城市交通智能红绿灯控制系统
1. 前言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。针对我国中等城市交通的现状，我们开发和研究了城市交通信号控制系统。该系统由交通基础信息采集、优化调度、信号控制、信息发布等四个子系统组成。该系统与国内外同类产品相比，创新之处表现在：
1）将模糊控制技术引入交通信号控制，实现信号灯的自适应控制。
2）通过Internet 网以及可变信息板等实现交通信息的实时动态发布。
3）利用专家系统对整个区域的信号系统进行全局优化调度。该系统运用模糊控制、神经网络等先进的手段进行优化调度与智能控制。它将有利于交通管理向智能化方向发展。
2. 系统结构
整个系统可以分为三层。基础数据采集主要采集各车道计数仪的实时数据，通过通信网将数据传输到交通管控中心。各交叉口在调度指令和该交叉口的实时交通流信息，利用模糊控制的策略对该交叉口的信号进行控制。管理层为最高指挥层，它能在比如交通管制等紧急情况下进行宏观调度。
管理层
优化调度层
基础数据采集底层控制城市交通信号控制系统的网络比较复杂，包括：有线网和无线网，远程网和局域网，主干网和区域网，以及工控网。尽管如此，我们仍可把城市交通信号控制系统的网络总体结构分为三层：第一层为管控中心的主干网络，是全市交通的网络数据库服务中心；第二层是局域网络；第三层为控制红绿灯、可变信息板等的工控网。
管控中心是城市交通信号控制系统的核心，它能实现交通信息的共享。工控网络用于采集有关实时交通数据，并反馈交通信号控制信息。
3.单个交叉口红绿灯的模糊控制
由于我国的城市交通具有车辆种类多，随机性大等特点，因
此难以用精确的数学模型来描述。单个交叉口的控制要在全局优化调度的基础上执行。
对单个交叉口而言，当交通需求较小时，信号周期则应短一些，但一般不能少于px 15秒（P为相位数）以免某一方向的绿灯时间小于15 秒使车辆来不及通过路口影响交通安全。当交通需求很小时，一般按最小周期运行；当交通需求很大时，只能按最大周期控制，此时，车辆堵塞现象已不可避免。根据专家的经验，单个交叉路口的模糊控制算法可描述为：
①步骤1从相位i开始，分别指定各相位的最大绿灯时间；
②步骤2先给该相位以最短绿灯时间，△ G= 15秒；
③步骤3在△ G内测得放行车道上的交通需求，设其为K;
④步骤4若小于某一给定的值r或累积绿灯时间，则将绿灯
转到下一相位，回到步骤2，否则继续；
⑤步骤5根据K值的大小来确定绿灯延长时间△ G,若小，
则少量延长绿灯时间，若大，则大量延长绿灯时间。由此建立模糊控制规则。设延长的绿灯时间为 AG,若+ ^G> 120秒，则△ G= 120秒；否则该相位的绿灯时间为+ AG,回到步骤3。用队长来表示交通需求可用下述方法建立模糊控制规则。将测得的队长1可看作模糊变量，其论域为：L={ 1, 3, 5, 7 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21},取7 个语言值：（很长），（长），（较长）,（中等）,（较短）,（短）,（很短）。绿灯追加时间△ G同样看作模糊变量，其论域为：r={ 3, 7, 11, 15, 19, 23, 27, 31, 35},取7 个语言值：（很多）, （多）,（较多）,（适中）,（较少）,（少）,（很少）。根据人的控制经验一般可总结出下列7条控制规则，若，贝V, i = 1,…，7。根据模糊理论知道, 一个完整语言控制策略是由很多不同的语言控制策略所组成的。由7 条语言控制策略可组成单输入单输出语言控制策略,每条控制策略可用模糊关系矩阵表示。
感应控制模块由全感应控制模块和半感应控制模块组成。全感应控制中采用模糊控制算法。如果交通需求用占有率和交通量来度
量,则当占有率很小且交通量也很小时采用最小周期控制；
多时段和多相位的划分要根据交叉口的历史交通流数据和交叉口的几何形状来确定，通常至少要分交通高峰期和非高峰期。由于信号周期的剧烈变化会造成交通紊流，引起进一步的交通阻塞，因此程序对
时段改变所引起的方案变化进行了平滑处理，使新时段以周期的小增量方式平滑过渡。
4.基于专家系统与神经网络的全局优化调度道路交通控制通常分为点控、线控和面控。面控是要让某区域内各交叉口信号控制器协调动作，从而可以提高道路通行能力，增加交通安全，节省能源和减少污染等等。无论哪种控制，其控制变量主要有3 个：信号周期，绿信比和相位差。点控只需前两个变量即可。
5.模糊神经网络的调度算法
模糊逻辑控制的特长在于能够充分利用学科领域的知识，能以一定的规则数来表达知识具有逻辑推理能力，在技能处理上比较擅长。神经网络具有自学习能力和大规模并行处理能力，在认知处理、模式识别方面有很强的优势，主要缺点是结构难以确定，训练样本要求多且准确，训练周期长，而且不能提供一个明确的用于网络知识表达的框架。
模糊神经网络是为发挥各自的优势把神经网络和模糊逻辑有机结合实际。采取神经网络技术来进行模糊信息处理，使得模糊规则的自动提取及模糊隶属函数的自动生成成为可能，进而克服神经网
络结构难以确定以及模糊逻辑元自学习功能的缺点，使
模糊系统成为一种自适应模糊系统
采用神经网络技术来进行模糊信息处理有多种做法。所谓模糊神经元是指可实施模糊信息处理或模糊逻辑运算的人工神经元，而模糊神经网络则是全部或部分采用各类模糊神经元所构成的可处理模糊信息的神经网络系统。在本系统中，整个神经网络的建立和使用分
以下几步完成：
a.利用专家的知识粗略地形成模糊模型（包括一些模糊规则和模糊推理方法）。
b.基于这一模糊模型构成模糊神经网络。
c.训练神经网络。通过系统仿真来训练神经网络。对每一种
输入值（11，…，Im），选择一种输出值（gl,…，gn）,利用系统仿真来模拟系统在给定的时间内所有车辆的平均等待时间。系统的能量函数选为所有车辆的平均等待时间。神经网络训练的目标在于使能量函数最小。
d.网络的应用。神经网络的输入数据是在统计数据和实时数据的基础上进行预测得到的, 这就要求实时地采集数据, 周期性地统计和存诸数据, 预测到神经网络的输入后, 经过网络的计算, 在较精确地辩识出交通模式之后, 对不同的模式采取适合其特点的相应控制算法,选出红绿灯控制方案。
同时在我们的系统中,要注意不同交通模式间的平稳切换, 以达到理想的控制效果。红绿灯控制方案是按照多目标控制设计的,例如, 通过模糊神经网络选择交叉口某方向响应一个绿灯追加时间信号时，可能会设定由几个量（该方向车辆的等待时间、该方向车辆的行程时间、该交叉口受影响的车流量）组成的综合指标来对所选方案进行评价。
总之，城市交通智能红绿灯控制系统应具有拟人或仿人的智
能，在面对具有复杂性、不确定性、随机性等因素影响的问题时，
