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基于PLC实现道路十字路口交通灯模糊控制系统1 引言传统的十字路口交通控制灯，通常是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好，然后实际的变化却是未知的，所以常常出现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的调度失控。
本文据此提出模糊智能交通路口指挥调度控制系统。
2 交通十字路口传感器的设置在十字路口的四个方向（e、s、w、n）的近端j（斑马线附近）和远端y（距斑马线约100米处）各设置一个传感器，分别统计通过该处的车辆数。
如图1所示。
图1 传感器的设置近端的传感器用于记录绿灯期间通过路口的车辆数（记为x）；远端的传感器用于记录红灯期间进入路口排队等候的车辆数（记为y）。
为了简化运算，可以将两个相对的方向（n与s、w与e）的x、y值合并为一组，分别取两个方向之最大者。
3 模糊控制器的设计本模糊控制系统设计的核心是模糊控制器的设计，设计模糊控制器主要是求取模糊控制表。
3.1 系统分析确定控制器的输入变量和输出变量以及它们的数值变化范围。
输入变量为x、y，输出变量为t。
绿灯期间车辆通过路口的速度不超过20公里/小时，则在15秒时间内通过的最大车辆数约为15辆。
则x的变化范围为0～15。
当远端和近端传感器之间距离约为100米时，考虑一般车辆车身长度连同两车辆间距平均5米左右，所以100米内可能停留等待的车辆数最多可达到100/5=20辆，于是红灯方向排队等待的车辆数y变化范围为0～20。
本系统的输出就是两个方向的红黄绿灯，还有斑马线处人行横道的红绿灯以及按前进方向分得更细的绿灯相互间关系及两个方向的输出关系最终归结到对当前绿灯的延时t。
根据现场测试，输出变量t的变化范围为15～60。
3.2 模糊化方法的选择与确定为了实现模糊控制，需要将绿灯时间分为两部分：其一是固定的1o秒作为路口车辆状态参数的采集时间t1；其二是根据两个方向车辆流量变化进行模糊决策的延时t2。
`目录第一章引言 (1)1.1设计目的 (1)1.2 设计背景 (1)1.3 设计要求 (2)第二章系统硬件设计 (3)2.1设计方案 (3)2.2工作原理 (3)2.3 硬件介绍 (4)2.3.1 MSC-51芯片简介 (4)2.3.2 8255A芯片 (5)第三章系统软件设计 (7)3.1 时间及信号灯的显示 (7)3.2 延时设计 (8)3.3 程序流程图 (9)3.4 程序源代码 (10)第四章系统调试结果 (15)4.1 测试结果 (15)小结 (16)参考文献 (17)第一章引言1.1设计目的1、通过交通信号灯控制系统的设计，掌握8255A并行口传输数据的方法,以控制发光二极管的亮与灭；2、用8255作为输出口,控制十二个发光二极管熄灭,模拟交通灯管理.3、通过单片机课程设计，熟练掌握汇编语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力；4、完成控制系统的硬件设计、软件设计、仿真调试。
1.2 设计背景十字道口的红绿灯是交通法规的无声命令，是司机和行人的行为准则。
十字道口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。
当前，国大多数城市正在采用“自动”红绿交通灯，它具有固定的“红灯—绿灯”转换间隔，并自动切换。
它们一般由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向指示灯”三部分组成。
在交通灯的通行与禁止时间控制显示中，通常要么东西、南北两方向各50秒；要么根据交通规律，东西方向60秒，南北方向40秒，时间控制都是固定的。
交通灯的时间控制显示，以固定时间值预先“固化”在单片机中，每次只是以一定周期交替变化。
但是，实际上不同时刻的车辆流通状况是十分复杂的，是高度非线性的、随机的，还经常受认为因素的影响。
采用定时控制经常造成道路有效应用时间的浪费，出现绿灯方向车辆较少，红灯方向车辆积压。
它不顾当前道路上交通车辆数的实际情况变化，其最大的缺陷就在于当路况发生变化时，不能满足司机与路人的实际需要，轻者造成时间上的浪费，重者直接导致交通堵塞，导致城市交通效率的下降。
