is largely expensive. In order to improve the existing traffic conditions, it is urgent to design a small scale smart traffic lights system. Intelligent traffic lights is a comprehensive use of computer network communication technology and sensor technology to manage the automatic control system of traffic lights. Urban traffic control system is used for urban traffic data monitoring, traffic signal control and traffic management computer system, it is the most important component of modern urban traffic control system. In short, the main problem that how to use the appropriate control method to make full use of the high-speed roads, trunk road, that are costly built, and the ramp to alleviate urban with the neighboring state of traffic congestion have become more and more urgent to the traffic management and urban planning departments. Programmable controller, whose core is a microprocessor, is commonly used to design program with ladder appearance diagram（LAD）, it is also flexible and easy to modify, moreover, it has simple structure and strong anti-interference ability. This report uses the CPU226 of Germany's Siemens' S7-200 series as the host computer, and together with the expansion module EM222. The layout is designed via the S7-200 programming software SETP7-Micro/WIN3.2, and programmed by ladder appearance diagram, we also
前言 随着我国城市化建设的发展，人民的生活水平日渐提高，越来越多的汽车进入了寻常老百姓的家庭，再加上政府大力发展公交车、出租车，使得道路上车辆越来越多，许多大城市如北京、上海、南京等均出现了道路交通超负荷运行的情况。因此，自80年代后期以来，很多城市纷纷扩建城市道路，在道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对道路的系统研究和控制，扩建道路并没有充分发挥出预期的作用。而城市道路多十字路口、多交叉的特点，也决定了城市道路的交通状况必然受这种路况的制约。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多车道城市道路，缓解城区的交通拥堵状况，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。在这种情况下，道路交通信号灯开始发挥了越来越重要的作用，并已成为交管部门管理交通的重要工具之一。 正文 1绪论
1.1选题的背景 1.1.1课题目的 本课题是设计一个交通信号灯控制电路，通过本设计了解掌握交通信号灯控制电路的工作原理，进而研究电子产品设计的技术方法。 通过对交通信号灯控制电路的设计、安装与调试，熟练掌握各种电子测量仪器、仪表的正确使用方法，熟悉掌握数字逻辑电路原理及各类型数字单元电路的工作原理、电路形式、调试方法、整机电路统调技巧等方面知识；同时，通过对系统设计结果的理论分析，加强理论联系实际的工作能力，对加强数字逻辑电路原理与技术方法的掌握，得到全面的、系统的训练，为今后从事本专业工作奠定坚实的技术基础。 1.1.2课题意义 在现代城市中，人口和汽车日益增长，市区交通也日益拥挤，人们的安全问题也日益重要。因此，红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。有了交通灯人们的安全出行有了很大的保障。 自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进，设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。尤其是近几年来，随着电子与计算机技术的飞速发展，电子电路分析和设计方法有了很大的改进，电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段，这些为交通灯控制电路的设计提供了一定的技术基础。 1.2发展史 早在1850年，城市交叉口处不断增长的交通就引发了人们对安全和拥堵的关注。第一次对交叉路口交通的控制尝试起源于1868年英国伦敦，当时由警察手工轮流变换指挥用的旗帜，当时的控制指令可以称之为旗语。这种控制方式在1908年传到美国纽约，并且很快在全国传播开来。城市电气化的发展导致了1914年在俄亥俄州的克利夫兰市出现了第一台电力驱动的交通信号灯。1919年，纽约市开始把手动指挥的旗子换成了电机控制的信号灯。在1923年，Garrett Morgan申请专利Morgan交通信号灯，后来卖给了通用电气公司。到1932年，在布鲁克林市Parkside大街上的最后一个手动控制的旗子也被电机控制信号灯取代。从1920年到1970年近50年的时间里，电机驱动的信号灯占据了交通信号控制系统的主要市场。周期长度是通过安装合适的齿轮来进行保证的，通过在一个计