控制系统能采用灵活机动的决策方式，使系统朝着期望的目标逼近。
6.结束语
在文中，我们研究一种利用模糊控制的方法、人工元神经网
络等技术对交通系统进行全局优化调度的红绿灯控制系统。虽然在全局调控与局部模糊控制的配合使用仍有许多问题有待以解决，但随着研究的继续进行，该方法将是解决中国中小城市交通控制问题的一个好办法。
课 程 设 计 2015 年 7 月 30 日 设计题目 学 号 专业班级 学生姓名指导教师 十字路口自动红绿灯指挥系统
目录 一、主要指标及要求 (1) 二、方案选择 (1) 三、工作原理分析 (1) 四、单元模块设计及分析 (2) 4.1时钟信号脉冲发生器设计 (2) 4.2定时器设计 (4) 4.3 延时电路设计 (5) 4.4状态转换电路设计 (6) 4.5置数组合逻辑设计 (7) 五、总电路图 (9) 六、设计心得 (9) 七、参考文献 (10)
十字路口自动红绿灯指挥系统 班级：指导老师: 学生： 学号： 一、主要指标及要求 1.自动完成绿－黄－红－绿－……工作循环； 2.每种信号灯亮的时间不等，如：绿灯亮20秒－黄灯亮5秒－红灯亮15秒，如此循环； 3.用倒计时的方法，数字显示当前信号的剩余时间，提醒行人和司机； 4．(*) 信号灯的时间分别可调，以适应不同路口，不同路段交通流量的需求。 二、方案选择 三、工作原理分析 本电路分为五个模块，即时钟信号脉冲发生器、定时器、延时电路、状态转换电路、置数组合逻辑电路。其中由555定时器组成的时钟信号脉冲发生器为由两片74LS192计数器组成的定时器电路提供1Hz的脉冲信号，使计时器能够正常计数。由三片双四选一数据选择器组成的置数组合逻辑电路分别为计数器置
19s、4s、14s和0s等不同的数。当计数归零时，计数器的溢出信号使双D触发器的状态发生跳转，同时控制着绿黄红灯的亮灭，使得绿黄红灯亮时，定时器分别置19s、4s、14s。延时电路起到延时作用，当计数器计数归零时，溢出信号通过延时电路先使触发器状态发生翻转，再加载LD信号，使计数器置一个新数。 四、单元模块设计及分析 4.1时钟信号脉冲发生器 时钟信号脉冲发生器选用555定时器主要用来产生秒脉冲信号。脉冲信号的频率可调，所以可以采用555组成多谐振荡器，其输出脉冲作为下一级的时钟信号。555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。555定时器的电源电压范围宽，可在5~16V工作，最大负载电流可达200mA。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。 555定时器构成多谐振荡器，组成信号产生电路接通电源后，VCC通过电阻R1、R2给电容C充电，充电时间常数为（R1+R2），电容上的电压vC按指数规律上升，当上升到VREF1=2VCC/3时，比较器C1输出高电平，C2输出低电平，RS=10，触发器被复位，放电管T28导通，此时v0输出低电平，电容C开始通过R2放电，放电时间常数约为R2C，vC下降，当下降到VREF2=VCC/3时，比较器C1输出低电平，C2输出高电平，RS=01，触发器被置位，放电管T28截止，v0输出高电平，电容C又开始充电，当vC上升到时VREF1=2VCC/3，触发器又开始翻转。如此周而复始，输出矩形脉冲。其电路原理图如下：
关键词：AT89C51;7448，LED 2方案论证 2.1设计任务 设计基于单片机的智能交通红绿灯控制系统，要求能通过按键或遥控器设置系统参数，系统运行时，“倒计时等信息”能通过数码管或点阵发光管显示，设计时应考虑交通红绿灯控制的易操作性及智能性。以单片机的最小系统为基础设计硬件，用汇编语言、或C语言设计软件。通过本设计可以培养学生分析问题和解决问题的能力，掌握Mcs51单片机的硬件与软件设计方法，从而将学到的理论知识应用于实践中，为将来走向社会奠定良好的基础。 东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮时车辆及行人小心通过。红灯的设计时间为45秒，绿灯为40秒，黄灯为5秒。 2.2 方案介绍 方案1设计思想： 采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器，选择一个单片机，其内部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状 态的转换，由于每一个模块的计数多不是相同，这里的各模块是以预置数和计数器计 数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输 入要产生相应状态的下一个状态的预置数，如图中A道和B道,分别为次干道的置数选 择和主干道的置数选择。 方案2 设计思想： 由两个传感器监视南北方向即A道与东西方向即B道的车辆来往情况，设开关K=1 为有车通过，K=0为没有车通过。则有以下四种情况： Ka=1时：Kb=0，表示A有车B没有车，则仅通行B道： Kb=1,表示A有车B有车，则优先通行A道； Ka=0时：Kb=0表示A没有车B也没有车，同样优先通行A道； Kb=1表示A没有车B有车，则仅通行B道。 方案比较： 方案1用了模块设计，而方案2采用逻辑设计，相比之下1有较强的可读性和较强 的可修改性，而2则在设计上显得较简单，设计纯朴，便于测试，它的优势则在于提供
1选题背景 今天，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。 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。在交通中管理引入单片机交通灯控制代替交管人员在交叉路口服务，有助于提高交通运输的安全性、提高交通管理的服务质量。并在一定程度上尽可能的降低由道路拥挤造成的经济损失，同时也减小了工作人员的劳动强度。 关键词：AT89C51;7448，LED 2方案论证 2.1设计任务 设计基于单片机的智能交通红绿灯控制系统，要求能通过按键或遥控器设置系统参数，系统运行时，“倒计时等信息”能通过数码管或点阵发光管显示，设计时应考虑交通红绿灯控制的易操作性及智能性。以单片机的最小系统为基础设计硬件，用汇编语言、或C语言设计软件。通过本设计可以培养学生分析问题和解决问题的能力，掌握Mcs51单片机的硬件与软件设计方法，从而将学到的理论知识应用于实践中，为将来走向社会奠定良好的基础。 东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮时车辆及行人小心通过。红灯的设计时间为45秒，绿灯为40秒，黄灯为5秒。 2.2 方案介绍 方案1设计思想： 采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器，选择一个单片机，其内部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状 态的转换，由于每一个模块的计数多不是相同，这里的各模块是以预置数和计数器计 数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输 入要产生相应状态的下一个状态的预置数，如图中A道和B道,分别为次干道的置数选 择和主干道的置数选择。 方案2 设计思想： 由两个传感器监视南北方向即A道与东西方向即B道的车辆来往情况，设开关K=1 为有车通过，K=0为没有车通过。则有以下四种情况： Ka=1时：Kb=0，表示A有车B没有车，则仅通行B道：
