下载文档原格式
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。
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)绪论1.交通红绿灯的发展历史交通指挥信号已有100多年的历史了。
交通灯控制系统毕业设计论文一、引言随着城市交通流量的日益增加，交通拥堵问题日益突出。
传统的交通灯控制方式已经不能有效地满足实际需求。
因此，设计一个智能化的交通灯控制系统成为了刻不容缓的任务。
二、设计目标本课题的目标是设计一个基于智能算法的交通灯控制系统，通过实时监测道路交通情况，合理分配交通信号时间，从而提高道路通行效率和交通安全性。
三、系统架构本交通灯控制系统包含以下几个模块：交通流量检测模块、信号控制模块、数据处理模块、用户界面模块等。
其中，交通流量检测模块通过摄像头、雷达等设备实时监测道路上的车辆情况；信号控制模块根据交通流量检测模块提供的数据，采用智能算法进行信号灯调度；数据处理模块负责对采集到的交通数据进行分析和处理；用户界面模块为用户提供交互操作界面，方便用户对系统进行配置和监控。
四、智能算法本设计采用基于遗传算法的交通灯控制方法。
遗传算法是一种模拟自然界的优化演化过程的计算方法，通过染色体编码和进化运算，能够在空间中找到最优解。
本设计将交通灯的时间分配看作一个优化问题，通过遗传算法进行优化求解，找到最优的信号灯控制方案。
五、设计流程1.数据采集：使用摄像头等设备实时采集道路上的交通数据。
2.数据预处理：对采集到的数据进行噪声去除、数据归一化等处理，以便进行后续的算法运算。
3.遗传算法初始化：根据系统要求和交通流量情况，初始化遗传算法的染色体编码、种群数量、交叉概率、变异概率等参数。
4.适应度评估：根据交通数据和设定的交通灯控制方案，评估每个个体的适应度，即信号灯控制方案的效果好坏。
5.选择、交叉和变异：根据适应度评估结果，选择适应度高的个体作为父代，通过交叉和变异操作生成新的个体。
6.迭代优化：重复进行适应度评估、选择、交叉和变异的操作，直到达到预设的停止条件。
7.生成最优解：经过多次迭代优化后，得到最优的交通灯控制方案。
六、结论通过本设计，成功地实现了一个基于智能算法的交通灯控制系统。
毕业设计(论文)智能交通信号灯设计THE DESIGN OF INTELLGENT TRAFFICLIGHT毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
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]。
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。
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；PLCIntelligent Traffic Light Control System Design Based onPLCAbstractWith 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 alsopresent the input and output I/O wiring diagram. This article on the urban traffic light control system analog circuit and other issues to discuss specific analysis. Compared the intelligent control system with the normal timing control system, it has small size，intelligence, maintenance into small, easy to install and so on. Compared with other intelligent transportation system, it adapts to economic and social development, in line with the current status of scientific and technological development.Keywords：Intelligent; Traffic lights; PLC目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................................... I