智能交通信号控制系统设计 随着城市化的加速发展，交通问题已成为人们生活中的一大难点。传统的交通信号控制系统采用固定时间段来进行交通指挥，效率低下，容易引起拥堵和交通事故。而智能交通信号控制系统的出现，有效地解决了这些问题，成为新时代交通管理的重要手段。本文旨在介绍智能交通信号控制系统的设计原理、技术路线及应用前景。 一、智能交通信号控制系统设计原理 智能交通信号控制系统的设计原理是将交通信号控制中的时序控制换成事件控制，并通过监测车流量、速度等实时交通信息，根据车流情况智能地调整信号灯时间，以实现交通流量的平稳流动。 智能交通信号控制系统的实现基于智能交通微波雷达技术、车辆识别技术、摄像头技术等。这些技术通过不断搜集和分析交通信息，实现智能化的交通信号控制。例如，当路口上的车流量超过设定值时，系统就会智能地延长这个路口的绿灯时间，以便车辆尽快通过，降低道路拥堵。 二、智能交通信号控制系统的技术路线 智能交通信号控制系统的技术路线主要包括三个方面：数据采集、数据处理和信号控制。
1. 数据采集 数据采集是智能交通信号控制系统的重要组成部分。主要手段 包括微波雷达、视频图像采集、车辆识别等技术。这些技术可以 将实时的交通信息获取到，并将其传输到数据处理中心。 2. 数据处理 数据处理是智能交通信号控制系统的核心部分，包括数据过滤、数据分析和决策。通过对数据的过滤和分析，系统得以得到关键 的路面信息，并对其进行有效的处理和分类。在数据处理方面， 主要应用较多的算法包括神经网络、遗传算法等。 3. 信号控制 信号控制是智能交通信号控制系统的最终实现，它将通过数据 采集和处理得到的交通信息转化为实际的交通控制信息。在这方面，控制算法是关键，影响了智能交通信号控制系统工作的精度 和实时性。 三、智能交通信号控制系统的应用前景 未来的城市发展需要更加智慧化的交通管理手段。智能交通信 号控制系统作为智慧交通管理的重要组成部分，具有非常广阔的 应用前景。
智能交通信号控制系统 随着城市化进程的快速推进，交通问题越来越引起人们的关注。交 通拥堵、事故频发等问题给人们的出行带来了严重的不便和安全隐患。因此，如何提高交通系统的效率和安全性成为了城市管理者和交通专 家们亟待解决的问题。 智能交通信号控制系统作为解决交通问题的重要手段之一，受到了 越来越多的关注。这一系统借助现代科技手段，对交通信号进行精确 而高效的控制，以实现交通流量高效调配和道路交通优化。与传统的 定时信号控制系统相比，智能交通信号控制系统具有以下几个显著的 特点和优势。 首先，智能交通信号控制系统能够实现智能感知。传统的定时信号 控制系统往往仅根据时间设定信号灯的切换，忽略了实时的道路交通 状况。而智能交通信号控制系统则可以通过各种传感器和实时数据采 集设备，实时感知交通流量、车辆密度、行驶速度等信息，在此基础 上做出更加智能的信号控制决策。通过智能感知，系统能够更准确地 把握交通状况，从而实现交通优化。 其次，智能交通信号控制系统具备智能调度能力。在交通拥堵的情 况下，传统的信号控制系统往往只能定时切换信号灯，无法根据实际 需要动态调整信号灯的时长。而智能交通信号控制系统可以根据实时 交通状况，调整信号灯的时长和切换频率，以最大限度地疏导交通流量。通过智能调度，系统能够更高效地分配道路资源，提升整体交通 效率。
另外，智能交通信号控制系统还具备智能联动能力。单一的信号控 制系统往往只能调控固定范围内的信号灯，无法与其他设备进行联动。而智能交通信号控制系统可以通过网络与其他城市交通设施，如摄像头、车辆定位系统等进行实时联动。通过智能联动，系统能够更全面 地获取交通信息并做出准确的判断和决策。这种联动机制可以使得系 统更好地适应复杂的交通环境，从而提升整体的交通安全性和便捷性。 此外，智能交通信号控制系统还可以为未来的智能化交通系统奠定 基础。随着人工智能、大数据等技术的发展，未来的交通系统将更加 智能和互联。现阶段的智能交通信号控制系统已经为未来的智能交通 系统提供了基础和经验。通过智能交通信号控制系统的应用和不断优化，可以为未来交通系统的发展提供有益的借鉴和指导。 总之，智能交通信号控制系统作为交通优化与安全的重要手段，具 备智能感知、智能调度和智能联动等功能。通过充分利用现代科技手段，系统能够更准确地感知交通状况、更高效地调度信号灯，并与其 他设备实现联动，从而提升整体的交通效率和安全性。相信随着科技 的不断进步和应用的推广，智能交通信号控制系统将在未来的城市交 通中发挥更为重要的作用，为人们的出行带来更多的便利和安全。
智能交通诱导系统 摘要：该论文主要是通过对比智能交通诱导系统在国内外的发展，来揭露这门技术在现在以及未来对交通工程以及管理的重要性和实用性。同时介绍了一些较为实用的交通诱导系统技术，例如车辆导航系统、DSRC技术和VPS技术,深入讲述了交通诱导系统为中国未来的交通管理带来的巨大效益。关键词：智能交通诱导系统、车辆导航系统、DSRC技术、LED诱导屏 一、智能交通系统的概述 智能交通诱导系统（Intelligent Transport System，简称ITS）是将先进的信息技术、通讯技术、控制技术和计算机技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系，而建立起的一种在大范围、全方位发挥作用的，实习、准确、高效的综合的运输和管理系统。 二、智能交通诱导系统在国内外的发展 1.智能交通诱导系统在日本的发展 日本于1994年1月成立了由当时的警察厅、通商产业省、运输省、邮政省、建设省五个部门支持的“道路·交通·车辆智能化推进协会（VERTIS）”，目的是促进日本在ITS领域中的技术、产品的研究开发及推广应用。VERTIS确定今后30年的工作目标是：将现有道路交通死亡事故减少50%；消除交通拥挤;减少汽车的燃料消耗及尾气排放。日本新交通系统是日本实现智能交通的关键之一,在《日本ITS框架体系》的指导下，该系统设计由一个具有高性能的核心性综合交通控制中心和10个子系统组成。 日本国面积不大，但人口不少，有1.26亿，且有80％的人口住在城市;每天有7000多万辆车在公路上行驶,每年有约100万人在交通事故中死亡或受伤，因交通堵塞导致的经济损失估计每年高达12兆亿日元以上。所以自从日本发展了智能交通诱导系统技术后很多日本现存的交通问题都得到了很好地改善。日本智能交通规划研制了适合本地交通特点的动态交通信号控制系统。东京现有交通信号灯14447处，其中7247处为集中控制,控制的方式有两种：在城市中心地区，根据车流量和交通路口间距的情况实行区域协调与统一控制相结合的方式;在边缘地区，采取了单点控制方式，但控制中心掌握所有受控路口的交通信息，使高速公路与普通城市道路的交通控制中心实现信息沟通、信息共享。 2.智能交通诱导系统在广州的发展 作为全国首批智能交通示范城市之一的广州,智能交通系统构建包括广州市交通信息共用主平台、物流信息平台、路面交通状况监视与监测、静态交通管理系统等智能交通系统的主框架。其中共用信息平台已初具规模,实现了羊城通系统、线网规划系统、出租车综合管理平台、联网售票系统、96900呼叫中心等多个子系统的连接，可以完成数据的采集、分类和有效存储、查询、订阅等相应的数据处理工作,实现了诸多的数据
