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摘要PLC可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。
它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。
此设计将PLC应用于交通灯系统中。
可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。
在该设计中，十字路口红绿灯闪亮及车辆通行，十分形象地显示出了PLC在交通灯系统中的实际应用。
【关键词】：交通灯PLC 自动控制1.1 研究目的和意义在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通，并为交通参与者的安全提供了强有力的保障。
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。
目前，大部分城市中十字路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间间隔的控制方法。
由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的，采用固定时间的控制方法，经常造成道路有效利用时间的浪费，出现空等现象，影响了道路的畅通。
为此，采用不依赖数学模型的模糊控制方法设计交通灯控制器，能较好地解决这个问题。
另外随着众多高科技技术在日常生活的普遍应用，城市空中各种电磁干扰日益严重，为保证交通控制的可靠、稳定，选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC是必要的。
随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原有的交通灯装置远远不能满足当前高度自动化的需要。
可编程控制器交通灯控制系统集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。
可编程控制器交通灯控制系统的特点：①脱机手动工作；②联机自动就地工作；③上机控制的单周期运行方式；④由上位机通过串口向下位机送入设定配方参数实现自动控制；⑤自动启动、自动停机控制方式。
十字路口交通指示灯PLC的控制系统摘要：可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。
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、价格低、可靠性高，在现代工业中的应用更加突出。
城市交通灯控制采用的可编程制器具有可靠性高、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。
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。
关键词：PLC 智能交通灯指令系统前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高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。
而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。
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。
根据交通灯工艺控制要求与特点，我们采用了欧姆龙PLC。
欧姆龙PLC有小型化、高速度、高性能等特点，可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。
本系统就是应用可编程序控制器(PLC)对十字路口交通控制灯实现控制。
本系统采用PLC是基于以下四个原因：①PLC具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在30万小时以上；②编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现；③抗干扰能力强，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证交通控制的可靠稳定，我们选择了能④够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC；近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高，使得实际应用成为可能。
一个十字路口的交通灯控制系统设计报告设计目标：1.安全性：确保交通流畅且安全，减少交通事故的发生。
2.效率性：提高交通流量，减少交通拥堵。
3.能源效率性：最大限度地利用交通信号灯的能源，降低能源的浪费。
设计原则：1.灵活性：能够根据交通流量和实时情况调整信号灯的时序。
