题目：十字路口交通灯设计
姓名：李朝国
班级：11机管班
学校：黔南职院
指导老师：李高国
完成时间：2014年5月
摘要
十字路口的红绿灯指挥着行人和车辆的安全运行，实现红绿灯的自动指挥能使交通管理工作得到改善，也是交通管理工作自动化的重要标志之一。解决好公路交通灯控制问题是保障交通有序、安全、快捷运行的重要环节。PLC是一种新型的通用的自动控制装置。PLC它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，是专门为工业控制而设计的，具有功能强、运用灵活、可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、编程简单，使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列有点。
本设计是用PLC来实现对十字路口交通信号灯的控制，其控制方法是采用西门子的S7-200系列CPU222型号PLC对东西南北的红、黄、绿灯实现有规律的循环闪亮，以达到对交通信号灯的控制。控制程序包括梯形图(LAD)和指令表(STL)。仿真测试用的是S7-200汉化版的仿真软件进行仿真，最终经过多次调试实现了我们所需的全部设计要求。
关键词：PLC控制系统、梯形图、交通灯
目录
第一章 PLC概述 (1)
1.1 PLC的硬件结构 (1)
1.2 PLC的工作原理 (1)
1.3 S7-200的概述 (1)
第二章交通信号灯 (3)
第三章方案设计 (4)
3.1控制要求 (4)
3.2系统设计方案分析 (4)
3.3 交通灯状态图 (5)
3.4 主程序流程图： (6)
第四章硬件设计 (7)
4.1 硬件选择 (7)
4.2 PLC的I/O分配表 (7)
4.3 PLC的硬件接线图： (8)
第五章软件设计 (8)
5.1 十字路口交通信号灯梯形图 (9)
5.2 指令表 (11)
第六章程序仿真 (1)
第七章设计总结 (4)
参考文献 (5)
第一章 PLC概述
可编程序控制器（Programmabie Logic Controller,缩写PLC）是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种、小批量生产的需要，生产、发展起来的一种新型的工业控制装置，在工业自动化各领域取得了广泛的应用。
1.1 PLC的硬件结构
PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，模块式包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。其结构如图1所示。中央处理单元(CPU)是PLC 的控制中枢，按照系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据、存储器I/O以及警戒定时器的状态；并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O 映象区或数据寄存器内，等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行直到停止。
图1 PLC的结构图
1.2 PLC的工作原理
PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC 的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段：
1输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
2用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
3输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。1.3 s7-200的概述
西门子S7系列可编程控制器分为S7-400、S7-300、S7-200三个系列，分别为S7系列的大、中、小型可编程控制器系统。S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可编程控制器提供了4个不同的基本型号，常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四种基本型号：
小型PLC中，CPU221价格低廉能满足多种集成功能的需要。CPU 222是S7-200家族中低成本的单元，通过可连接的扩展模块即可处理模拟量。CPU 224具有更多的
输入输出点及更大的存储器。CPU 226和226XM是功能最强的单元，可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。四种型号的PLC具有下列特点：
（1）集成的24V电源
可直接连接到传感器和变送器执行器，CPU 221和CPU222具有180mA输出。CPU224输出280mA，CPU 226、CPU 226XM输出400mA可用作负载电源。
（2）高速脉冲输出
有2路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达20KHz，用于控制步进电机或伺服电（3）通信口CPU 221、CPU222和CPU224具有1个RS-485通信口。
CPU 226、CPU 226XM具有2个RS-485通信口。支持PPI、MPI通信协议，有自由口通信能力。
（4）模拟电位器CPU221/222有1个模拟电位器，CPU224/226/226XM有2个模拟电位器。模拟电位器用来改变特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。
（5）中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。
（6）EEPROM存储器模块（选件）可作为修改与拷贝程序的快速工具，无需编程器并可进行辅助软件归档工作。
（7）电池模块用户数据（如标志位状态、数据块、定时器、计数器）可通过内部的超级电容存储大约5天。选用电池模块能延长存储时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。
（8）不同的设备类型CPU 221～226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。
（9）数字量输入/输出点CPU 221具有6个输入点和4个输出点；CPU 222具有8个输入点和6个输出点；CPU 224具有14个输入点和10个输出点；CPU226/226XM具有24个输入点和16个输出点。CPU22X主机的输入点为24V直流双向光电耦合输入电路，输出有继电器和直流（MOS型）两种类型
（10）高速计数器CPU 221/222有4个30KHz高速计数器，CPU224/226/226XM有6个30KHz的高速计数器，用于捕捉比CPU扫描频率更快脉冲信号。
第二章交通信号灯
交通十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。靠什么来实现这井然秩序呢?靠的是交通信号灯的自动指挥系统。那么控制系统是如何实现红、绿、黄三种颜色信号灯有条不紊工作的呢?交通信号灯控制方式很多，可以用电子电路来实现，也可以用单片机编程控制来实现。本文主要介绍如何利用PLC来实现十字路口交通灯的控制。