智能交通系统毕业论文 智能交通系统毕业论文摘要随着现代社会的快速发展，各种各样的交通工具成为了代步工具，特别是近年来小汽车的普及，加重了现有交通资源的压力。优化交通网络可以缓解交通压力，但是投入成本较高，还要受很多环境因素的影响，对于道路交通的控制方法和控制技术的优化显得更容易实现，而交通灯是整个交通网的指挥系统。 本文研究的是以STC89C52RC单片机为控制器的智能交通灯控制系统，该系统在基础交通灯系统的基础上增加了如下功能：(1)自动实时监测车流量并将传回的数据进行处理, 动态分配不同方向的通车时间，最大程度优化交通道路资源；(2)紧急情况强制转换通车；(3)根据车流量自动进入夜间模式等功能。本设计进行软硬件整体设计，并利用PROTEUS软件进行软件仿真，并进行了硬件板卡实现。 关键词:智能交通灯;STC89C52；智能控制；74HC573 ABSTRACT With the rapid developments of modern society, all kinds of traffic tools has become the transport, especially the popularity of the car in recent years, which increased the pressure of the existing transport resources, Although optimizing the transportation networks can ease traffic pressure, the cos t is higher, and which is influenced by many
基于PLC的智能交通控制系统设计 摘要 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，我国许多大中城市的交通压力都非常大。所以，改善与提高现有的交通系统的工作效率，加强交通路口的信号灯控制和监控是非常重要的。 解决好交通信号灯控制问题将是保障交通有序、安全、快速运行的重要环节。但现有的交通信号灯控制系统都是单一的固定时序控制, 不能够根据实际交通状况进行调节控制。 本文主要使用PLC和地感线圈来实现智能交通控制。在十字路口相应的位置埋设地感线圈，对此路段上的车流量进行统计，并根据车流量的变化，改变绿灯的控制时间，可以实时地对绿灯资源进行合理调配，提高十字路口的通行能力，缓解交通拥挤，达到最优控制。文中详细介绍了系统的硬件设计和软件设计，最后用iFIX工程组态软件进行监控，达到了比较满意的可视化效果，并实现了模拟真实环境的目的。 关键词智能交通地感线圈车流量延时控制
THE DESIGN OF INTELLIGENT TRAFFIC CONTROL SYSTEM BASED ON PLC ABSTRACT Along with the development of the society economy, the city transportation problem causes our concern more and more, and traffic pressure in many large and medium-sized cities in China is very great. Therefore, to improve and enhance efficiency of the existing transport system, strengthen the control of traffic lights and monitor the situation is very important. The traffic light control is important for urban traffic safety and high efficiency. But all the traffic light control are working in standing sequence, and are unable to make adjustment with different traffic flow. In the design of the paper, one method of the intelligent traffic control is used which combines the PLC and the induction coil. Induction coils are preburied at the correspond- ing crossroads to make statistics of the vehicle flow, according to which the control time of the green lights is changed, then, the resource of the green light is reasonably distributed to improve the traffic capacity at the crossroads. PLC could self regulate the time of traffic light, and reach the best of control. The hardware and software of the system are introduced in the paper in detail. Finally, using iFIX software for monitoring, the visualization effect and the simulation of the real environment is satisfactory. KEY WORDS intelligent traffic induction coil vehicle flowrate time-delay control