文档从互联网中收集，已重新修正排版，word格式支持编辑，如有帮助欢 迎下载支持。机器视觉的论述作业 题目：基于机器视觉智能交通灯控制系统 学院名称：电气工程学院 专业班级： 姓名： 学号： 时间：
1 绪论 (3) 2 基于机器视觉的智能交通灯系统设计 (3) 3 智能交通灯控制策略 (5) 3.1 模糊控制 (5) 3.2 智能交通灯模糊控制策略 (5) 3.3 解模糊化算法 (6) 4 系统硬件设计 (6) 4.1 摄像头的安装和特性 (6) 4.2 视频采集模块设计 (6) 4.3 DSP控制处理模块设计 (7) 4.4 信号灯驱动模块设计 (7) 4.5 电源模块设计 (8) 5 系统软件设计及调试 (8) 5.1 软件总体设计方案 (8) 5.2 视频采集模块的软件设计 (9) 5.3 系统调试 (9) 6 总结 (9) 7 参考文献 (10)
1 绪论 随着社会经济的发展，城市车辆数量迅速增长，交通拥挤日益严重，造成的交通事故和环境污染等负面效应也日益突出。城市交通问题直接制约着城市的建设和经济的增长，与人们的日常生活密切相关。通常交通阻塞大都是由于城市路口实际通行能力不足所造成的，路口交通问题逐步成为经济和社会发展中的重大问题，为此世界大多数国家都在进行智能交通灯控制系统的研究。 本文的目的是对基于机器视觉的智能交通灯控制系统进行了研究。基于机器视觉的智能交通灯控制系统对路口交通灯进行智能控制，根据各相位车流量大小，智能分配红绿灯时间，彻底改变了传统交通灯控制方式的不足。目前由于城市路口交通信号灯的控制策略不理想，导致了路口实际通行能力下降，停车次数比较多，车辆通过路口的延误时间较长，容易造成不必要的拥堵。改善交通灯控制策略，来提高路口的实际通行能力，这是城市交通控制中需要解决的主要问题。自从计算机控制系统应用于交通灯控制以来，硬件设备的不断更新和改进，智能化和集成化成为城市道路交通信号控制系统的研究趋势，而路口交通灯控制系统是智能交通系统中的关键点和突破口。 2 基于机器视觉的智能交通灯系统设计 基于机器视觉的智能交通灯控制系统是由摄像机、视频采集模块、DSP控制处理模块、信号灯驱动模块、电源模块、时钟模块、复位模块和信号灯组等组成，其组成框图如2.1图所示 图2.1系统组成框图 系统中摄像机是用来拍摄路口车辆视频，是路口车流量获取的基础设备，其拍摄的视频图像质量高低直接影响到系统对交通灯控制的精度。摄像机的选择决定着视频的质量，所以一般要选择稳定性高，分辨率符合系统要求的摄像机。目前摄像机主要分为两种，一种是电荷耦合器件_℃CD图像传感器；一种是互补性
安徽三联学院 学年论文 十字路口交通灯控制系统Crossroads traffic lights control system 专业：电气工程及其自动化 姓名： 学号： 指导老师： 2010年12 月15 日 信息与通信技术系
【摘要】根据8051单片机的特点及交通灯在实际控制中的特点，本文提出一种用单片机自动控制交通灯及时间显示的方法。同时给出了软硬件设计方法,设计过程包括硬件电路设计和程序设计两大步骤，对在单片机应用中可能遇到的重要技术问题都有涉足。本文对十字路口状态预设为两种，一种是正常状态，另一种是故障或紧急状态，通过按键来实现。通过按键可以调节时间的显示；以及红绿灯亮的时间；还可以设置交通忙碌时间；当时间达到忙碌的时间，程序则进入忙碌时间。在此设计中用LCD1602来作为人机相联的显示屏，数码管作倒计时，双色LED作为红绿黄三种交通控制灯，四个按键当为设置和急停用。 【关键词】单片机；交通灯；时间显示器；数码管。 【Abstract】8051 features and characteristics of traffic lights in the actual control, this paper proposes a single-chip automatic control of traffic lights and time display. Given hardware and software design methods, the two steps of the design process including the hardware circuit design and programming have to get involved on important technical issues that may be encountered in the SCM application. Crossroads state default two, one is the normal state, another is a failure or emergency button. Button can adjust the time display; and traffic lights bright; can also set the traffic busy time; time to reach a busy time, the program is to enter a busy time. In this design, using LCD1602 as a display of human-computer linked digital tube to make countdown, the two-color LED as red, green and yellow three traffic control lights, four buttons to use for the set and emergency stop. 【Key words】SCM; traffic lights; time display; digital tube.
