交通灯控制系统设计 实验报告

交通灯控制实验报告交通灯控制实验报告引言：交通灯是城市交通管理的重要组成部分，通过对交通流量的控制，有效地维护交通秩序和安全。

本次实验旨在通过搭建一个简单的交通灯控制系统，探究不同交通流量下的信号灯变化规律，并分析其对交通流畅度和效率的影响。

实验装置：实验装置由红、黄、绿三种颜色的LED灯组成，分别代表红灯、黄灯和绿灯。

通过按键控制，可以切换不同灯光的显示状态。

在实验过程中，我们将模拟不同交通流量情况下的信号灯变化。

实验过程：1. 低交通流量情况下：首先，我们模拟低交通流量情况。

设置红灯时间为20秒，绿灯时间为30秒，黄灯时间为5秒。

在这种情况下，红灯的时间较长，确保道路上的车辆能够安全通过。

绿灯时间相对较短，以充分利用交通资源，提高交通效率。

黄灯时间较短，用于过渡信号灯变化。

2. 中等交通流量情况下：接下来，我们模拟中等交通流量情况。

设置红灯时间为30秒，绿灯时间为40秒，黄灯时间为5秒。

在这种情况下，红灯时间相对较长，确保道路上的车辆能够顺利通过。

绿灯时间适中，以保持交通的流畅性。

黄灯时间依然较短，用于过渡信号灯变化。

3. 高交通流量情况下：最后，我们模拟高交通流量情况。

设置红灯时间为40秒，绿灯时间为50秒，黄灯时间为5秒。

在这种情况下，红灯时间最长，确保道路上的车辆能够完全通过。

绿灯时间相对较长，以缓解交通压力，提高交通效率。

黄灯时间仍然较短，用于过渡信号灯变化。

实验结果：通过实验观察，我们发现不同交通流量下的信号灯变化对交通流畅度和效率有着明显的影响。

在低交通流量情况下，红灯时间较长，确保车辆安全通过，但可能导致交通效率稍有降低。

在中等交通流量情况下，信号灯的设置更加平衡，保证了交通的流畅性和效率。

而在高交通流量情况下，红灯时间最长，确保车辆完全通过，但也导致交通效率相对较低。

结论：通过本次实验，我们得出了以下结论：交通灯的设置应根据不同交通流量情况进行合理调整，以保证交通的流畅性和效率。

项目实训报告课程名称：虚拟仪器应用项目名称：交通灯控制系统班级：姓名：学号：指导教师：日期：项目信息表交通灯控制系统项目报告第1章概述1.1引言实现路口信号灯控制系统的方法很多，可以用可编程控制器PLC、单片机、标准逻辑器件等实现。

但其功能修改及调试都需要硬件电路的支持，在一定程度上增加了设计难度。

提出基于labview的智能交通灯控制系统，可实现3种颜色灯的交替点亮、各种信息提示、实时监测交通灯工作状态等功能。

不仅编程简单、灵活、可靠性高，而且成本低、具有良好的经济效益。

为实现交通系统智能控制提供了一条新途径。

1.2设计思路近年来，在快速城市化进程和经济发展的影响下，城市交通迅速增长，交通问题成为困扰许多大城市发展的通病，已成为日趋严峻的国际性问题。

其中，十字路口则是造成交通堵塞的主要”瓶颈”。

世界发达国家都在积极探索如何最大限度地发挥道路通行能力，尽量减少交通堵塞造成的各种损失。

实现十字路口信号灯控制系统的方法有很多，可以通过可编程控制器PLC、单片机、标准逻辑器件等方案实现。

但是这些控制方法的功能修改及调试都需要硬件电路的支持，在一定程度上增加了设计难度，提高了设计成本。

随着计算机技术的迅猛发展，虚拟仪器技术在数据采集、自动测试和仪器控制领域得到广泛应用，促进并推动测试系统和测量控制的设计方法与实现技术发生了深刻的变化。

”软件就是仪器”已经成为测试与测量技术发展的重要标志。

我们设计了基于labview的智能交通灯控制系统，该系统可实现3种颜色灯的交替点亮，通过信息提示指挥车辆和行人安全通行，并能实时监测交通灯工作状态。

该系统不仅编程简单、灵活、具有较高的可靠性，而且成本低、具有良好的经济效益。

1.3基本功能1.东向红灯亮，北向绿灯亮，时长6s；2.东向红灯亮，北向黄灯亮，时长3s；3.东向绿灯亮，北向红灯亮，时长6s；4.东向黄灯亮，北向红灯亮，时长3s；第2章系统前面板设计2.1 交通灯制作1.控件自定义在Labview中，在控件编辑窗口可以重新定义控件的很多属性，如颜色、名称、图片修饰、文本内容等。