2.自动化：通过传感器和算法实现自动控制，减少人为干预的依赖。
3.可扩展性：能够方便地增加或减少交叉口的信号灯控制单元。
4.可靠性：确保系统能够长时间稳定运行，减少故障发生的可能性。
5.经济性：设计成本较低，并考虑到未来维护和更新的成本。
系统设计：1.传感器：安装在交叉口附近的传感器，如压力传感器和红外线传感器，用于检测交通流量和车辆的位置。
2.控制单元：使用微控制器或PLC作为交通灯控制单元，接收传感器的数据，并根据预设的算法调整信号灯的时序。
3.信号灯：交叉口设置适当数量的红绿灯，通过控制单元来切换信号灯的状态。
4.网络连接：将交叉口的控制单元连接到互联网，以实现远程监控和管理。
工作原理：1.传感器检测到交通流量和车辆位置的变化。
2.传感器将数据传输给控制单元。
3.控制单元根据预设的算法分析传感器数据，确定相应的时序。
4.控制单元根据时序控制信号灯的状态，并将控制信号发送给信号灯。
5.信号灯根据控制单元的信号进行状态转换。
6.控制单元可通过网络连接进行远程监控和管理，以便及时调整交通流量控制。
总结：一个十字路口的交通灯控制系统需要从安全性、效率性和能源效率性等角度来设计。
通过传感器和控制单元实现自动控制，确保交通流畅且安全，并降低能源浪费。
系统设计需要考虑灵活性、自动化、可扩展性、可靠性和经济性等原则，并通过网络连接实现远程监控和管理。
红绿灯控制系统原理
红绿灯控制系统是一种交通信号灯系统，用于管理道路上的车辆和行人流量。
其原理是通过灯光信号的变化，指示交通参与者在道路交叉口或路口如何行驶。
红绿灯控制系统一般由三个颜色的灯，即红灯、绿灯和黄灯组成。
在红绿灯控制系统中，红灯通常表示停止，绿灯表示行驶，黄灯表示准备停止。
交通信号灯通过周期性地改变颜色来控制车辆和行人的流动。
这个周期一般设定为几十秒到几分钟不等，以便交通参与者可以根据灯光的变化做出相应的动作。
红绿灯控制系统的原理是基于以下几个方面：
1. 安全性：红绿灯系统的首要目标是确保交通参与者的安全。
通过给予红灯信号，可以使车辆和行人停止行驶，防止交叉口或路口发生交通事故。
2. 交通流量控制：红绿灯系统能够对车辆和行人的流量进行有效的调控。
通过设置一定的信号周期和不同灯光的持续时间，可以合理地安排交通参与者的行驶顺序，优化交通流量。
3. 车辆和行人优先权的平衡：红绿灯控制系统还考虑到不同交通参与者之间的优先权平衡。
根据需求和道路情况，系统会设置不同灯光的持续时间，以确保车辆和行人能够公平地共享道路资源。
红绿灯控制系统通常由中央控制器和交通信号灯组成。
中央控
制器根据设定的程序和算法，控制信号灯的显示。
交通信号灯则通过灯泡或LED灯等发光装置将不同颜色的信号显示给交通参与者。
红绿灯控制系统在道路交通管理中发挥着重要作用。
它通过合理地控制车辆和行人的行动，提高道路交通安全性和效率，减少交通拥堵，促进交通流动。
单片微型计算机原理与应用课程大作业题目：十字路口红绿交通灯控制系统目录一、问题的提出P3二、功能需求P3三、总体方案P4四、硬件设计P5五、程序框图P10六、软件清单P16七、仿真实验P21八、总结P28九、参考文献P29一、问题的提出：在武汉各十字路口的交通红绿灯各个时间段转换的时间都是相同的，当南北、东西方向车流量在一定的时间段有显著不同的时候，将很难合理地协调交通车流量，造成很大的资源浪费。
同时，目前还没有安置倒计时设备，使车辆和行人难以获知需要等待的时间，不仅造成不便，而且也加剧了行人闯红灯的危险行为。
另外，一旦发生事故，交警不便于控制来往车辆及行人的通行。
为此，需要设计一套可以根据时间段调整红绿灯交替时间、有倒计时显示功能且有应急处理设置的交通灯控制系统。
二、功能需求：为了易于实现，我们设定的情景是：在一定的时间段内，东西和南北方向的车流量不同，例如8：00、12：00、14：00及17：00前后一段时间，因为上下班的缘故，公路上车流量较大，而且往两个方向的车流量也可能不同，所以各个路口的红绿灯显示时间需作相应调整，车流量较大的方向上绿灯时间延长；而在其他时间，车流量较小，则将机动车辆通行路口红绿灯时间相应缩短，方便行人通过。
本设计主要体现概念功能，根据日常经验对某路口车流状态及相应红绿灯时间进行了设定。
在实际运用过程中，只需根据各路口实际情况修改相应参数即可。
设计时间表设定如下：以单片机为核心的控制系统根据上述设定实现以下功能：1.根据车流量大小，也即根据设定的时间控制不同方向车辆通行以及人行道的红绿灯显示时间，以此实现在现有基础上更加有效地管理道路资源；2.在显示红绿灯的同时，增加显示等待时间的模块；3.在紧急情况下（发生交通事故等），通过由交警控制的触发装置触发红绿灯控制系统的外部中断，使所有灯为红色。
说明：1.不采用外部设备检测车流量，由此实时控制红绿灯显示的原因是出于控制系统安全、稳定性的考虑。
一个十字路口的交通灯控制系统设计报告设计报告
一、设计目的
设计每个方向的交通灯控制系统，以解决车辆拥堵的问题，并尽可能
减少事故的发生。
二、原理和要求
1．交通灯控制系统的目标是调整车辆的流量，从而避免拥堵和事故