课 程 设 计 2015 年 7 月 30 日 设计题目 学 号 专业班级 学生姓名指导教师
目录 一、主要指标及要求 (1) 二、方案选择 (1) 三、工作原理分析 (1) 四、单元模块设计及分析 (2) 4.1时钟信号脉冲发生器设计 (2) 4.2定时器设计 (4) 4.3 延时电路设计 (5) 4.4状态转换电路设计 (6) 4.5置数组合逻辑设计 (7) 五、总电路图 (9) 六、设计心得 (9) 七、参考文献 (10)
十字路口自动红绿灯指挥系统 班级：指导老师: 学生： 学号： 一、主要指标及要求 1.自动完成绿－黄－红－绿－……工作循环； 2.每种信号灯亮的时间不等，如：绿灯亮20秒－黄灯亮5秒－红灯亮15秒，如此循环； 3.用倒计时的方法，数字显示当前信号的剩余时间，提醒行人和司机； 4．(*) 信号灯的时间分别可调，以适应不同路口，不同路段交通流量的需求。 二、方案选择 三、工作原理分析 本电路分为五个模块，即时钟信号脉冲发生器、定时器、延时电路、状态转换电路、置数组合逻辑电路。其中由555定时器组成的时钟信号脉冲发生器为由两片74LS192计数器组成的定时器电路提供1Hz的脉冲信号，使计时器能够正常计数。由三片双四选一数据选择器组成的置数组合逻辑电路分别为计数器置19s、4s、14s和0s等不同的数。当计数归零时，计数器的溢出信号使双D触发器的状态发生跳转，同时控制着绿黄红灯的亮灭，使得绿黄红灯亮时，定时器分别置19s、4s、14s。延时电路起到延时作用，当计数器计数归零时，溢出信号通过延时电路先使触发器状态发生翻转，再加载LD信号，使计数器置一个新数。 四、单元模块设计及分析 4.1时钟信号脉冲发生器 时钟信号脉冲发生器选用555定时器主要用来产生秒脉冲信号。脉冲信号的频率可调，所以可以采用555组成多谐振荡器，其输出脉冲作为下一级的时钟信号。555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。555定时器的电源电压范围宽，可在5~16V工作，最大负载电流可达200mA。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。 555定时器构成多谐振荡器，组成信号产生电路接通电源后，VCC通过电阻R1、R2给电容C充电，充电时间常数为（R1+R2），电容上的电压vC按指数规律上升，当上升到VREF1=2VCC/3时，比较器C1输出高电平，C2输出低电平，RS=10，
黄河科技学院课程设计任务书 工学院机械系机械设计制造及其自动化专业10 级班学号姓名指导教师 题目: 彩灯控制器的设计 课程:单片机课程设计 课程设计时间 2013年10月28日至2013年11 月10 日共2 周 一、设计要求： 利用AT89C51单片机的4位数字加法计算器，能进行加减运算。 创新要求： 功能键能清零、超出位数光报警提示、违规操作声报警 二、设计方案分析： 采用4×4键盘，键盘定义十个数字键，六个功能键，使用串行动态显示显示运算结果。主程序进行初始化，采用行列扫描进行查表得出键值，每次按键后调用显示子程序。 主要单元电路的设计 复位电路 复位电路采用上电复位与手动复位相结合的方案。上电复位时，上电瞬间RST 端的电位与VCC相同，即为高电平，随着充电电流的减小，RST端的电位逐渐下降。只要高电平保持时间足够长，就可以使AT89C52有效地复位。手动复位时，按下复位按钮，电容C1通过R2电阻迅速放电，使RST端迅速变为高电平，复
位按钮松开后，电容通过R和内部下拉电阻放电，逐渐使RST端恢复为低电平。 电路如图所示 晶振电路 晶振电路是单片机的心脏，它用于产生单片机工作所需要的时钟信号，晶振电路给数字钟提供一个频率稳定准确的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定，晶振电路如图 键盘电路的设计 键盘可分为两类：编码键盘和非编码键盘。编码键盘是较多按键（20个以上）和专用驱动芯片的组合，当按下某个按键时，它能够处理按键抖动、连击等问题，直接输出按键的编码，无需系统软件干预。通用计算机使用的标准键盘就是编码键盘。当系统功能比较复杂，按键数量很多时，采用编码键盘可以简化软件设计。但大多数智能仪器和电子产品的按键数目都不太多（20个以内），为了降低成本和简化电路通常采用非编码键盘。非编码键盘的接口电路有设计者根据需要自行决定，按键信息通过接口软件来获取。本课题需要的是16个按键，故选择用非编码键盘。 计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键，如果采用独立按键的方式，在这种情况下，编程会很简单，但是会占用大量的I/O 口资源，因此在很多情况下都不采用这种方式，而是采用矩阵键盘的方案。矩阵键盘采用四条I/O 线作为行线，四条I/O 线作为列线组成键盘，在行线和列线的每个交叉点上设置一
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