随着社会的发展，人们的消费水平不断提高，私人车辆不断的增加。人多、车多、道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLC的智能控制原则是控制系统的核心，采用PLC根据不同时刻车流量的不同，将红绿灯时长按一定的规律分档。这样就可以达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞留，缓解交通拥挤，实现最优控制，从而提高交通控制系统的效率。
交通信号灯的出现，使得交通得以管制，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。为了实现交通道路的管制，力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法。实验证明该系统实现简单、经济，能够有效的疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制和管理问题的现状，结合交通实际情况阐述了交通控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。可编程控制器在工业自动化中的地位极其重要。广泛应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、低价格、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。
第三章方案设计
3.1控制要求
交通灯控制系统的控制要求如下：
1 信号灯受一个起动开关（SB1）控制，当起动开关接通时，信号系统开始工作，且先南北红灯亮，东西红灯亮。
2 交通灯按如下顺序循环点亮：红红（2s）-->红绿（2s）-->红黄（1s）-->红红（2s）-->绿红（3s）-->黄红（1s）-->红红(2s)。
3 周而复始。
3.2系统设计方案分析
按照交通灯系统控制要求下，结合西门子S7-200系列可编程控制器的特性，选择适合的型号。设计思想分析如下：给一个启动的输入信号，要配合一个SB1的按钮，当SB1启动按钮动作，系统工作。
按照控制要求，将控制过程分为六步，分别是红红、红绿、红黄、红红、绿红、黄红，程序控制继电器按时序一步步的跳转。可采用多种方案实现跳转，在此，我们采用传送指令与时间继电器结合来控制程序的运转。
首先，上电后，按下启动按钮SB1，I0.0动作，启动通电延时时间继电器T37和T40，Q0.0和Q0.3接通，南北红灯和东西红灯亮，延时2s后，其常闭触点断开，Q0.3断开，东西红灯灭。启动时间继电器T38，T37常开触点闭合，Q0.5接通，东西绿灯亮，延时3s后，T38常闭触点断开，东西绿灯灭。启动时间继电器T39，T38常开触点闭合，Q0.4接通，东西黄灯亮，延时1s后，T39常闭触点断开，东西黄灯灭。T39常开触点闭合,东西红灯亮，延时2s后，南北红灯灭，同时启动时间继电器T41，Q0.1接通，南北绿灯亮，延时3s后，T41常闭触点开、常开触点闭合，南北绿灯灭。同时启动时间继电器T42，Q0.2接通，南北黄灯亮，延时1s后，T42常闭触点开、常开触点闭合,南北黄灯灭，同时南北红灯亮，开始下一轮循环。
按照控制要求，需要一个信号输入，六个信号输出，十字路口有十二个交通信号灯，南北、东西两个为一组用一个输出信号控制。通过如下的十字路口交通灯状态分析表、主流程图、十字路口交通灯时序图一一展开，十字路口交通灯控制系统设计思路逐渐脉络清晰。
3.3 交通灯状态图
十字路口交通灯如下图1所示，将12个交通灯进行编号
图2 十字路口交通灯状态图
这12个交通灯共有六个状态：
状态1：南北红灯（1、7）亮，东西红灯（4、10）亮；
状态2：南北红灯（1、7）继续亮，东西绿灯（6、12）亮；
状态3：南北红灯（1、7）继续亮，东西黄灯（5、11）亮；
状态4：南北红灯（1、7）继续亮，东西红灯（4、10）亮；
状态5：南北绿灯（3、9）亮，东西红灯（4、10）继续亮；
状态6：南北黄灯（2、8）亮，东西红灯（4、10）继续亮。
3.4 主程序流程图：
图3 主程序流程图
图4 十字路口交通灯时序图
第四章硬件设计
4.1 硬件选择
本设计采用PLC来实现对十字路口交通信号灯的控制，其控制方法是选用西门子的S7-200系列CPU222型号PLC对东西南北的红、黄、绿灯实现有规律的循环闪亮，以达到对交通信号灯的控制。控制过程中采用顺序控制法用多个定时器自动实现对六个控制对象的控制。根据交通信号灯的亮灭规律，可用PLC编程对其实行自动控制。
4.2 PLC的I/O分配表
表1 交通信号灯PLC的输入/输出点分配表
输入信号定时元件输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号工作按钮SB1 I0.0 T37:状态一2S 南北红灯L0 Q0.0
T38:状态二3S 南北绿灯L1 Q0.1
T39:状态三1S 南北黄灯L2 Q0.2
T40状态四2S 东西红灯L3 Q0.3
T41:状态五3S 东西绿灯L4 Q0.4
T42:状态六1S 东西黄灯L5 Q0.5
4.3 PLC的硬件接线图：
图5 PLC 控制接线图
端口I0.0为接入系统开关的传送信号，端口Q0.0接南北红灯，端口Q0.1接南北绿灯，端口Q0.2接南北黄灯，端口Q0.3接东西红灯，端口Q0.4接东西绿灯，端口Q0.5接东西黄灯。
第五章软件设计5.1 十字路口交通信号灯梯形图
5.2 指令表
Network 1 LD I0.0
AN T42
TON T37, 20
TON T38, 50
TON T39, 60
TON T40, 80
TON T41, 110
TON T42, 120
Network 2
LD I0.0
AN T40
O T42
= Q0.0
Network 3
LD I0.0
AN T37
O T39
= Q0.3
Network 4
LD T37
AN T38
= Q0.5
Network 5
LD T38
AN T39
= Q0.4
Network 6
LD T40
AN T41
= Q0.1
Network 7
LD T41
AN T42
= Q0.2
第六章程序仿真
状态1、4：南北红灯（1、7）亮，东西红灯（4、10）亮
图6 南北红灯、东西红灯亮
图7 南北红灯、东西红灯亮
状态2：南北红灯（1、7）继续亮，东西绿灯（6、12）亮
图8 南北红灯、东西路灯亮状态3：南北红灯（1、7）继续亮，东西黄灯（5、11）亮
图9 南北红灯、东西黄灯亮
状态5：南北绿灯（3、9）亮，东西红灯（4、10）继续亮
图10 南北路灯、东西红灯亮状态6：南北黄灯（2、8）亮，东西红灯（4、10）继续亮
图11 南北黄灯、东西红灯亮
第七章设计总结
经过本次课程设计，让我更加深刻的学习和巩固了电气控制及PLC这门课程，不仅从理论上掌握了课堂上没有学懂的知识，还从实践中拓宽了我的知识面，让我对我们专业的知识有了更加全面的认识，更加清晰的认识到我们专业知识的实用性是如此的强，可以通过平时学的知识自己设计很多有意思的电子产品，不仅能培养我们的兴趣爱好，更对我们今后的发展起到至关重要的作用。
在这次课程设计中遇到了很多问题，也获得了很多意想不到的知识。在每次突破一个问题后都有种久违的满足感，甚至对每发现一个问题都有种莫名的兴奋。虽然这次的课程设计整整花了我两个星期的时间，每天从早到晚，头脑中就只有这个设计，忙于修改方案，调试程序，但是通过这次的锻炼，我学到了很多的东西，不仅锻炼了自己的思考能力、绘图能力和程序仿真能力，还锻炼了综合应用知识的能力，同时，我也是在这次课程设计中看到了自己的不足，我还有许多未知的知识要学，知道了今后需要更加努力，使自我能够不断完善。