的发生。
2．根据路口的布局，设计一个控制系统，使各方向的车辆可以有序
通过路口。
3．控制系统需要包括时间策略、车辆流量控制以及实时变更等组件。
4．控制系统的运行稳定性，准确性，可靠性等特性也是需要考虑的。
三、相关技术
1．时间策略：采用数字信号处理技术，结合十字路口的布局特性，
对灯光变化的时间策略进行设计。
2．车辆流量控制：采用软件技术，结合摄像机获取到的车辆实时位
置数据，进行实时的车辆流量控制。
3．实时变更：采用实时数据采集技术，监视路口的变化，对路口的
灯光策略进行实时变更，以保证路口的安全性和流量的正常状态。
四、系统设计
1．时间策略：采用数字信号处理技术，结合十字路口的布局特性，
设计灯光变化的时间策略，实现路口灯的有序变化，调控车辆的通行流量。
2．车辆流量控制：采用软件技术，结合摄像机获取到的车辆实时位
置信息。
目录前言 (1)一、课程设计分析 (2)1.1、控制要求分析 (2)1.2、控制原理 (2)1.3、可编程序控制器简介 (3)二、系统I/O分配 (3)2.1、I/O地址分配 (3)2.2、PLC端子接线图 (4)三、软件设计 (5)3.1控制流程图 (5)3.2控制梯形图 (7)3.3软件语句 (12)四、设计中碰到的问题及其解决办法 (12)五、总结 (12)十字路交通信号灯PLC控制系统设计与调试【摘要】：随着汽车进入家庭步伐的加快和城市汽车数量的增多，城市道路交通问题显得越来越重要。
解决好十字路口交通信号灯控制问题是保障交通有序、安全、快速运行的重要环节。
但现有的十字路口交通信号灯控制系统大都采用继电器或单片机实现，且都是单一的固有时序控制，不能够根据实际路面车流量情况进行调节控制，存在着功能少、可靠性差、维护量大等缺点。
为了弥补原交通信号灯系统存在的种种缺点，本文设计了基于PLC控制的交通信号灯控制系统。
该系统具有一定的智能性，即可以根据路面车流量大小对十字路口的交通信号灯按高峰期、正常期和晚间几个时段进行分时控制。
【关键词】：十字路口交通信号灯控制可编程逻辑控制器分时控制前言随着汽车进入家庭步伐的加快和城市汽车数量的增多，城市道路交通问题显得越来越重要。
马路上经常会看到这种现象:一旦整个路口的交通信号灯出现故障，若没有交警的及时疏导，该路口就会塞得一塌糊涂，甚至造成严重的交通事故。
原交通信号控制大都采用继电器或单片机实现，存在着功能少、可靠性差、维护量大等缺点,越来越不能适应城市道路交通高速发展的要求。
另外，根据人车流量的多少，可能随时增加路口的交通信号，比如增加转弯或人行道交通信号，原有系统的制约性就更加明显了。
为了弥补原交通信号灯系统存在的以上缺点，我们引入了基于PLC控制的交通信号灯控制系统。
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。
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，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：电路的振荡周期为： 振荡频率为 脉冲的占空比为：要产生1Hz 的脉冲信号，选取电路参数Ω==k R R 1021，F C μ471=，F C μ01.02=，代入公式得：s T Hz f 1,1≈≈。
下图是输出端out 接示波器后的仿真波形图：4.2定时器定时器选用可逆计数器74192，置数组合逻辑为定时器提供19、4、14秒的定时信号分别控制控制器状态的转换，当倒计数到零时，计数器产生的回零信号0B 提供给双D 触发器的CLK 端，使触发器翻转，从而使不同颜色交通灯状态发生跳转。
计数器由两片74192构成，由双D 触发器的输出Q 1Q 0决定预置时间，Q 1Q 0=00时，预置时间为19秒，Q 1Q 0=01时，预置时间为4秒，Q 1Q 0=10时，预置时间为14秒,Q1Q0为11时，预置时间为0。
第一片74192控制十位数字，第二片74192控制个位数字，由于进行的是减法计数，所以CLK 端接地，两个LD 端和两个CP U 端均接高电平，低位的CP D 端接555定时器的输出脉冲信号，每当上升沿到来时，计数器记一次数；低位的0B 端与高位的CP D 端相连，当低位的计数器计到零时，高位计数器开始计数。
当最高位的Q D 计到零时，将它与LD 端通过一个非门相连，使LD 端变为高电平，从而重新计数。
定时器选用的是74LS192,74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能,其引脚排列图及功能表如下：74LS192功能表192 为可预置的十进制同步加/ 减计数器， 共有54192/74192，54LS192/74LS192 两种线路结构形式。
其主要电特性的典型值如下：192 的清除端是异步的。
当清除端（LR ）为高电平时，不管时钟端（CPD 、CPU ）状态如何，即可完成清除功能。
192 的预置是异步的。