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 ................................................................................................. 1 2 智能交通信号灯系统总设计.................................................................................... 2 2.1 单片机智能交通信号灯通行方案设计 ................................................................. 2 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.................................................................................................... 5 5 结论和展望................................................................................................................ 6 参考文献...................................................................................... 错误！未定义书签。 杨红宇 要： 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 为现代生活中必不可少的一部分。
网络教育学院 《可编程控制器》大作业 题目：十字路口交通灯控制设计 学习中心：辽宁彰武电大学习中心 层次：高中起点专科 专业：电力系统自动化技术 年级： 2015 年秋季 学号： 151524228206 学生姓名：陈润泽
题目五：十字路口交通灯控制设计 起动后，南北红灯亮并维持30s。在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，东西绿灯亮25s后闪亮，3s后熄灭，东西黄灯亮，黄灯亮2s后，东西红灯亮，与此同时，南北红灯灭，南北绿灯亮。南北绿灯亮25s后闪亮，3s后熄灭，南北黄灯亮，黄灯亮2s后，南北红灯亮，东西红灯灭，东西绿灯亮。依次循环。 十字路口交通灯控制示意图及时序图如下图所示。 设计要求：（1）首先对可编程序控制器（PLC）的产生与发展、主要性 能指标、分类、特点、功能与应用领域等进行简要介绍； （2）设计选用西门子S7－200 系列PLC，对其I/O口进行分配， 并使用STEP7-MicroWIN编程软件设计程序梯形图（梯形图 截图后放到作业中）； （3）总结：需要说明的问题以及设计的心得体会。
1 设计背景 1.1 背景概述 本文对十字路口交通信号灯控制系统，运用可编程逻辑器件PLC做了软件与硬件的设计，能基本达到控制要求。系统仅实现了小型PLC系统的一个雏形，在完善各项功能方面都还需要进一步的分析、研究和调试工作。如果进一步结合工业控制的要求，形成一个较为成型的产品，则需要作更多、更深入的研究。 1.2 可编程逻辑控制器简介 可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称 PLC) 根据国际电工委员会(IEC)在1987年的可编程控制器国际标准第三稿中，对其作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器作为目前工业自动化的重要基础设备，被称为“工业自动化三大支柱性产业之一”，在各工业生产领域发挥着愈来愈大的作用。 2 十字路口交通信号灯PLC控制系统简介 2.1 控制对象及要求 2.1.1 控制对象 本系统的控制对象有八个，分别是： 东西方向红灯（R—EW）两个； 南北方向红灯 (R—SN) 两个； 东西方向黄灯（Y—EW）两个； 南北方向黄灯 (Y—SN) 两个； 东西方向绿灯（G—EW）两个；
《机电一体化》课程设计交通红绿灯PLC控制系统 班级：工学院机电1003班 指导老师： _________ 小组成员： __________________________ __________________________ __________________________ 日期： 2013年6月28日
【摘要】随着社会经济的快速发展和人们消费水平的不断提高，私家车不断增加，城市人多、车多道路少的交通状况越来越引起人们的关注。为了实现交通道路的管理，在各个道口安装红路灯已经成为了疏导交通车辆最为常见和最有效的手段。PLC控制系统可以实现了按车流量规模给定绿灯时长，达到最大限度的车辆放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤以实现最优控制，从而提高交通控制系统的效率。 PLC具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，并广泛用于工业过程的自动控制中。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部的定时器资源十分丰富，可对目前较为普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，能够方便实现对多岔路口红绿灯的控制，因此PLC被越来越多地应用于交通灯系统中。 PLC还具有通讯联网功能，可将同一条道路上的信号灯连成一局域网进行统一调度管理，缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。在实时检测和自动控制PLC应用系统中，PLC大都是作为一个核心部件来设计使用的。 【关键词】 PLC；交通灯；控制系统
目录 第一章绪论 (1) 1.1 PLC及WinCC介绍 (1) 1.1.1 PLC简单概述 (1) 1.1.2 WinCC介绍 (2) 1.2 十字路口交通灯控制任务 (3) 1.3 研究目的和意义 (4) 1.4 方案设计 (4) 第二章交通信号控制系统实况 (5) 2.1十字路口交通灯控制实际情况描述 (5) 2.1.1 控制任务要求 (5) 2.2 结合十字路口交通灯的路况画出模拟图 (5) 2.3交通灯控制流程图 (6) 第三章可编程控制器程序设计 (7) 3.1可编程控制器I/O端口分配 (7) 3.2 PLC的外部接线图 (7) 3.2.1输入/输出接线列表 (7) 3.2.2 PLC外部接线原理图 (7) 3.3程序梯形图及其说明 (8) 第四章十字路口交通灯的组态控制过程 (12) 4.1工程的建立和变量定义 (12) 4.1.1 工程的建立 (12) 4.1.2 变量的定义 (12) 4.2组态画面的建立 (12) 4.3 MOVEX1～MOVEY2的脚本编辑 (13) 第五章小组总结 (15) 参考文献 (15) 附表：PLC梯形图指令表 (16) 附图：交通红绿灯PLC控制系统实验相片 (18)