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。
2012年电子技术课程设计说明书题目：7 智能交通灯控制器的设计（A） 学生姓名：张鲜艳 学号： 0407 院（系）：电气与信息工程学院 专业：自动化 指导教师：辛登科 2012 年 12 月 4日
目录 74LS08、74LS32、74LS04简要说明....................... 错误!未定义书签。 CD4511简要说明....................................... 错误!未定义书签。 4 74HC190 简要说明................................... 错误!未定义书签。 5 元器件清单............................................. 错误!未定义书签。 6 调试过程及测试数据（或者仿真结果）..................... 错误!未定义书签。 通电前检查........................................... 错误!未定义书签。 通电检查............................................. 错误!未定义书签。 按钮开关的检查................................... 错误!未定义书签。 CD45111模块的调试............................... 错误!未定义书签。 NE555单元电路的调试............................. 错误!未定义书签。 74LS04非门的调试................................. 错误!未定义书签。 74LS32非门的调试................................. 错误!未定义书签。 发光二极管的调试................................. 错误!未定义书签。 结果分析............................................. 错误!未定义书签。 7 小结：................................................. 错误!未定义书签。 8 设计体会及今后的改进意见............................... 错误!未定义书签。 体会................................................. 错误!未定义书签。 本方案特点及存在的问题............................... 错误!未定义书签。 改进意见............................................. 错误!未定义书签。
交通灯控制器的设计 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
电子设计自动化实训说明书 题目：交通灯控制器的设计 系部：信息与控制工程学院 专业：电子信息工程 班级： 06级1班 学生姓名: 朱清美学号: 015 指导教师:张建军 2009年12月21日 目录 1摘要............................................................... 2设计任务与要求..................................................... 3设计原理及框图..................................................... 4单元电路设计及仿真调试............................................. 状态控制器的设计................................................ 状态译码器设计及仿真调试........................................ 定时系统设计及仿真调试.......................................... 秒脉冲发生器设计................................................ 5个人总结 (14) 6参考文献........................................................... 1摘要： 分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合城乡交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的硬件电路设计方案。关键词：交通控制交通灯时间发生器定时器1 引言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。随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道
课程名称单片机原理及应用课程设计 摘要 本文介绍了一个基于MCS-51及PROTEUS的十字路口交通灯控制系统的设计与仿真，通过对现实路况交通灯的分析研究，理解交通控制系统的实现方法。 十字路口交通灯控制系统通常要实现自动控制和在紧急情况下禁止普通车辆，而让紧急车辆优先通行。本文还对MCS-51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。最后介绍了PROTEUS嵌入式系统仿真与开发平台的使用方法，利用Proteus 软件对交通灯控制系统进行了仿真，仿真结果表明系统工作性能良好。 关键字：单片机，proteus仿真，中断，十字路口交通灯控制系统
前言 1，十字路口的交通控制系统指挥着人和各种车辆的安全运行，对交叉口实行科学的管理与控制是交通控制工程的重要研究课题，是保障交叉口的交通安全和充分发挥交叉口的通行能力的重要措施，是解决城市交通问题的有效途径。交通灯信号灯的出现是人类历史上的一次重大改革，使人类的聚居生活，产生了深远的影响。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。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，缓解主干道与匝道、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。随着电子技术的发展，利用单片机技术对交通灯进行智能化管理，已成为目前广泛采用的方法。 2，此十字路口交通灯控制系统，分东西道和南北道，设东西道为A道，南北道为B 道。规定：A道放行时间为2分钟，B道放行1.5分钟；绿灯放行，红灯停止；绿灯转红灯时，黄灯亮2秒钟；若有紧急车辆要求通过时，此系统应能禁止普通车辆，而让紧急车辆通过。 3，应用单片机实现对交通灯的控制，在十字路口用红，黄，绿的指示灯，加上四个以倒计时显示的数码管来控制交通。考虑到紧急车辆，设计紧急车辆开关。
南京师范大学中北学院
毕业设计（论文）开题报告
（ 10 届）
题 目： 基于 PLC 智能交通灯控制系统设计
专 业： 电气工程及其自动化
姓 名： xxx 学 号： xxx
指导教师： xxx 职 称：
填写日期：
2014 年 2 月 20 日
南京师范大学中北学院教务处 制
开题报告填写要求
1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格