I 第1章绪论.. (1)1.1交通灯发展现状 (2)1.2交通灯监控系统的设计意义 (4)1.3本文的主要工作 (4)第2章交通灯系统控制方案 (5)2.1三种控制方式比较 (5)2.1.1单片机系统控制 (5)2.1.2继电器接触控制 (5)2.1.3可编程序控制器控制 (6)2.2控制方案总体确定 (6)2.3系统方案设计 (9)2.3.1正常控制过程 (9)2.3.2智能控制方案 (11)第3章硬件电路简介 (13)3.1 PLC的基本组成和各部分作用 (13)3.1.1 PLC基本组成 (13)3.1.2 PLC各部分作用 (13)3.2 S7-200系列PLC简介 (17)3.3车道信号灯 (19)3.3.1功能 (20)3.3.2技术指标 (20)3.3.3箭头灯 (20)第4章软件介绍 (22)4.1 STEP7-Micro/WIN编程软件介绍 (22)4.2软件的安装 (24)4.3编程软件的启动 (26)4.4程序的保存 (28)4.5程序的下载及上传 (28)第5章程序设计 (30)5.1 I/O接线图 (30)5.2梯形图程序 (32)结论 (41)致谢 (43)参考文献 (44)第1章绪论当今，红绿灯安装在各个道口上，己经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。
基于plc的交通灯控制系统设计毕业论文目录一、内容概括 (2)1.1 研究背景和意义 (2)1.1.1 交通灯控制系统的重要性 (3)1.1.2 PLC在交通灯控制系统中的应用 (4)1.2 研究目的和任务 (6)1.2.1 论文研究目的 (7)1.2.2 论文研究任务 (8)二、交通灯控制系统概述 (8)2.1 交通灯控制系统的定义 (10)2.2 交通灯控制系统的组成 (10)2.2.1 硬件设备 (11)2.2.2 软件系统 (12)2.3 交通灯控制系统的分类 (13)2.3.1 传统交通灯控制系统 (15)2.3.2 基于PLC的交通灯控制系统 (16)三、PLC技术基础 (17)四、基于PLC的交通灯控制系统设计 (19)4.1 设计原则和设计要求 (20)4.1.1 设计原则 (21)4.1.2 设计要求 (22)4.2 系统架构设计 (23)4.2.1 总体架构设计 (26)4.2.2 控制器设计 (27)4.2.3 传感器设计 (28)4.3 系统功能实现 (29)4.3.1 交通灯控制功能实现 (30)4.3.2 系统监控功能实现 (32)4.3.3 故障诊断与报警功能实现 (33)五、系统测试与性能分析 (35)一、内容概括本文主要针对基于PLC的交通灯控制系统进行了深入研究和设计。
对交通灯控制系统的基本原理和功能进行了详细阐述，包括红绿灯的切换、行人过街按钮的响应以及故障检测与报警等功能。
对PLC 在交通灯控制系统中的应用进行了分析，重点介绍了PLC的硬件组成、编程语言以及编程方法等方面的内容。
在此基础上，设计了一套完整的基于PLC的交通灯控制系统，并通过实际应用验证了其可行性和稳定性。
对整个系统进行了总结和展望，为今后类似项目的开展提供了有益的参考。
1.1 研究背景和意义随着城市化进程的加快，智能交通系统在现代城市建设中扮演着越来越重要的角色。
交通灯作为道路交通管理的重要组成部分，其控制系统的先进性和稳定性直接关系到道路通行效率和交通安全。
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。
电气自动化技术专业毕业论文论文题目：交通信号灯模拟控制系统设计交通信号灯模拟控制系统设计摘要：在日常生活中人们来往要经过无数次十字路口，所以在十字路口需要一套交通信号灯的模拟控制来管理人流和车道输通，用以避免发生人和各种交通工具发生任何的事故，交通信号灯可以用AT89C51系列单片机来实现红、黄、绿灯的控制，使人流和车辆安全流通，从而实现了十字路口交通信号灯的自动控制化，更易于交通管理和控制。
本设计采用AT89C51单片机构成交通信号灯控制系统。
关键字：交通灯控制系统；AT89C51单片机；硬件连接图；调试目录引言 (4)第一章交通信号灯的系统设计方案与论证 (5)1.1 系统设计方案的选择与论证 (5)1.2 系统设计要求 (5)第二章单片机简介 (5)2.1 单片机的发展历程 (5)2.2 单片机的特点 (6)2.3 AT89C51单片机简介 (6)2.3.1 主要性能参数 (7)2.3.2 功能特性概述 (7)2.3.3 引脚功能 (7)2.3.4 极限参数 (9)第三章交通信号灯的分析与设计 (9)3.1 Keil软件的简介 (9)3.2 设计原理 (10)3.3 硬件电路图设计 (10)3.4 软件设计 (11)3.5 流程图设计 (16)第四章调试 (18)结束语 (18)致谢 (19)参考文献 (20)附录 (21)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。