智能交通信号灯控制系统设计 摘要：本文对交通灯控制系统进行了研究，通过分析交通规则和交通灯的工作原理，给出了交通灯控制系统的设计方案。本系统是以89C51单片机为核心器件，采用双机容错技术，硬件实现了红绿灯显示功能、时间倒计时显示功能、左、右转提示和紧急情况发生时手动控制等功能。 关键词：交通灯；单片机；双机容错 0 引言 近年来随着机动车辆发展迅速，给城市交通带来巨大压力，城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后，特别是街道各十字路口，更是成为交通网中通行能力的“隘口”和交通事故的“多发源”。为保证交通安全，防止交通阻塞，使城市交通井然有序，交通信号灯在大多数城市得到了广泛应用。而且随着计算机技术、自动控制技术和人工智能技术的不断发展，城市交通的智能控制也有了良好的技术基础，使各种交通方案实现的可能性大大提高。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，是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。本文设计的交通灯管理系统在实现了现代交通灯系统的基本功能的基础上，增加了容错处理技术（双机容错）、左右转提示和紧急情况（重要车队通过、急救车通过等）发生时手动控制等功能，增强了系统的安全性和可控性。 1 系统硬件电路的设计 该智能交通灯控制系统采用模块化设计兼用双机容错技术，以单片机89C51为控制核心，采用双机容错机制，结合通行灯输出控制显示模块、时间显示模块、手动模块以及电源、复位等功能模块。现就主要的硬件模块电路进行说明。 1.1 主控制系统 在介绍主控制系统之前，先对交通规则进行分析。设计中暂不考虑人行道和主干道差别，对一个双向六车道的十字路口进行分析，共确定了9种交通灯状态，其中状态0为系统上电初始化后的所有交通灯初试状态，为全部亮红灯，进入正常工作阶段后有8个状态，大致分为南北直行，南北左右转，东西直行，与东西左右转四个主要状态，及黄灯过渡的辅助状态。主控制器采用89C51单片机。单片机的P0口和P2口分别用于控制南北和东西的通行灯。 本文的创新之处在于采用了双机容错技术，很大程度上增强了系统的可靠性。容错技术以冗余为实质，针对错误频次较高的功能模块进行备份或者决策机制处理。但当无法查知运行系统最易出错的功能，或者系统对整体运行的可靠性要求很高时，双机容错技术则是不二选择。 双机容错从本质上讲，可以认为备置了两台结构与功能相同的控制机，一台正常工作，一台备用待命。传统的双机容错的示意图如图1所示，中U1和U2单元的软硬件结构完全相同。如有必要，在设计各单元时，通过采用自诊断技术、软件陷阱或Watch dog等系统自行恢复措施可使单元可靠性达到最大限度的提高。其关键部位为检测转换（切换）电路。
出入口红绿灯智能控制系统说明 停车场红绿灯智能控制系统主要是运用在： 双向通行、中间不能会车的通道，根据单向通道的长度、能见度以及现场情况，可以实现多种方案的控制功能。其中常见两种控制方式有以下两种： 一、单辆车通行控制方式 本方案适用于： 通道较短，对进、出车辆的通行效率要求不高、单车道双向通行通道的红绿灯控制。其中控制方式说明如下： 1、当入口没有车辆进入或外出时，入口和出口的两端均为绿灯亮，表示车辆可以刷卡进入或外出； 2、当入口车辆先压到入口车辆检测器时： （即车辆进入方向优先时） 出、入口立即变为红灯，禁止其他车辆进入该通道，当车辆经过出口红绿灯检测器后，出、入口两端重新恢复为绿灯； 3、当出口有车辆外出比入口先压到出口车辆检测器时： （即车辆外出优先时） 出、入口立即变为红灯，禁止其他车辆进入该通道，当车辆经过入口红绿灯检测器后，出、入口两端重新恢复为绿灯； 4、系统具有自动复位、及人工强行复位功能，当红绿灯智能引导系统因为特殊原因误判车辆长时间在出入口通道内时（此时出入口均为红灯亮，严禁车辆进出通行），系统能够根据现场设定的系统复位时间，自动（或人工手动、遥控器遥控等方式）将出入口红绿灯复位，重新将出入口复位到绿灯亮的初始状态； 二、连续进车通行控制方式
本方案适用于： 通道比较狭长，同时由于拐弯或其他原因造成进出口车辆不能相互看到，为了提高通道的通行效率，可以在单方向优先的前提下，单向连续进车通道的红绿灯智能控制系统。其中控制方式如下： 1、出入口两边没有车辆压到车辆检测器时，出口、入口两边的绿灯亮； 2、入口车辆先压到车辆检测器时： （即车辆进入优先时）入口绿灯亮，同时出口红灯亮，让车通行；当入口一侧检测到车辆驶离入口并进入狭长通道后系统开始对进入通道的车辆计数，入口绿灯仍亮保持不变，车辆可以连续进入，当车辆压到出口车辆检测器并驶离通道后，系统自动对通道内剩余的车辆计数，并在确保从入口进入通道内部的所有车辆全部都驶出后，系统自动将出、入口同时恢复为绿灯亮。 3、出口车辆先压到车辆检测器时： （即车辆外出优先时）出口绿灯亮，同时入口红灯亮；让车通行；当出口一侧检测到车辆驶离出口并进入狭长通道后系统开始对进入通道的车辆计数，出口绿灯仍亮保持不变，车辆可以连续外出，当车辆压到入口车辆检测器并驶离通道后，系统自动对通道内剩余的车辆计数，并在确保从出口进入通道内部的所有车辆全部都驶出后，系统自动将出、入口同时恢复为绿灯亮。 4、系统具有自动复位、及人工强行复位功能，当停车场红绿灯智能控制系统因为特殊原因误判车辆长时间在出入口通道内时（本系统无论是在进优先还是出优先的情况下，都可以根据您设定的时间，以最后一辆进入通道的车辆开始计时，超过设定的时间后系统仍然没有驶出通道，系统将强行复位位），系统能够根据现场设定的系统复位时间，自动（或人工手动、遥控器遥控等方式）将出入口红绿灯复位，重新将出入口复位到绿灯亮的初始状态； 5、以上功能仅为参考，可根据用户的要求进行全方位、多功能的任意调整，直至采用最适用现场通行条件的系统方案。 6、如果在本通道内同时安装自动刷卡系统并且道闸也安装在通道内时，那么您就要千万注意并考虑到一个问题，否则就会出现。。。。。