审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业 设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及院、系审查 后生效；
2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计 的电子文档标准格式（可从教务处网址上下载）打印，禁止打印在 其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；
3．有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 7408—94《数 据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一 律用阿拉伯数字书写。如“2011 年 4 月 26 日”或“2011-04-26”。
4．院系审查意见栏签章：自办专业盖中北学院教学院长签名章、 中北学院公章，非自办专业盖联办二级学院教学院长签名章、联办 二级学院公章。
毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
1．本课题的目的及研究意义：
随着我国交通事业的迅速发展，各种公交、运输汽车、私家车等车的急速增加，使 得城市道路交通日益堵塞，交通在许多城市已经成为“瓶颈”问题。因此，提高城市路 网的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫。
虽然各城市已在十字路口设置了交通灯，对交通进行了有效的疏通，但是随着社会、 经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何 改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。
传统的十字路口交通控制灯，通常的做法是：事先进行车流量的调查，运用统计的 方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而，实际上车辆流量的变化往往是不确定 的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、较适用的 方案，仍然会发生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等 候通过。可见，统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状，更为现实的需要是：能有 一种能够根据车流量变化适时调节的交通灯控制系统。
我所要研究的就是基于 PLC 的智能交通灯控制系统。智能交通系统（ITS—— Intelligent Transport Systems）ITS 是一个跨学科、信息化、系统化的综合研究体系， 其主要内容是：将先进的人工智能技术、自动控制技术、计算机技术、信息与通讯技术 及电子传感技术等有效的集成，并应用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围 内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。由于交通系统具 有较强的非线性、模糊性和不确定性，是一个典型的分布式非线性系统，而且具有多种 信息来源、多传感器的特点，用传统的理论与方法很难对其进行有效的控制。把先进的 智能控制技术、信息融合技术、智能信息处理技术与交通管理技术结合起来，代表着城 市交通信号控制系统发展的方向。
智能交通的发展是现代社会经济发展的客观要求，交通运输是国民经济和现代社会 发展的基础。由于现代社会城市化速度越来越快、国民经济的高速增长、全球经济的一 体化进程加快、个人旅行与休闲时间的不断增加以及人们对交通需求越来越高，智能交 通便成为现代社会经济发展的客观要求。
单片机课程设计报告交通灯控制系统设计
摘要 本设计是针对交通灯系统的设计，由单片机AT89C51（实物用AT89S52）、键盘、LED显示、交通灯演示系统组成。单片机是把微型计算机的各功能部件集成在一块芯片中，构成的一个完整的微型计算机。AT89C51单片机是MC-51中的子系列，是一组高性能兼容型单片机，AT89C51是一个低功耗高性能的CMOS 8位单片机，40个引脚，片内含4KB Flash ROM和128B RAM，它是一个全双工的串行通行口，既可以用常规编程，又可以在线编程。 本设计中的数码管的选通采用的方法是动态显示，对每一位数码分时轮流通电显示，复位电路采用上电+按钮电平复位，时钟电路采用内部时钟产生方式。对特殊情况的处理采用中断处理方式，在中断处理程序中采用对管脚的状态查询扫描，已采取相应情况的处理。 对设计方案进行电路硬件设计，并将已编程的程序载入调试，可以得到理想的实验效果。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能.具体功能是假如 A 道和B道上均有车辆要求通过时，A、B道轮流放行。A道放行 25秒，B道放行20秒。一道有车而另一道无车，交通灯控制系统能立即让有车道放行。有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，A、B道均为红灯，紧急车由K2 开关模拟。绿灯转换为红灯时黄灯亮 1秒钟。系统除基本交通灯功能外,还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。
目录 1引言.......................................................................................................................................... - 1 - 1.1交通灯的重要作用........................................................................................................... - 1 -1.2该交通灯系统的特点....................................................................................................... - 1 -2系统总体方案及硬件设计 ......................................................................................................... - 2 - 2.1原理框图........................................................................................................................... - 2 -2.2设计功能........................................................................................................................... - 2 - 2.3交通灯控制系统各部分硬件组成................................................................................... - 