交通灯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。
采用单片机构成交通信号灯控制系统,可以节约人力资源和降低系统成本。
交通信号诞生于1868年,最早采用燃气燃烧发光,随着科技的进步和交通的发展,信号机不断的获得改进,今天已达到了完全自动化的水平。
交通信号灯的作用主要是从时间上将相互冲突的交通流分离,使其在不同的时间通过,以保证行车安全;同时交通信号对于组织、指挥和控制交通流的流向、流量以及维护交通秩序等均有重要的作用。
交通信号灯控制系统设计论文_毕业设计摘要：交通信号灯控制系统是城市道路交通管理的重要组成部分。
为了提高城市道路的交通效率和道路交通的安全性，本文研究了交通信号灯控制系统的设计原理和方法。
通过对信号灯控制系统的分析和仿真实验，本文得出了一种优化的信号灯控制算法，该算法能够根据不同的交通状况和道路需求，实现灵活的信号灯控制和交通流优化。
本文还对交通信号灯控制系统的硬件设计进行了详细介绍，并介绍了系统的软件设计方案。
最后，通过实际道路的测试和评估，证明了本文所提出的交通信号灯控制系统的有效性和可行性。
关键词：交通信号灯控制系统；交通效率；安全性；优化算法；硬件设计；软件设计；测试评估第1章引言1.1研究背景随着城市化进程的加快，交通拥堵和交通事故频发成为社会发展的一个重要问题。
城市道路的交通效率和交通安全性成为研究的热点。
交通信号灯控制系统作为城市道路交通管理的重要组成部分，对提高交通效率和交通安全性起着至关重要的作用。
1.2论文目的和意义本论文的目的是研究和设计一种优化的交通信号灯控制系统，以提高城市道路的交通效率和道路交通的安全性。
通过分析和仿真实验，本文将提出一种灵活的信号灯控制算法，能够根据不同的交通状况和道路需求进行交通流优化。
通过详细介绍硬件设计和软件设计方案，本文将实现一个完整的交通信号灯控制系统。
最后，通过实际道路的测试和评估，本文将证明所设计的交通信号灯控制系统的有效性和可行性。
第2章交通信号灯控制系统的设计原理和方法2.1交通信号灯控制算法本章将介绍一种基于车辆流量和道路需求的交通信号灯控制算法，该算法能够根据实时的交通状况和道路需求，合理地分配信号灯的绿灯时间，提高交通效率和道路流量。
2.2交通信号灯控制系统仿真实验本章将对所设计的交通信号灯控制系统进行仿真实验，通过模拟不同的交通流量和道路需求，评估系统的性能和效果，验证所提出的交通信号灯控制算法的有效性。
第3章交通信号灯控制系统的硬件设计3.1控制器设计本章将详细介绍交通信号灯控制系统的硬件设计，包括信号灯控制器的设计和选型，信号灯的布置和安装等。
惠州学院HUIZHOU UNIVERSITY毕业论文（设计）中文题目：智能交通信号灯模拟控制系统设计英文题目: Design of Simulation Control System forIntelligent Traffic Signal Lights姓名0000学号000专业班级电子信息工程1班指导教师00000提交日期2012年5月25日教务处制智能交通信号灯模拟控制系统设计姓名：0000 班级：000指导老师：000 职称：讲师(惠州学院电子科学系，广东，惠州，516007)摘要交通信号灯是一种重要的交通指示工具。
它能够指示通过交叉路口的机动车辆和过往的人群有序地通行，是维系道路交通顺畅，减少道路堵塞的主要工具之一。
针对传统交通信号灯存在不能根据车流量大小自动调节通车时间的缺点，本文提出了以单片机为主控制器，超声波传感器测车流量的新型智能交通信号灯模拟控制系统的方案。
本论文设计的智能交通信号灯模拟控制系统采用AT89C51单片机为控制器，以URF04超声波模块检测实时通行的车流量，通过RS-485传输线通讯，主控制器根据从控制器反馈回来的信息，实时调整通行时间，可以有效地疏导交通。