基于模糊控制的智能交通灯监控系统的毕业设计城市道路错综复杂，相互交错，交通灯是城市交通的重要指挥系统。
交通信号灯作为管制交通流量、提高道路通行能力的有效手段，对减少交通事故有明显效果。
但是车流量是随时变化的，而传统的交通灯模式采用的是定时控制，反而容易造成交通堵塞。
因此我们需要根据不同的交通路况设置通行时间，本文采用模糊控制算法，设计了一种智能交通灯监控系统。
1、总体方案交通灯监控系统是一个分布式、集散型、网络化的监控系统，包括监控中心和若干个智能监测终端，能对独立分布的交通灯进行集中监控和维护管理。
每个路口看成一个监控终端，都设有一个采集器和一个GPRS模块，而每个方向上都装有一个控制器。
控制器用来直接控制交通灯的状态、时间显示屏以及获得各车道车辆信息;采集器用来获取下属的每个控制器的数据以及发送控制命令。
采集器将采集到的数据通过GPRS网络发送到监控中心，在监控中心对数据进行分析，进而实现对路况的监控。
在此采用模糊控制算法对车辆数据进行分析，实现对红绿灯的控制。
2、模糊控制算法设计模糊控制是将人们的长期经验作为控制策略，并将它转化成机器可识别的自然语言，进而实现自动控制。
在文中，将人对交通指挥策略语言转化为机器语言所描述的控制算法，使得该算法能够模拟人的思维对各个车道的时间分配问题进行很好地分析，从而实现红绿灯时间的可变控制。
对一个十字路口来说一个周期分为四个相位，如图1所示（①：东至西，西至东，西至南，东至北;②：西至北，东至南;③：南至北，北至南，南至东，北至西;④：北至东，南至西）。
图1 十字路口2.1、输入和输出变量定义模糊控制的语言变量是对于输入变量和输出变量而言的，它们是自然语言形式，而不是数值形式给出的变量，选择当前相位等待车辆平均数和下一相位车辆等待平均数为输入变量，当前相位绿灯延时时间为输出语言变量，这样，就选择了一个双输入单输出的二维模糊控制器，如图2所示。
图2 双输入单输出模型图中，X1：当前相位总车辆数/车道数（取整）;X2：下一相位总车辆数/车道数（取整）;Y：当前相位绿灯显示时间。
毕业设计开题报告（“卓越计划”学生用）题目：基于模糊控制的智能交通灯控制系统学院: ____________ 电气信息学院专业：________________ 自动化学生姓名：周志会学号：201301209112学习企业：德力西电气（芜湖）有限公司企业指导教师：____________ 周超学校指导教师：杨青2017年3月15日-、基于模糊控制的智能交通灯发展综述、绪论学管理技术，使得交通控制系统日益完善。
随着一些研究控制理论的学者投身到交通控制的研究中，在交通信号控制领域提出了一些新方法、新思路。
如静态多段配时控制、准动态多段配时控制、最优控制、大系统递阶控制、模糊控制、神经网络控制，网络路由控制等。
模糊交通控制已经成为了交通信号控制的主流方向之一。
国内外很多学者都进行了此类研究。
交通灯系统作为一个时变的、具有随机性的复杂系统，传统的人为设定多种方案或是建立各种预测模型均比较困难。
城市交通控制研究的起源比较早。
1868 年，英国伦敦燃汽信号灯的问世，标志着城市交通控制的开始。
1913年，在美国俄亥俄州的Cleveland市出现了世界上最早的交通信号控制。
1926年美国的芝加哥市采用了交通灯控制方案，每个交叉口设有唯一的交通灯，适用于单一的交通流。
从此，交通控制技术和相关的控制算法得到了发展和改善，提高了交通控制的安全性、有效性，并减少了对环境的影响。
二、国内外关于交通灯的研究现状及分析交通灯的出现，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。
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，除非另一种标志禁止某一种转向。
左右转弯车辆都必须让正在路口内行驶的车辆和过人行道的行人优先通行。
红灯是禁行信号，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。
应用技术基于模糊控制的十字路口交通灯控制系统*田海薛艳春赵宇明郭昌杨海涛（内蒙古科技大学信息工程学院）摘要：文章描述了一种基于模糊算法的十字路口交通灯控制系统。
硬件运用了西门子系列PLC控制器件、软件采用MATLAB模糊逻辑工具箱，同时，提出了一种快速计算模糊控制查询表的方法。