2 - 2.3.1复位部分.................................................................................................................... - 2 - 2.3.2时钟电路部分............................................................................................................ - 3 - 2.3.3路口指示灯部分........................................................................................................ - 3 - 2.3.4显示部分.................................................................................................................... - 3 -2.4元器件清单....................................................................................................................... - 4 -3软件设计..................................................................................................................................... - 5 - 3.1交通灯控制系统软件流程图及程序分析....................................................................... - 5 - 3.1.1主程序流程图及程序模设计.................................................................................... - 5 - 3.1.2INT0中断服务程序流程图及程序模设计.............................................................. - 6 -3.2路口指示灯部分............................................................................................................... - 7 - 3.3显示部分........................................................................................................................... - 7 - 4. Proteus软件仿真 ..................................................................................................................... - 8 - 5 课程设计体会......................................................................................................................... - 10 -参考文献....................................................................................................................................... - 10 -附1：源程序代码 (13) 附2：系统原理图 (20)
长安大学 电子技术课程设计 题目简易交通信号灯控制器 班级 姓名黄红涛指导教师温 凯歌 日期 前言 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。有了交通灯之后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。 因此，在本次课题为简易交通灯的课程设计中，通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计，提出使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换的方法，指挥各种车辆和行人安全通行，实现十字路口交通管理的自动化。
本设计分为两个部分：第一部分是由定时器、时钟脉冲驱动和控制器组成的秒脉冲信号发生装置；第二部分是有译码器、发光二极管和数码管组成的交通信号灯以及时间显示装置。各部分采用分模块设计，正文中详细介绍了各模块的功能和原理。 为了完成本次设计，参阅了大量的资料，包括所用到的芯片的详细中英文资料。搜集和查阅资料是一个漫长但是非常重要的过程，获取各模块电路原理，然后经过讨论比较，结合课题要求，确定出一套最合适的方案。小组人员花费几天时间，通过图书馆和上网查阅资料，分别查阅到相应资料。经过商讨，结合现有资料，制定基本框架，并基本定出电路图。在MULTISIM软件里进行电路仿真，来验证电路的正确性。通过仿真来验证实验原理和电路的正确性。在整个过程中，充分发挥主观能动性，将平时所学的理论知识和实际相结合，往往理论可行的东西，实际并不一定能出现结果，这就是我们需要解决的问题，通过问老师或者查资料来分析解决问题。最后确定仿真没有错误后，汇总电路图。 本设计分为两大部分，交通信号灯以及译码显示电路（时间显示）部分由黄红涛同学和韩白雨同学负责主导设计；秒脉冲信号发生以及控制部分由任永刚同学负责，最后进过整合后得到完整系统。 由于缺少实践经验，并且知识有限，所以本次课程设计中难免存在缺点和错误，敬请老师批评指正。 黄红涛 2010年12月29日 目录 前言 (2)
题目______ ＿____＿_____ 班级＿＿_ _＿＿＿__＿_____＿ 学号_______ _____＿_______ 姓名______＿___ ____＿_____＿_＿＿ 指导＿__＿___ ＿ _＿＿_＿__＿___＿＿_ 时间＿＿_ _________＿__
电子技术课程设计任务书
目录 1、总体方案与原理说 明．.. .．．．. ．. . . ．. ．. . ．. .. .．. . . ．．. ．．.. .. . . . ．．. . . ．. . ．１ 2、C l o cｋ的分频电 路. . .. . . ．．. . ．. ．.．.. . ．. ．．. ．. . . . . ．. . . .．．.2 3、数码管显示电 路. . . . ．．. ．．.. ．. . ．. . . . .. . ．. .. . . .．．.．．. . .. ３ 4、主控制电 路. . . ．. .. . ．. .. . ．.. . .... ．. . ．. . . . . . . . . . .. ．. ．4 5、交通灯显示电 路. . ．．. . .．..．. . .．. ．．．．．. . . . . . . . .. .