关键词交通信号灯智能单片机目录1. 绪言 (1)1.1智能交通信号灯控制系统概述 (1)1.2交通信号灯的应用及其发展趋势 (1)2. 系统控制器及外围数字电路IC芯片简介 (2)2.1系统整体电路框图 (2)2.2AT89C51单片机简介 (4)2.3LED显示器 (7)2.3.1 LED数码管显示器的结构原理 (7)2.4超声波收发模块 (8)2.4.1 超声波测距原理 (8)2.4.2 超声波收发模块简介 (9)2.574LS138译码器 (10)2.674LS373锁存器 (11)2.774LS04反相器 (12)2.8MAX485收发器 (13)3. 硬件系统设计 (13)3.1交通信号灯控制方案选择 (13)3.2硬件电路设计 (15)3.2.1 通行时间显示电路 (15)3.2.2 单片机时钟电路 (17)3.2.3 单片机复位电路 (17)3.2.4 人行道信号灯控制电路 (18)3.2.5 机动车道信号灯控制电路 (18)4. 软件系统设计 (19)4.1主机程序流程图 (19)4.2C语言程序设计 (21)4.2.1 1秒钟程序设计 (21)4.2.2 LED数码显示器程序设计 (22)5. 系统调试与结果分析 (22)5.1硬件调试 (22)5.2软件调试和下载 (23)5.3结果分析 (24)致谢 (26)参考文献 (27)附录一主机系统电路图 (29)附录二电路源程序 (30)1. 绪言智能交通信号灯控制系统是控制交通道路十字路口中车辆和行人往来顺畅，维持道路正常通行的有效工具。
它可以根据道路车流量的实际状况进行红绿灯通行时间的调控，减少道路堵塞，优化交通，具有一定的智能性。
系统组成包括主机和从机系统两部分。
主机系统的组成包括微型控制器MCS-51单片机、电源、红绿灯显示、通行时间显示和MAX485转换器五部分。
从机系统的组成包括微型控制器MCS-51单片机、电源、超声波传感器模块和MAX485转换器四部分组成。
1.1 智能交通信号灯控制系统概述随着经济的发展，汽车的拥有数量越来越多，道路交通堵塞情况日益严重。
交通拥堵已成为城市发展中的一个需要迫切解决的社会问题。
传统的交通信号灯由于其红绿灯的通行时间都是固定不变的，因此，也就无法根据道路实际的车流量实时调整红绿灯的通行时间。
这种不足导致其不能有效地解决道路堵塞的问题。
此外，从土地资源利用的角度来看，由于土地使用的限制，也不能靠简单的道路扩建来解决交通拥堵的问题。
因此，这就要求我们在现有的道路基础上，研究、设计出一种有效的交通信号灯控制系统，实时控制，提高交通控制水平，更加灵活有效地提高道路的利用率。
从而减少交通拥堵，实现道路畅通，缓解日益严重的交通问题。
1.2 交通信号灯的应用及其发展趋势在国际上,交通信号的含义大同小异,而且正趋于统一。
1968年联合国《道路交通和道路标志、信号协定》，对各种信号灯的含义作了规定。
绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行、左转弯和右转弯，除非另有一种标志禁止某一种转向。
左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通过。
红灯是禁行信号。
因为在可见光中红光的电磁波最长，易于为人们在较远距离外辨认，为保证交通安全，所以采用红灯为禁行信号。
面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。
黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时，可以进入交叉路口。
有的国家规定黄灯只能单独出现,有的规定黄灯可以与红灯同时出现,前者是警告信号，后者是预告信号。
有些国家的人行横道灯也采用红黄绿三色信号灯，其中黄灯是警告行人这时不宜穿越马路。
在某种情况下，为了分离各种不同方向的交通流并对其提供独立的通行时间，可以用带箭头的灯来代替普通的绿信号灯。
箭头信号灯有两种，一种是单独的绿箭头信号灯，面对这种信号灯的车辆只可沿着绿箭头所指示的方向行驶；另一种是带红灯的绿箭头信号灯，面对这种信号灯的车辆在不妨碍那些合法地在人行横道上行人和正在合法地通过交叉路口的车辆通行的情况下可以沿着箭头指示的方向行驶有的国家还采用一种闪动的交通信号灯，黄闪灯、红闪灯和绿闪左转弯（靠右行驶的国家为右转弯）箭头信号灯三种。
面对黄闪灯的车辆可以小心地通过交叉路口，面对红闪灯的车辆不得通行，面对绿闪左转弯或右转弯箭头信号灯的车辆除了可以直行之外还可以左转弯或右转弯。
目前，安装在交叉路口的交通信号灯多为自动控制的信号灯，有的是固定周期，有的是变周期。
用信号灯控制一个交叉口交通的方式叫点控制；将一条道路上几个交叉口的信号灯联系起来，协调运转，这种控制交通的方式叫线控制；用计算机控制几条道路上的若干个交叉口的信号灯，使之协调运转，这种方式叫面控制。
随着智能控制技术的发展，未来的交通信号灯控制系统将朝着智能化、自适应的方向发展。