关键词：MATLAB；模糊控制；交通灯1引言基于模糊控制的十字路口交通灯控制系统打破传统的定时控制红绿灯时间方式，根据流量变化来调整绿灯时间，可以实现按车流量给定绿灯时长，达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤。
2交通灯模糊控制设计2.1智能控制原则为实现模糊控制，需将绿灯时间分为两部分：其一是固定的10秒（经验值，因地而宜）作为路口车辆状态参数的采集时间T1；其二是根据两个方向车辆流量变化进行模糊决策的延时T2。
当某一方向的车辆流量比另一方向的车辆流量大，则这个方向的绿灯亮的时间长一些，即T2长一些，以保证这个方向的车辆尽量多的通过；当这个方向的车辆流量比另一方向的车辆流量小，则这个方向的绿灯亮的时间短一些，即T2短一些，以保证另一方向车辆尽快通过。
2.2模糊控制器中语言变量的选择十字路口的交通灯，南北方向的车辆都是同时停止，同时流通的，东西方向也这样，所以只要取南、北方向车辆的最大值和东、西方向的最大值进行比较，而不是对南、北方向车辆总和与东、西方向的车辆总和进行比较[1]。
在该控制系统中，两个输入模糊变量是指采集时间到时绿灯和红灯方向的交通需求量X和Y。
交通需求量是指采集时间到时，亮绿灯和亮红灯方向的两个方向尚未通过交通路口的车辆的最大值X和Y[2]。
实际运行时具体数据可由传感器采集后送入可编程序控制器，做实验教学时可直接用PLC上的模拟电位器模拟输入东西方向或南北方向车辆最大值。
输出模糊量是指采集时间到时绿灯追加的延长时间T2。
2.3输入及其模糊化在十字路口的四个方向的停止线处以及距停止线100米处各安置一个传感器来检测采集时间到时绿灯方向和红灯方向未通过路口的车辆数。
基于单片机的智能交通红绿灯控制系统设计智能交通红绿灯控制系统是一种基于单片机的电子设备，用于智能化控制交通信号灯的工作。
本文将详细介绍如何设计一套基于单片机的智能交通红绿灯控制系统。
首先，我们需要选择适合的单片机作为控制器。
在选择单片机时，我们需要考虑其功能、性能和价格等因素。
一些常用的单片机型号有8051、AVR、PIC等。
我们可以根据具体的需求选择合适的单片机型号。
接下来，我们需要设计硬件电路。
智能交通红绿灯控制系统的硬件电路主要包括单片机、传感器、继电器和LED等组件。
传感器可以用来感知交通流量和车辆信息，继电器用于控制交通灯的开关，LED用于显示交通灯的状态。
在硬件设计中，我们需要将传感器与单片机相连接，以便将传感器获取的信息传输给单片机。
同时，我们还需要将单片机的控制信号传输给继电器和LED，以实现对交通灯的控制。
在软件设计中，我们需要编写相应的程序代码来实现智能交通红绿灯的控制逻辑。
首先，我们需要对传感器获取的信息进行处理，根据交通流量和车辆信息来确定交通灯的状态和切换规则。
例如，当交通流量较大时，可以延长绿灯亮起的时间；当有车辆等待时，可以提前切换到红灯。
此外，我们还可以在程序中添加自适应控制算法，用于根据交通流量动态调整交通灯的周期和切换时间，以进一步提高交通流量的效率和道路通行能力。
最后，我们需要将程序代码烧录到单片机中，并进行调试和测试。
在测试过程中，我们可以模拟不同的交通流量和车辆信息，以验证智能交通红绿灯控制系统的正常运行和控制效果。
综上所述，基于单片机的智能交通红绿灯控制系统设计主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
通过合理的硬件电路设计和程序编写，可以实现对智能交通红绿灯的智能化控制，提高交通流量的效率和道路通行能力，实现交通拥堵的缓解和交通安全的提升。
基于单片机模糊控制交通信号灯摘要本系统采用MSC-51系列单片机和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，进行交通路口的管理。
它用简单的硬件电路模拟交通信号灯的交替变换，实现红绿灯循环点亮，用LＥD数码管作为倒计时指示。
本次设计中增加了车流量检测电路,运用模糊控制算法来自动调整红绿灯时间，实时的控制当前交通灯时间使LED显示器进行倒计时工作并与状态灯保持同步，在保持交通安全的同时最大限度的提高交通能顺畅交替运行,大大提高交通运输的运行效率,还可以减少交通事故,节省能源消耗，具有巨大的现实意义。