．...．.．．.．.．.５6、总体电路原理相关说 明. ．. . . .. . . . ．. . ．. . . . . . . ．. ．.．... . . .. .6 7、总体电路原理 图．..．. . ．. ．. ．... . ..．．. . .．. . . ．. . ．....． (7) 8、元件清 单. . . . ．. . . . ．. .．. . ．..．.. . . . . . . . .. . . . . .．. . . . . ．8 参考文献. .. .. .. ．．. . .. ．. . . ．．. .. . ．.. . . . ．. . ．. . . . .. ．.. ．．. . ．．．. . ．.．．.. ..．．９ 设计心得体 会. . . . . .. . . . ．. ... . . .．.. ．．. ... ．. ．．．．. ．. . . . . . . . ... . ．.. .．. .．10
实验三交通灯控制器的设计与实现 一、实验目的 1）了解交通灯管理的基本工作原理。 2）熟悉计数器/定时器的工作方式及应用编程。 3）掌握多位LED显示的方法。 二、实验内容 设计一个用于十字路口的交通灯控制器。 基本要求： 东西和南北方向各有一组红、黄、绿灯用于指挥交通，红、黄、绿的持续时间分别为25s，5s，20s。当有紧急情况（如消防车）时，两个方向均为红灯亮，计时停止，当特殊情况结束后，控制器恢复原来状态，正常工作。一组数码管，以倒计时方式显示两个方向允许通行或禁止通行的时间。 三、实验学时：6学时 四、实验步骤 1. 根据实验要求作预习报告。 2. 根据实验需求，进行程序的设计。 3. 根据以前设计的经验，反复调试程序。 4. 调试通过，下载到FPGA开发板上进行实践调试。 5. 完成整个过程，写实验报告。 附：有关管脚配置参看前6次实验的实验指导书 五、实验要求： 实验报告应包含实验目的、实验原理，分析与设计思路，实验程序，对应变量的管脚配置表，实验结果，实验总结。其中具体要求为： 1）程序实现模块化设计，写出设计思路，认真标注代码注释；
2）达到正确地运行结果； 3）实验中出现的问题进行详细总结。 六．实验原理 八段数码显示管的原理，Verilog 程序设计原理，实际情况中交通灯的原理。 七．分析与设计思路 题目要求是东西和南北方向各有一组红、黄、绿灯用于指挥交通，红、黄、绿的持续时间分别为25s，5s，20s。当有紧急情况（如消防车）时，两个方向均为红灯亮，计时停止，当特殊情况结束后，控制器恢复原来状态，正常工作。一组数码管，以倒计时方式显示两个方向允许通行或禁止通行的时间。 根据要求，我们可以有这样的思路： 1. 首先，紧急情况时候，必须两个走向的道路都是红灯。 2. 其次，正常情况下，两个走向的道路必须有一个且只有一个是亮红灯的。 3. 再者，正常情况下，若一条道路亮红灯时，另一条道路必须是绿灯，或者 是黄灯。 除此之外，关于八段数码显示管的显示，我们先采用片选信号选出，然后对这个已选出的数码管进行段选来让它显示指定的数字。 综上所述，同时考虑到时间问题。可以表述如下： 紧急情况时，我们按下路灯控制按钮，让两条道路的红灯同时点亮。 正常情况时，东西走向的道路的红灯亮的同时从25s倒计时，与此同时，南北走向的道路的黄灯亮同时从5s倒计时。当红灯倒计时至20s时，南北走向的道路的黄灯灭绿灯开始从20s倒计时。当两条道路的灯同时到 达0时，两灯同时灭并点亮南北走向道路的红灯从25s倒计时，与此同 时，点亮东西走向的黄灯并从5s开始倒计时，当南北走向的道路的红灯 倒计时至0s时，东西走向的黄灯灭绿灯亮，同时从20s开始倒计时。如此往复循环，就是一个十字路口的交通灯的原理。 八．实验程序 module jiaotongdeng(clk,ji,R,D,L,cs); input clk,ji; output R,L,D,cs; reg tick;
本科课程设计报告 单片机课程设计报告交通灯控制系统设计
摘要 本设计是针对交通灯系统的设计，由单片机AT89C51（实物用AT89S52）、键盘、LED显示、交通灯演示系统组成。单片机是把微型计算机的各功能部件集成在一块芯片中，构成的一个完整的微型计算机。AT89C51单片机是MC-51中的子系列，是一组高性能兼容型单片机，AT89C51是一个低功耗高性能的CMOS 8位单片机，40个引脚，片内含4KB Flash ROM和128B RAM，它是一个全双工的串行通行口，既可以用常规编程，又可以在线编程。 本设计中的数码管的选通采用的方法是动态显示，对每一位数码分时轮流通电显示，复位电路采用上电+按钮电平复位，时钟电路采用内部时钟产生方式。对特殊情况的处理采用中断处理方式，在中断处理程序中采用对管脚的状态查询扫描，已采取相应情况的处理。 对设计方案进行电路硬件设计，并将已编程的程序载入调试，可以得到理想的实验效果。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能.具体功能是假如 A 道和B道上均有车辆要求通过时，A、B道轮流放行。A道放行 25秒，B道放行20秒。一道有车而另一道无车，交通灯控制系统能立即让有车道放行。有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，A、B道均为红灯，紧急车由K2 开关模拟。绿灯转换为红灯时黄灯亮 1秒钟。系统除基本交通灯功能外,还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。