智能交通信号灯控制系统能够根据实际的车流量状况进行实时调控红绿灯的通行时间，减少道路堵塞，优化道路交通状况。
目前已有相关的课题研究。
例如：采用基于电磁感应原理的地感线圈检测车流量，PLC为主控制器的智能交通控制系统；采用压力传感器与控制器组成的实时交通控制系统；基于微波检测的智能交通控制系统等方案。
此外，据报道，德国将采用新型的智能交通控制系统。
具体是德国公路上的探测器将被小型计算机取代，司机可以和智能交通灯随时进行“对话”。
这一方案是由德国卡塞尔大学交通技术和运输物流系进行研究。
2. 系统控制器及外围数字电路IC芯片简介2.1 系统整体电路框图本设计系统的硬件电路总体框图见图2-1、图2-2所示。
主要组成部分包括：系统微控制器（AT89C51单片机）、超声波收发模块、外部电路数字IC芯片和LED数码管显示器等。
图2-1 系统主机总体框图图2-2 系统从机结构框图2.2 AT89C51单片机简介MCS-51系列单片机是目前国内应用最广泛的单片机之一。
随着基于MCS-51系列单片机的嵌入式实时操作系统的出现与推广，在很长一段时间内，MCS-51系列单片机仍将占据嵌入式系统产品中的中、低端产品市场。
本文将介绍一种以MCS-51系列单片机为主控制器，以超声波传感器检测车流量的新型交通信号灯模拟控制系统。
随着计算机技术与微电子技术的发展，智能仪表的功能逐步完善，工作的可靠性也进一步提高，而单片机却是随着功能的不断增强，价格逐渐降低。
在本系统设计中，使用美国ATMEL 公司生产的8位单片机——AT89S51作为控制器件。
AT89C51是一种带4K字节可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS结构的8位微处理器。
该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS一51指令集和输出管脚相兼容，并且将多功能8位CPU和FLASH存储器组合在单个芯片中，因而，AT89C51是一种高效的微控制器，为很多智能仪器和嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
下面简单介绍一下该单片机的一些特性。
8位单片机AT89C51的主要特性是：●与MCS-51指令兼容●4K字节在系统可编程(ISP)Flash闪烁存储器●寿命：1000写／擦循环●4.0-5.5V的工作电压范围●全静态工作模式：0Hz-33Hz●三级持续加密锁●128×8字节内部RAM●三级程序存储器锁定●32位可编程FO线●两个16位定时器／计数器●5个中断源●全双工串行UART通道●低功耗的闲置和掉电模式●中断可从空闲模式唤醒系统●看门狗(WDT)及双数据指针●片内振荡器和时钟电路●掉电标志和快速编程特性●灵活的在系统编程(ISP-字节或页写模式)图2-3 AT89C51结构图单片机AT89C51各引脚定义如图2-4所示，引脚定义见表2-1。
图2-4 引脚定义图引脚序列引脚号功能1-8 P1.0~P1.7 8位准双向I/O口9 RST 复位输入口10 RXD/P3.0 串行接收口、P3.0 I/O口11 TXD/P3.1 串行输出口、P3.1 I/O口12 INT0/P3.2 外部中断0输入口、P3.2 I/O口13 INTl/P3.3 外部中断1输入口、P3.3 I/O口14 T0/P3.4 定时计数器O输入口、P3.4 I/O口15 Tl/P3.5 定时计数器1输入口、P3.5 I/ O口16 WR/P3.6 外部数据存储器写选通、P3.6 I/O口17 RD/P3.7 外部数据存储器读选通、P3.7 I/O口18 XTAL2 时钟振荡器的输入腧出端219 XTAL1 时钟振荡器的输入腧出端120 GND 信号地21-28 P2.0-P2.7 8位双向I/O口、可作存储器的高8位地址29 PSEN 程序存储允许输出信号端30 ALE/PROG 片外存储器地址锁存信号31 EA/Vpp 外部取指使能信号32-39 P0.0-P0.7 数据/低8位地址复用端口续表2-140 VCC 电源2.3 LED显示器在小型控制装置和数字化仪器仪表中，往往只要几个简单的数字显示或字状态便可满足现场的需求，而LED显示数码管因其成本低廉、配置灵活、与计算机接口方便等特点，在小型微机控制系统中得到极为广泛的应用。
2.3.1 LED数码管显示器的结构原理发光二极管LED利用PN结把电能转换光能的固体发光器件，根据制造材料的不同，可以发出红、黄、绿、白等不同色彩的可见光束。
LED的伏安特性类似于普通二极管，正向压降为2V左右，工作电流一般在10mA~20mA之间较为合适一个8段LED显示器的结构如图2-5所示。