关键词:路口管理; 模糊控制; ５1单片机；车流量检测; 交通灯AｂstractThis sｙstｅm uｓes MSC-５1 ｓeｒｉｅs ｍｉcrocｏntrolｌer aｎd 8255Ａto ｄesｉgn thｅｔｒaffic controlｌeｒｔo ｍanaｇe ｔhｅ trafｆic ｒｏad.It ｕses siｍpｌe hardware circｕｉt to simｕlate ｔhe alｔｅｒnａtivｅtransformatiｏｎof the traffｉc lights and ｔo realize the ｃircular ｉlluｍin ａtion ｏｆｔhｅ liｇhts. Wｅ use the LEＤａｓ the coｕntdown ｉｎstrucｔions. In this project, we ａdｄ the trafｆic dｅtｅctioｎ ciｒｃｕit，wｈｉch ｕs ｅs the ｆuｚzy coｎｔroｌ aｌgoriｔhm tｏchaｎｇe ｔhe time ｏf ｔhｅ t ｒaffic ｌights ａuｔoｍaticallｙｔｏ cｏntｒol ｔhｅｔｒaffic lightｓｔiｍe. This dｅsign can ｍake sure ｔhaｔthｅ LED kｅｅps the pace ｗith ｔhe state lａｍp. What ｉｓmｏrｅ, wｈｉle iｔ cａｎ keｅp thｅ traffic ｓａfe, at ｔhe same tｉmｅ， it ｃaｎ makｅｔhｅ traｆｆｉｃ rｕnniｎg smｏothly, ｏpｅrａｔion efｆicieｎt，aｎｄａｌｓｏcａn rｅdｕce the numｂer of ｔrafｆic acｃｉｄentｓ， save enｅrgy consumｐtion. Abｏve aｌl, ｔhis syｓtem h ａｓ gｒｅat rｅａliｓtic sｉgnifiｃaｔion.Ｋｅywoｒｄｓ：Inteｒseｃtｉｏn ｍanａｇemeｎt; Ｆuzzy loｇic conｔrol； M ＣU5１; traffic ｄetectiｏn ； Traffic ｌight一、绪论1.１交通灯研究的背景和意义城市交通控制系统是用于城市交通数据检测、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。
毕业论文(设计) 题目基于单片机的交通灯控制系统设计学生姓名王义爱学号20061336043院系信息与控制学院专业自动化指导教师王玉芳二Ｏ一Ｏ年五月二十日目录1 绪论 (1)1.1研究意义 (1)1.2交通灯研究现状 (2)1.2.1 国内城市交通现状 (2)1.2.2 国际先进成果 (2)1.3研究内容 (2)2 总体方案设计 (3)3 硬件设计 (4)3.1 单片机概述 (4)3.2 电源电路 (7)3.3 检测电路 (8)3.3.1 红外传感器的发展 (8)3.3.2常用的红外传感器 (8)3.3.3 主动式红外传感器简介 (9)3.3.4 检测电路 (10)3.3 紧急按键K1电路 (11)3.4 红绿灯显示电路 (11)3.5 倒计时显示电路 (12)3.6振荡电路 (14)3.7复位电路 (14)4 系统软件设计 (15)4.1 主程序设计 (16)4.2延时子程序 (19)4.2.1 计数器硬件延时 (19)4.2.2 软件延时 (21)4.3 计数器计数 (22)4.4 数码管显示子程序 (22)4.5 黄灯闪烁子程序 (23)4.6 车流量算法子程序 (23)4.7 紧急车辆子程序 (24)5 系统实现 (25)5.1 仿真软件简介 (25)5.1.1 Proteus软件简介 (25)5.1.2 Keil软件简介 (26)5.2 仿真实现 (28)5.3 实物设计 (29)6 结束语 (31)参考文献 (32)致谢 (33)ABSTRACT (34)附录程序清单 (35)基于单片机的交通灯控制系统设计王义爱南京信息工程大学信息与控制学院南京 210044摘要：本文根据AT89C51单片机的特点及交通灯在实际控制中的特点，提出了一种用单片机自动控制交通灯以及时间显示的方法，同时给出了软硬件设计的方法。
设计的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设计问题都有涉足。