城市交通智能红绿灯控制系统 1. 前言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。针对我国中等城市交通的现状，我们开发和研究了城市交通信号控制系统。该系统由交通基础信息采集、优化调度、信号控制、信息发布等四个子系统组成。该系统与国内外同类产品相比，创新之处表现在： 1）将模糊控制技术引入交通信号控制，实现信号灯的自适应控制。 2）通过Internet 网以及可变信息板等实现交通信息的实时动态发布。 3）利用专家系统对整个区域的信号系统进行全局优化调度。该系统运用模糊控制、神经网络等先进的手段进行优化调度与智能控制。它将有利于交通管理向智能化方向发展。 2. 系统结构 整个系统可以分为三层。基础数据采集主要采集各车道计数仪的实时数据，通过通信网将数据传输到交通管控中心。各交叉口在调度指令和该交叉口的实时交通流信息，利用模糊控制的策略对该交叉口的信号进行控制。管理层为最高指挥层，它能在比如交通管制等紧急情况下进行宏观调度。 管理层 优化调度层
基础数据采集底层控制城市交通信号控制系统的网络比较复杂，包括：有线网和无线网，远程网和局域网，主干网和区域网，以及工控网。尽管如此，我们仍可把城市交通信号控制系统的网络总体结构分为三层：第一层为管控中心的主干网络，是全市交通的网络数据库服务中心；第二层是局域网络；第三层为控制红绿灯、可变信息板等的工控网。 管控中心是城市交通信号控制系统的核心，它能实现交通信息的共享。工控网络用于采集有关实时交通数据，并反馈交通信号控制信息。 3.单个交叉口红绿灯的模糊控制 由于我国的城市交通具有车辆种类多，随机性大等特点，因 此难以用精确的数学模型来描述。单个交叉口的控制要在全局优化调度的基础上执行。 对单个交叉口而言，当交通需求较小时，信号周期则应短一些，但一般不能少于px 15秒（P为相位数）以免某一方向的绿灯时间小于15 秒使车辆来不及通过路口影响交通安全。当交通需求很小时，一般按最小周期运行；当交通需求很大时，只能按最大周期控制，此时，车辆堵塞现象已不可避免。根据专家的经验，单个交叉路口的模糊控制算法可描述为： ①步骤1从相位i开始，分别指定各相位的最大绿灯时间； ②步骤2先给该相位以最短绿灯时间，△ G= 15秒； ③步骤3在△ G内测得放行车道上的交通需求，设其为K;
PLC实验报告 实验三十字路口交通灯控制模拟 一、实验目的 1、掌握可编程控制器的工作原理。 2、通过动手接线，提高学生的实际动手能力以及加强对PLC基本结构的了解。 3、通过实验，，加强学生对PLC逻辑顺序编程的理解，使学生能够熟练应用PLC 定时器，以及PLC的基本辅助继电器 二、实验内容 十字路口南北方向和东西方向均设有红、黄、绿三只信号灯，交通灯启动时，6 只信号灯依一定的时序循环往复工作。交通信号灯的时序图如下图所示。
图1 整个交通灯系统至少要设置有启动键，停止键以及复位键。启动键启动系统按照上面时序开始运行；停止键停止系统，6个信号灯全部熄灭；复位键复位系统，此时无论系统处于什么状态，复位后系统重新开始运行。 本实验是一个简单时序的顺序控制实验，关键是要将交通灯状态变化的时间点标记出来。分析时序图，找出交通灯状态发生变化的每个时间点，并使PLC 做出相应的动作改变交通灯的状态。 三.实验I/O端口分配 1.输入端口 2.输出端口
四．硬件接线图 24V PLC 南北红灯南北绿灯南北黄灯东西红灯东西绿灯东西黄灯 五．实验梯型图及程序简介
六．系统使用说明书 1.按下启动键SB1，常开接点X000闭合，继电器M0闭合并进行自锁，定时器T0 T1 开始计时，首先东西方向红灯Y27亮，南北方向绿灯Y6亮，南北方向通行。 2.定时器T1计满13秒时，南北方向黄灯Y6开始闪亮，黄灯闪亮时间为2秒 3.定时器T3和T4形成一个分频电路，周期为1秒，占空比为50%，用这样一个矩形波去控制黄灯的闪亮 4.T0 计满15秒时，南北方向红灯Y17亮，东西方向绿灯Y4亮，其他灯灭，东西方向通行。 5.定时器T1计满13秒时，东西方向黄灯Y5开始闪亮，黄灯闪亮时间为2秒，闪亮原理同上。然后循环重复上述过程。 6.当停止按钮SB2，继电器M0失电，此时所有的输出灯都将熄灭，程序停止运行。 7.无论何时当复位按钮SB3按下时，定时器T0 T1将复位，程序重头开始运行。 七．实验小结 大二做过智能交通灯的程序设计，也是用的梯形图语言，然而到现在却大抵忘却了。 通过老师及书本上一些知识的介绍，我们组又重新了解了PLC 的相关知识及梯形图语言，经过一番理解与全局的设计，但是在实验