一、实验目的1. 理解交通灯控制系统的工作原理。

2. 掌握使用单片机进行交通灯控制系统的设计与实现。

3. 提高动手实践能力和问题解决能力。

二、实验原理交通灯控制系统通常采用单片机作为核心控制单元，通过编程实现对交通灯的红、黄、绿三种灯光状态的切换。

本实验采用单片机（如STC89C52）作为核心控制单元，利用定时器实现灯光的定时切换，并通过LED灯模拟交通灯的灯光状态。

三、实验器材1. 单片机开发板（如STC89C52开发板）2. LED灯（红、黄、绿各一个）3. 电阻（根据LED灯的规格选择）4. 跳线5. 编程器6. 计算机四、实验步骤1. 硬件连接：- 将红、黄、绿LED灯分别连接到单片机的P1.0、P1.1、P1.2端口。

- 将电阻串联在每个LED灯的两端，防止LED灯过载。

- 将跳线连接到单片机的相关引脚，用于编程和调试。

2. 软件编程：- 使用Keil软件编写单片机程序，实现交通灯的控制逻辑。

- 设置定时器，实现灯光的定时切换。

- 编写主循环程序，根据定时器的值切换LED灯的状态。

3. 程序调试：- 将程序烧录到单片机中。

- 使用示波器或逻辑分析仪观察LED灯的状态，确保程序运行正常。

4. 实验验证：- 将LED灯连接到实际交通灯的位置。

- 启动单片机，观察LED灯的状态是否符合交通灯的控制逻辑。

五、实验结果与分析1. 实验结果：- 红灯亮时，表示禁止通行。

- 绿灯亮时，表示允许通行。

- 黄灯亮时，表示准备切换到红灯。

2. 实验分析：- 通过本次实验，掌握了使用单片机进行交通灯控制系统的设计与实现。

- 了解了定时器在实现灯光切换中的作用。

- 提高了动手实践能力和问题解决能力。

六、实验总结1. 优点：- 实验操作简单，易于上手。

- 理论与实践相结合，提高了学生的动手能力。

2. 不足：- 实验内容较为简单，未能涉及到复杂交通灯控制系统的设计。

- 实验器材较为有限，限制了实验的拓展性。

七、实验拓展1. 研究复杂交通灯控制系统的设计，如多路口交通灯协同控制。

本科实验报告实验名称：交通灯控制系统的设计与实现一、实验名称：交通灯控制系统的设计与实现二、实验目的：运用Multisim仿真软件和所学知识，设计并实现简单的数字系统。

三、实验原理1. 利用门电路组合逻辑实现译码功能（两输入，六输出（四种状态））2. 利用74LS161N元件分别组成16秒长计时和5秒短计时器3. 利用门电路组合逻辑实现多路选择器功能四、实验环境Ｍultisim 10仿真软件平台五、设计思路和基本原理1.设计思路：（１）用AR 、AY、AG、BR、BY、BG分别代表甲干道的红、黄、绿灯以及乙干道的红、黄、绿灯，根据实验要求，AR 、AY、AG、BR、BY、BG的真值情况如下表：A R A Y A GB R B G B G0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 01 0 0 0 0 1 11表格 1该过程可以抽象为四个过程，因而选取两个状态变量S 0、S 1;对四种状态进行进行编码得到表格２的结果：表格 ２写出逻辑表达式并用卡诺图化简表达式得到：表格 3根据表格３的函数表连接译码器子电路。