目录 1引言.......................................................................................................................................... - 1 - 1.1交通灯的重要作用........................................................................................................... - 1 -1.2该交通灯系统的特点....................................................................................................... - 1 -2系统总体方案及硬件设计 ......................................................................................................... - 2 - 2.1原理框图........................................................................................................................... - 2 -2.2设计功能........................................................................................................................... - 2 - 2.3交通灯控制系统各部分硬件组成................................................................................... - 2 - 2.3.1复位部分.................................................................................................................... - 2 - 2.3.2时钟电路部分............................................................................................................ - 3 - 2.3.3路口指示灯部分........................................................................................................ - 3 - 2.3.4显示部分.................................................................................................................... - 3 -2.4元器件清单....................................................................................................................... - 4 -3软件设计..................................................................................................................................... - 5 - 3.1交通灯控制系统软件流程图及程序分析....................................................................... - 5 - 3.1.1主程序流程图及程序模设计.................................................................................... - 5 - 3.1.2INT0中断服务程序流程图及程序模设计.............................................................. - 6 -3.2路口指示灯部分............................................................................................................... - 7 - 3.3显示部分........................................................................................................................... - 7 - 4. Proteus软件仿真 ..................................................................................................................... - 8 - 5 课程设计体会......................................................................................................................... - 10 -参考文献....................................................................................................................................... - 10 -附1：源程序代码 (13) 附2：系统原理图 (20)