一．课程设计目的 用汇编语言独立完成一个程序题，以达到熟练运用汇编语言编程实现有比较完整功能的程序的目的。 ⒈了解交通灯管理的基本工作原理 ⒉熟悉8259A中断控制器的工作原理和应用编程 ⒊熟悉8255A并行接口的各种工作方式和应用 ⒋熟悉8253计数器/定时器的工作方式及应用编程，掌握利用软硬件相结合定时的方法 二．课程设计任务 本次课程设计的内容为交通信号灯的实时控制和管理。 某交通干线车行道和人行横道的交通信号灯设置如图所示： 其中：表示红灯、表示黄灯、表示绿灯 具体要求如下： 1．东西方向车辆放行60秒钟。即东西方向的绿灯和南北方向的红灯同时点亮1分钟； 2．1分钟后，东西方向的黄灯闪烁5秒钟，以警示车辆将切换红绿灯。此时南北方向仍维持红灯点亮。在南北方向亮红灯期间，在2位数码管上显示计数值（每秒减1），从65减为0。 3．东西方向的黄灯闪烁5秒钟后，转为南北方向放行20秒钟。即东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时点亮20秒钟； 4．南北方向放行20秒钟后，转为南北方向的黄灯闪烁5秒钟，以警示将切换红绿灯。此时东西方向仍维持红灯点亮。 5．南北方向的黄灯闪烁5秒钟后，再转为东西方向车辆放行1分钟。如此循环重复。 三．总体设计方案 1．用实验系统8255A实现对信号灯的控制（所用端口自定）；2位数码显示用8255A实现控制。
2. 用实验系统8235的计数器2定时向实验系统主片8259A的IRQ7请求中断，以实现要求的1分钟、5秒钟和20秒的定时。 实验系统8235的计数器2的CLK2接OPCLK，频率为1.19318MHZ；GATE2已接+5V； 定时采用软硬件相结合的方式实现。 ⒊用实验系统的发光二极管模拟红绿灯。 注：8259A的端口地址为：218H、219H 8255A的端口地址为：端口A-200H、端口B-201H、端口C-202H、控制端口-203H 8253的端口地址为：计数器0-208H、计数器1-209H、计数器2-20aH、控制寄存器0-20bH。 四．部分电路设计及功能解说 设计数器0的计数初值为25000，由于CLK0接脉冲信号，频率为2.5MHZ，所以每10ms中断一次。利用CX对不同的状态时间计数，用来实现计数器0对1分钟，20秒钟，5秒钟的定时。中断子程序分为数码显示刷新部分和红绿黄灯各种状态切换部分。每进入中断即刷新LED显示。用对于东西车道和南北车道黄灯闪烁利用标志位判断实现，满足比较条件就暗，不满足条件就亮。 五．程序设计流程图
目录 1. 概述 (1) 2. 硬件设计 (2) 2.1.控制要求 (2) 2.2. PLC介绍 (3) 2.2.1 PLC的基本概念 (3) 2.2.2 PLC的主要特点 (4) 2.2.3 PLC的结构及其工作原理 (4) 2.4.I/O分配表 (7) 2.5.I/O接线图 (8) 3. 软件设计 (9) 3.1设计梯形图 (9) 3.2设计指令表 (12) 4. 调试 (15) 4.1 . 编程思想 (15) 4.2. 控制系统的程序调试步骤 (15) 4.3. 调试过程遇到的问题及解决方法 (15) 5. 结束语 (16) 6.参考文献 (17) 1.
1. 概述 十字路口交通指示灯在日常生活中随处可见，设计安全可靠的交通灯在正常生活中起着重要作用。应用PLC设计满足要求实际要求的十字路口指示灯是一个非常重要的手段。PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术.半导体技术.自动控制技术.数字技术和网络通信技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。PLC以其可靠性高.灵活性强.使用方便的优越性，迅速占领了工业控制领域。 本设计介绍了应用PLC实现十字路口交通信号灯的自动控制。通过对交通信号灯的控制要求分析，对PLC控制系统进行了软、硬件设计，并通过实验证明该系统简单、经济、运行可靠，具有很高的实用价值。
2.硬件设计 2.1.控制要求 在十字路口南北方向以及东西方向均设有红，黄，绿3只信号灯，6只信号灯依一定的时序循环往复工作。信号灯受电源总开关控制，接通电源，信号灯系统开始工作；关闭电源所有的信号灯都熄灭，程序自动关闭。在晚上车辆稀少时，要求交通灯处于下班工作状态，即两个方向的黄灯一直闪烁。 在信号灯工作期间，东西以及南北方向的红灯亮维持30秒，在红灯亮时的最后2s，东西以及南北方向的黄灯同时闪烁，时间为2s，东西以及南北方向的绿灯为长亮25s，然后闪烁3s。下图为交通灯示意图 2.2.总体思路
十字路口交通灯控制 一、实训目的 1.熟练使用各基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方 法，使学生了解用PLC解决一个实际问题的全过程。 2.掌握比较指令的使用方法。 3.根据电气控制要求绘制出时序图。 三、实验控制要求 信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先东西绿灯亮, 南北红灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。 东西红灯亮维持25秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。 南北红灯亮维持25秒。东西绿灯亮维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮,周而复始。
四、时序图 五、I/O分配表和电路图
六、控制电路 七、操作步骤 1、检查实训设备中器材及调试程序。 2、按照I/O 端口分配表或接线图完成PLC 与实训模块之间的接线，将PLC 的DI 输入端中的1M 、2M 公共端接到公共端的L+端，将PLC 的DO 输出端中的1L 、2L 、3L 公共端接到公共端的L+端,实训挂箱的COM 端接到公共端的M 端。认真检查，确保正确无误。 3、打开示例程序或用户自己编写的控制程序，进行编译，有错误时根据提示信息修改，直至无误，用PC/PPI 通讯编程电缆连接计算机串口与PLC 通讯口，打开PLC 主机电源开关，下载程序至PLC 中，下载完毕后将PLC 的“RUN/STOP ”开关拨至“RUN ”状态。 4、拨动启动开关SD 为ON 状态，观察并记录东西、南北方向主指示灯及各方向人行道指示灯点亮状态； 5、尝试编译新的控制程序，实现不同于示例程序的控制效果。