如下图所示：S 0S 1A RA YA GB RB GB G0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 111A R = S 0B R = S 0’ A Y = S 0’S 1 B Y = S 0S 1’ A G = S 0’S 1’B G = S 0S 1图片１（２）S0、S1为状态变量，因此下一步的关键就是分析时序逻辑，利用时序逻辑产生一个S0、S1的四个状态不断循环的时序电路，得到状态循环：根据上面的状态图得到状态表：分析状态可知，这是一个两位的时序电路，因此确定需要选用两个触发器来完成电路的实现，确定选用JK触发器来完成电路的设计，查阅JK触发器的状态转换表，对比现态和次态的关系进而得到JK触发器的卡诺图，进而得到：J0 = S1K= S1’J1 = S’K1= S故可以得到实验设计的时序逻辑部分电路图：图片４（３）根据实验要求，以S0、S1表示状态，存在如下循环：现在状态时间（s）次态00 16 0101 5 1111 16 1010 5 0000 16 01故关键是设计一个二选一的选择器对１６秒计数器和５秒计数器选择脉冲，用Ｔ表示选择的脉冲来源，Ｔ＝０表示选择１６秒一次上升沿，Ｔ＝１表示选择５秒一次上升沿，得到表格６：表格 ６因而可以得到二选一选择器的电路图：（４）接下来设计秒短计时和16秒长计时器，用到芯片为74LS161，实现技术功能，其中5秒短计时要在计数为5，也就是输出为0101时实现进位输出和自动清零功能，同理16秒长计时要在计数为16，也就是输出为1111是实现进位输出和自动清零功能。

十字路口交通信号灯控制系统设计专业：应用电子技术班级：09应电五班*名：**0906020129*名：***0906020115指导教师：***2011.6.11目录摘要…………………………………………………….……….3.一、绪论 (4)二、PLC 的概述 (5)2.1、概述 (5)2.2、PLC的特点 (5)2.3、PLC的功能 (5)三、交通灯控制系统设计 (6)3.1、控制要求 (6)3.2、交通灯示意图 (6)3.3、交通灯时序图 (7)3.4、交通灯流程图 (7)3.5、I/0口分配 (8)3.6、定时器在1个循环中的明细表 (8)3.7、程序梯形图 (10)四、设计总结 (12)参考文献 (12)摘要PLC可编程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。

据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。

专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。

由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时具内部定时器资源十分丰富，可对目前普通的使用的“渐进式”信号灯进行精确的控制，特别对多岔路口的控制可方便的实现。

因此现在越来越多的将PLC应用于交通灯系统中。

同时，PLC本身还具有通讯联网的功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。

一、绪论当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车俩最常见和最有效的手段。

但这一技术在19世纪就已经出现。

1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。

这是世界上最早的交通信号灯。

1868年英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前得广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。

交通信号灯控制系统设计实验报告设计目的：本设计旨在创建一个交通信号灯控制系统，该系统可以掌控红、绿、黄三种交通信号灯的工作，使其形成一种规律的交替、循环、节奏，使车辆和行人得以安全通行。

设计原理：在实际的交通灯系统中，通过交通灯控制器控制交通灯的工作。

一般采用计时器或微电脑控制器来完成，其中微电脑控制器可以方便地集成多种控制模式，并且灵活易于升级。

在本设计中，我们采用了基于Atmega16微控制器的交通信号灯控制系统。

该系统通过定时器中断、串口通信等技术来实现。

由于控制的是三个信号灯的交替，流程如下：绿灯亮：红灯和黄灯熄灭绿灯由亮到灭的时间为10秒黄灯亮：红灯和绿灯熄灭黄灯由亮到灭的时间为3秒红灯亮：绿灯和黄灯熄灭红灯由亮到灭的时间为7秒重复以上过程硬件设计：整个系统硬件设计包含ATmega16控制器、射频芯片、电源模块和4个灯组件。