当置入控制端（LD ）为低电平时，不管时钟CP 的状态如何，输出端（Q0～Q3）即可预置成与数据输入端（A ～D ）相一致的状态。
192 的计数是同步的，靠CPD 、CPU 同时加在4 个触发器上而实现。
在CPD 、CPU 上升沿作用下Q0～Q3 同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。
当进行加计数或减计数时可分别利用CPD 或CPU ，此时另一个时钟应为高电平。
4.3延时电路倒计时归零后，必须先使双D 触发器的状态发生翻转，然后才能发出LD 信号，使计数器重新计数，所以必须让溢出信号0B 通过一个延时电路输出给LD ，用可调的RC 延时电路，既方便又简单。
具体电路如下：4.4状态转换电路由于有绿黄红三种状态，所以状态转换电路选用双D 触发器，第一个触发器的CLK 端接时钟信号，第二个触发器的CLK 端接第一个触发器的Q 端，当上升沿到来时，触发触发器的状态翻转一次，但双D 触发器总共有4种状态：00、01、10和11，其中00、01和10状态分别控制绿灯、黄灯和红灯，将11状态设置为由状态转换表可设计出控制绿黄红灯亮灭的组合逻辑电路，其方程如下：G=*1Q *0Q Y=*1Q *0Q R=*1Q *0Q触发器次态*1Q *0Q 或*1Q *0Q 通过7408与门芯片和500 限流电阻与分别于红黄绿小灯相连，触发器的1Q 0Q 端分别于置数组合逻辑的AB 端相连，当1Q 0Q 为00，*1Q *0Q 为01时，绿灯亮，且置19秒；当1Q 0Q 为01，*1Q *0Q 为10时，黄灯亮，且置4秒；当1Q 0Q 为10，*1Q *0Q 为11时，红灯亮，且置14秒；当1Q 0Q 为11，*1Q *0Q 为00时，绿黄红灯全灭，且置0秒。
双D 触发器74LS74及四二输入与门7408的芯片引脚图如下：状态转换电路如下：4.5置数组合逻辑置数组合逻辑选用三片双4选1数据选择器74LS153，其中第一片74LS153的1Y端接高位74LS192的A端，控制十位数字；第二片74LS153的1Y和2Y和第三片74LS153的1Y和2Y分别接低位74LS192的A、B、C、D端，控制个位数字，三片74LS153的A、B端连在一起，并分别与两个触发器的Q端相连，每当双4选1数据选择器引脚图如下：五、总电路图六、设计心得对于此次课程设计，总的来说，我们成功了。
我们小组三个人绞尽脑汁，同心协力，共同完成了我们的课程设计。
我们的设计共分设计仿真电路和实际电路搭建两部分。
在设计仿真电路的过程中，我们采取一部分一部分的分析，查阅各种资料，参考了许多相关书籍，可是还是遇上了不少困难，我们不仅要搞清楚各种芯片的使用方法，还要考虑它们之间的连接能达到什么功能，为了实现仿真，我们废寝忘食，我们通过在草稿纸上画真值表、卡诺图以及状态转换图等来将功能要求表示清楚，更加直观方便。
在最后连好总电路图仿真的时候，基本功能可以实现了，就是绿红黄按相应要求跳转后，第四个空状态不能置零，总是置成四秒，我们经过讨论后加上了延时电路，然后电路就正常了，仿真电路就此完成。
在实际电路搭建的时候碰到的问题就更多了，由于电路连线较多，很容易连错，再加上实验电路箱和面包板以及芯片和线路接触不良等问题，我们小心翼翼的连好了各部分电路，将各部分分开调试，发现计数器的数码显示管总是每隔2倒计时计数，而且计数不稳定，我们仔细的检查了电路连线，发现没有错误，我们就怀疑是面包板的问题，所以我们换了面包板后，计数器就正常了，但是我们调试了每个模块都没有发现错误，把整个电路连起来功能总是实现不了，我们很是焦急，曾有放弃的想法，但是我们想了一会，决定换实验箱，将总的电路重新连了一遍，可是这一次各个模块的功能都实现不了了，我们就立刻崩溃了，眼看好多同学已经完成了，我们还看不到黎明的曙光在哪里，顿时感觉成功已经与我们告别了。
不过我们看到剩下的同学也都没放弃，我们顿时又激起了斗志，我们不会被击败，就算看不到希望也要坚持走下去，也许下一步我们就能看到希望的光芒。
于是我们又重新连接电路，各个模块好了，但总电路还是不行，此时我们发现我们用的一块芯片型号与仿真的不同，我们尝试换一个，顿时电路就好了，我们激动地热泪盈眶，几天的不懈奋斗，终于迎来了成功，那天下午验收完回去的路上，感觉天真的好蓝，这种感觉，真好。
通过这次课程设计，我们对数字电路有了更清晰的认识，我们明白了，理论与实际总是有差距的，在实际没有证实前，再好的理论它终究还是理论，但是我们最大的收获是体验了从失望到希望的过程，坚持到底，我们总会成功，人不能轻易言败，坚持不懈，永远抱有着希望，同时课程设计也是个需要耐心的事，心急吃不了热豆腐，只有一步一个脚印，才能将它做好！只要你肯付出，总会有回报。
最后感谢老师们给我们的提点与指导，帮助我们走向了成功。
七、参考文献1.罗杰、彭容主编·数字电子技术基础（第3版）北京：高等教育出版社，20142.阎石主编·数字电子技术基础（第五版）北京：高等教育出版社，20063.王冠华编着·Multisim10电路设计及应用北京：国防工业出版社，20084.林红、周鑫霞编着·数字电路与逻辑设计第2版，清华大学出版社，2004。