2011年至2012年第1学期《单片机原理与应用》课程设计 班级1006402 指导教师涂立旎 学生人数___ _3__ ___ 设计份数 1 2011年12月23日
城市交通灯控制系统设计报告 1006402-42 流溪 1006402-24钱升 1006402-06毛运鹏 一．设计时间 2012年12月19日——2011年12月23日 二．设计地点 一实验楼401机房 三．设计小组及成员分工 1006402-42 流溪（组长，编写及调试程序） 1006402-24 钱升（负责设计报告的书写及资料整理） 1006402-06 毛运鹏（原理图、流程图设计） 四．指导老师 涂立老师，旎老师 五．设计题目 基于51型单片机的城市交通灯控制系统 六．设计容及目标 1.该交通灯系统的设计容 本设计是基于AT89S51单片机的十字路口交通灯控制系统，利用6个发光二极管模拟交通灯。按照时间控制原则，利用并行接口和定时器，采用时间中断方式设计一套十字路口的交通灯管理系统，通行时间（或禁止时间）30秒，准备时间3秒，在准备时间里黄灯闪烁3次，闪烁频率为0.5秒，周而复始。 2.该交通灯系统的设计目标 本系统结构简单，操作方便；可实现自动控制，具有一定的智能性；对优化城市交通具有一定的意义。本设计将各任务进行细分包装，使各任务保持相对独立；能有效改善程序结构，便于模块化处理，使程序的可读性、可维护性和可移植性都得到进一步的提高。
七．流程图与原理图及部分说明 1.程序流程图如图1所示： 图1. 程序流程图 2.主程序流程图步骤说明： （1）东西方向车道红灯亮，南北方向车道绿灯亮。表示东西方向车道上的车辆禁止通行，南北方向车道允许通行。绿灯亮足规定的时间隔时，控制器发出状态信号，转到下一工作状态。
目录 一、设计任务和基本要求 (3) 二、实验原理 (3) 三、交通灯电路设计 (5) 四、交通灯的仿真结果图 (14) 五、交通灯的仿真总电路图 (15) 六、元器件清单 (16) 七、收获与体会 (17) 八、参考文献 (17)
一．设计任务和基本要求 （一）设计任务 设计一个十字路口交通灯信号控制器。 （二）基本要求 由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全迅速地通行，在交叉路口的每个入口处设置了红绿黄三色信号灯。红灯亮禁止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮提醒司机将行驶中的车辆停靠在禁止线之外。 ①定周控制：主干道绿灯45秒，支干道绿灯25秒 ②每次由绿灯变红灯时，应有5秒黄灯作为过渡 ③分别用红黄绿色发光二极管表示信号灯 ④设计计时显示电路 二．实验原理 交通信号灯自动定时控制器用中小规模数字集成电路实现非常方便，而且便于在multisim内进行仿真实验。利用计算机和Multisim仿真软件将使系统的分析过程大大简化，而且更加直观。 设系统工作的十字路口由主、支两条干道构成，4路口均设红、黄、绿三色信号灯和用于计时的2位由数码管显示的十进制计数器，其示意图如图1所示。
图1 十字路口交通信号灯控制示意图 根据交通规则，交通信号灯自动定时控制器所需实现的功能如下： (1)主、支干道交替通行。 (2)每次绿灯换红灯前，黄灯先亮较短时间用以等待十字路口内滞留车辆通过。 (3)主支干道通行时间和黄灯亮的时间均可由同一计数器按减计数方式计数(零状态瞬间进行状态的转换，视为无效态)。 (4)在减计数器回零瞬间完成十字路口通行状态的转换(换灯)。 (5)计数器的状态由Multisim显示器件库中的带译码器七段数码管显示，红、黄、绿三色信号灯由Multisim显示器件库中的指示灯模拟。 1．系统工作流程图 设主干道通行时间为45S，支干道通行时间为25S，主、支干道黄灯亮的时间均为5S。系统工作流程图如图2所示。
江苏师范大学物电学院课程设计报告 课程名称：单片机课程实训 题目：智能交通灯系统 专业班级： 学生姓名： 学生学号： 日期： 指导教师：
说明： 1、报告中的第一、二、三项由学生在课程设计开始前填写，由指导教师指 导并确认签字。 2、学生成绩由指导教师根据学生的设计情况给出各项分值及总评成绩，并 填写成绩评定表。 3、所有学生必须参加课程设计的答辩环节，凡不参加答辩者，其成绩一律 按不及格处理。答辩小组成员应由2人及以上教师组成。答辩后学生根据答辩情况填写答辩记录表。 4、报告正文字数一般应不少于3000字，也可由指导教师根据本门课程设 计的情况另行规定。 5、平时表现成绩低于6分的学生，取消答辩资格，其该课程设计成绩按不 及格处理。 6、课程设计完成后，由指导教师根据完成情况写出总结。 7、此表格式为江苏师范大学物理与电子工程学院提供的基本格式，指导教 师可根据本门课程设计的特点及内容做适当的调整。
一、课程设计目的、任务和内容要求： 通过该课程设计使学生进一步了解和加深智能化仪器设计的一般原则；熟练掌握智能化仪器与装置的软、硬件设计方法；掌握仪器的软件调试及软硬件联合统调方法与技能。掌握仪器的接口技术和程控方法；熟练掌握仪表总线的工作原理、设计步骤、编程及调试；掌握C设计软件的编程与调试方法；掌握网络化仪器设计编程与调试方法。 本课程设计的任务就是设计一个智能交通灯系统。鼓励学生在熟悉基本原理的前提下，与实际应用相联系，提出自己的方案，完善设计。 具体设计任务如下： 1．熟悉QG8芯片与ISD语音模块的工作原理； 2．写出智能交通灯系统的设计方案； 3．用硬件加以实现； 4．写课程设计报告。 设计要求： 1.数码管显示倒计时，且时间可调； 2.红绿灯亮时间与数码管一致； 3.红灯亮时对应语音模块提示； 4.绿灯亮时对应语音模块提示。