ATmega16控制器采用DIP封装，作为主要的控制模块。

由于需要串口通信和遥控器控制，因此添加了RF24L01射频芯片。

该射频芯片可以很方便地实现无线通信和小型无线网络。

4个灯组件采用红、绿、黄三色LED灯与对应300Ω电阻并连。

电源模块采用5V稳压电源芯片和电容滤波，确保整个系统稳定可靠。

软件设计：通过ATmega16控制器来实现交通信号灯控制系统的功能。

控制器开始执行时进行初始化，然后进入主循环。

在主循环中，首先进行红灯亮的操作，接着在计时时间到达后执行黄灯亮的过程，然后执行绿灯亮的过程，再到计时时间到的时候执行红灯亮的过程。

每个灯持续时间的计时采用了定时器的方式实现，在亮灯过程中，每秒钟进行一次计数，到达相应的计数值后，切换到下一步灯的操作。

在RF24L01射频芯片的支持下，可以使用无线遥控器来对交通信号灯的控制进行远程控制。

在系统初始化完成后，通过串口通信对RF24L01进行初始化，然后进入控制循环。

在这个控制循环中，接收到遥控器的指令后，进行相应的控制操作，如开、关灯等。

交通灯信号灯自动控制系统交通灯原理图一、系统的基本功能要求（1）以秒为计时单位，两位数码管以十进制递减计数形式作定时显示，在递减计数回零瞬间完成换灯操作。

（2）通过键盘红黄绿三色信号灯所亮时间在０～９９秒内任意设定。

（3）十字路口的通行起始状态可人工设定，运行中可通过人工干预使十字路口通行状态固定于任何一种工作模式。

硬件设计1.系统总体框图2.电路设计（1）显示模块倒计时与时钟说明：⑴共阴极两位数码管用于倒计时；段选端由锁存器控制，位选端用P3_0与P3_1控制⑵两个四位共阴极数码组成八位数码管用于时钟显示段位选分别由两个锁存器控制（2）红绿灯模块说明：⑴图为两方向的红绿黄灯，分别接在P0口上，由P0口控制⑵51系列单片机的P0口内部没有集成上拉电阻，加上拉就是提高驱动能力，必须要通过上拉电阻接VCC。

上拉电阻一般接1K的。

（3）键盘模块说明⑴P2键控制功能说明：P2^6 key0绿灯位选择P2^5 key1黄灯位选择P2^4 key2 加1操作P2^3 key3 减1操作P2^2 key4 信号灯状态固定P2^1 key5 信号灯状态切换P2^0 key6时钟时分秒设置键⑵键盘加上拉电阻为了提高驱动能力3.复位电路：4.时钟电路：说明：用12M晶振时电容要选择30p软件部分1、主程序流程图2、时钟初值控制子程序3、绿灯，黄灯初值设置子程序4、时钟控制与倒计时控制时钟，倒计时初值通过键盘输入。

倒计时使用52单片机内部定时器1实现计数，时钟控制部分是使用定时、计数器2实现计时，以秒为基本单位在数码管中显示。

时钟部分：当秒的个位计时到了10，则秒个位清0，同时十位进一，以此类推；倒计时部分显示是则递减显示。

此过程通过判断语句实现。

5、.灯状态控制灯的状态通过键盘扫描控制。

状态固定键按下时，关闭定时器1；再次按下此键时，打开定时器。

状态选择键按下时，程序跳至下一个状态的程序控制部分，从而实现状态改变。

综合设计实验项目名称：交通灯控制系统设计适用年级： 2所属课程：微型计算机原理班级：2011级电通6C班姓名：林学号：**********x日期：2013/6/23一、实验目的：要求学生综合所学的软硬件知识，并应用基础实验所获得的实验设计技能，独立设计解决实际应用问题的系统。

二、设计要求：（1）东西方向和南北方向交替准行控制1）使东西方向准行时，东西方向上的绿灯亮，南北方向的红灯亮，经过15秒后，使南北方向准行时，南北方向上的绿灯亮，东西方向的红灯亮，如此交替。

2）假设东西方向是主要交通干道，当在南北方向准行15秒时间未到时，检测到东西方向已聚集了8辆车，则提前使东西方向准行，南北方向禁行。

（2）特殊控制1）当准行和禁行时间倒计时到最后3秒时，准行方向上绿灯亮的同时该方向的黄灯闪烁，而禁行方向上的红灯亮同时黄灯也闪烁。

2）在数码管上显示准行时间，并以秒倒计时。

说明：设实验箱发光二极管单元中的一个绿灯为东西方向上的绿灯，最后一个绿灯为南北方向上的绿灯；第一个红灯为东西方向上的红灯，最后一个红灯为南北方向上的红灯；第二个红灯为东西方向上的黄灯，第三个红灯为南北方向上的黄灯。

三、具体设计内容：8255初始化：A、B、C口方式0输出A口低4位输出位选，B口输出显示代码C口输出灯控信号8253初始化：T0定时20ms，方式2/3，IRQ0 中断T2计数，方式0，IRQ7中断时钟计数初始化：N1=25，N2=2，N3=15，0.5S 1S 15SK=0，（0前10S/FFH后15S）东西准行信号，南北准行信号黄灯亮，黄灯灭显示秒数的个位显示秒数的十位N3变为非压缩BCD 码存入显示缓冲区四、实验中的芯片及线路：1．实验系统中的8253芯片图1 系统中的8253单元系统中的8253芯片的0#通道输出线与8259的0#中断请求线相连，作为实时钟中断信号。

1#通道输入1.8253MHZ的信号源，输出接8251的收发时钟端，供串行通信用。

一、实验目的1. 理解交通灯控制系统的基本原理和设计方法。

2. 掌握使用单片机进行交通灯控制系统的设计与实现。

3. 培养动手实践能力和团队协作精神。

二、实验原理交通灯控制系统是城市交通管理的重要组成部分，其主要目的是通过红、黄、绿三种信号灯的变换，实现对车辆和行人的有序通行。

本实验采用单片机作为控制核心，通过编写程序实现对交通灯的控制。

三、实验设备1. 单片机开发板（如51单片机开发板）2. 交通灯模块（红、黄、绿三色LED灯）3. 按键模块4. 数码管模块5. 电阻、电容等电子元器件6. 调试工具（如万用表、示波器等）四、实验步骤1. 系统设计（1）确定交通灯控制系统的功能需求：实现红、黄、绿三色LED灯的交替闪烁，满足交通信号灯的基本要求。

（2）设计系统框图：单片机作为核心控制单元，通过编写程序实现对交通灯的控制。

系统框图如下：```+------------------+ +------------------+ +------------------+| | | | | || 单片机 |-------| 交通灯模块 |-------| 按键模块|| | | | | |+------------------+ +------------------+ +------------------+```（3）编写程序：根据系统需求，编写单片机控制程序，实现红、黄、绿三色LED灯的交替闪烁。

2. 硬件搭建（1）将单片机开发板与交通灯模块、按键模块、数码管模块等连接。

（2）根据电路原理图，连接电阻、电容等电子元器件。

（3）使用万用表测试电路连接是否正确。

3. 软件编程（1）使用C语言编写单片机控制程序。

（2）编译程序，生成可执行文件。

（3）将可执行文件烧录到单片机中。

4. 系统调试（1）使用示波器观察单片机引脚输出波形。

（2）检查交通灯模块是否正常工作。

（3）使用万用表测试按键模块是否正常工作。

（4）根据实际情况调整程序参数，确保系统稳定运行。

(2023)交通灯设计实验报告(一)交通灯设计实验报告实验目的该实验旨在设计一种新型交通灯，以提高路口交通的安全性、高效性和可靠性。

实验背景当前的交通灯系统虽然在一定程度上起到了规范和控制车辆流量的作用，但也存在一些问题，如：•路口拥堵现象普遍，尤其在高峰时间段更加明显；•一些交通灯时间过长，造成车辆等待时间过长，浪费时间和资源；•部分路口交通灯信号错乱、不同步等问题，导致道路交通的混乱和车祸事故频发。

针对以上问题，需要设计一种更为智能化的交通灯系统。

设计理念本设计基于物联网、人工智能等技术，旨在实现以下目标：•基于现有路况和历史流量数据，动态调整交通灯信号时间，避免过长等待和拥堵；•设计交通灯与车辆无线连接，实现智能标识和导航功能，提高车辆通过路口的效率；•通过网络连接交通灯系统，实现自适应和自主控制，避免信号错乱和路况混乱。

实验流程1.确定设计方案并绘制原始草图；2.设计系统图以及各子系统功能模块图，并对其进行优化；3.利用物联网和人工智能技术实现交通灯与车辆的联动；4.设计并实现相关硬件电路、软件程序、以及移动端APP等；5.进行系统整体测试，实现效果评估。

实验成果经过多次实验和测试，本设计方案成功实现了自适应、自主控制、智能导航、智能标识等功能，基本满足设计理念所要求的目标。

总结与展望本设计方案采用了一些前沿的技术和方法，旨在提高交通灯的安全性、高效性和可靠性。

虽然目前我们的系统表现出了良好的效果，但是我们仍然需要不断优化和完善，以达到更为完美的状态。

未来，我们将继续深入探索物联网和人工智能等新技术的应用，进一步优化交通灯的设计和性能，提高其功能和可靠性。

同时，我们也将进一步研究和推广交通智能化技术，为城市交通管理和交通安全事业做出更大的贡献。

参考文献•王锐等. 基于物联网技术的智能交通灯设计[J]. 电子设计工程, 2018, 26(2): 78-80.•李超等. 基于人工智能的交通灯控制算法设计[J]. 江苏电力技术, 2017, 41(9): 129-133.•彭小敏. 基于人工智能与物联网的交通安全管理[J]. 信息通信, 2019, 18(1): 47-50.。