《基于单片机的智能交通灯控制系统的研究》篇一一、引言随着城市化进程的加快，交通问题日益突出，交通灯作为城市交通管理的重要设施，其性能和智能化程度直接影响到交通的顺畅和安全。
因此，基于单片机的智能交通灯控制系统的研究具有重要的现实意义。
本文将从系统设计、硬件实现、软件编程、性能优化等方面对基于单片机的智能交通灯控制系统进行研究。
二、系统设计1. 系统架构本系统采用单片机作为核心控制器，通过传感器、执行器等设备实现交通灯的智能控制。
系统架构包括单片机、输入设备、输出设备以及通信模块等部分。
其中，输入设备包括车辆检测器、行人检测器等，用于检测交通状况；输出设备为交通灯，用于指示交通；通信模块用于实现系统与上位机的通信。
2. 工作原理系统通过传感器实时检测交通状况，根据检测结果控制交通灯的亮灭。
当检测到有车辆或行人通过时，系统会相应地调整交通灯的亮灯时间，以保证交通的顺畅和安全。
同时，系统还具有自动调节功能，根据实际交通情况自动调整亮灯时间，以适应不同的交通状况。
三、硬件实现1. 单片机选择本系统选用STC12C5A60S2系列单片机作为核心控制器，该单片机具有高速度、低功耗、低成本等优点，适合应用于本系统中。
2. 传感器选择系统采用红外线车辆检测器和CCD行人检测器等传感器实现交通状况的实时检测。
这些传感器具有高灵敏度、低误报率等优点，能够有效地提高系统的性能。
3. 执行器选择执行器采用LED交通灯，具有高亮度、长寿命等优点，能够有效地指示交通。
四、软件编程1. 编程语言选择本系统采用C语言进行编程，C语言具有代码效率高、可移植性强等优点，适合应用于本系统中。
2. 程序设计思路程序设计包括主程序和中断服务程序两部分。
主程序负责初始化系统参数和控制程序的循环执行；中断服务程序负责处理传感器输入的信号和执行相应的控制命令。
在程序设计过程中，应充分考虑系统的实时性和稳定性要求。
五、性能优化1. 算法优化通过对算法进行优化，可以提高系统的响应速度和准确性。
基于模糊控制的智能交通灯控制技术研究随着城市化的不断加速，交通问题也愈发凸显。
而智能交通系统的兴起，成为了缓解交通压力的有效途径之一。
而智能交通中的交通灯控制则成为了其中的重要组成部分。
在传统的交通灯控制系统中，车辆和人群的流量是以预测的方式来进行调控，但是事实上车辆和人群的流量是非常复杂和不确定的。
这导致了传统的控制系统难以适应复杂的交通流，因此开发一种能够根据实际交通情况智能调整的控制系统就成为了一项重要的研究工作。
基于模糊控制技术的智能交通灯控制系统，可以实时地对路口的交通流量、等待时间、车速等因素进行多维度考虑，并根据实际情况进行灵活调整。
该系统主要包括三个模块：输入模块、输出模块和控制模块。
输入模块用于收集交通流等相关数据，以此基础上计算出相应的控制量，输出模块则将计算结果反馈给控制模块进行控制。
在智能交通灯控制系统中，输入模块是关键部分。
它通过接收交通流量、行驶速度、等待时间等数据信息，将实际数据与预设值进行比较，按一定算法处理后反馈给下一个控制模块。
输入模块设计中最基本的就是信息的采集，对于交通流量信息的采集，可通过安装磁探测器、光电传感器等方式进行实时监测。
这样可获取车流量、人流量和行人数量等数据信息。
对于车速信息的采集，则可以通过车牌识别等方式获取，以此反映尽可能准确的路面交通情况。
输出模块的设计通常包括两个方面：输出控制命令和输出控制参数。
其中输出控制命令是将控制信号传给流量控制器进行灯色控制的具体命令，输出控制参数则包括当前灯的状态、灯的运行时间等控制参数。
同时，在输出模块中还需要将预处理的数据做合理的归一化处理，判断不同指标的权重，计算出合适的控制量。
控制模块则是智能交通灯控制系统的核心部分，模糊控制技术也是由此得名。
它是智能交通灯控制系统的灵魂。
其中模糊控制技术是一种将输入数据（或其它数据）转化为模糊性输入的过程，通过转化得到的模糊语句规则对输入数据进行模糊逻辑处理，以得到已工程化的控制量输出。
基于模糊控制的智能交通信号灯优化系统设计智能交通信号灯优化系统是一个基于模糊控制的系统，旨在通过实时监控交通流量和车辆的需求，合理地调整交通信号灯的配时，从而提高交通流量的效率和道路的安全性。
1. 引言交通问题一直是城市发展中亟待解决的重要课题之一。
传统的交通信号灯配时方案往往是固定的，无法根据实际交通流量的变化进行调整，导致交通拥堵、排队等问题。
为了解决这一问题，智能交通信号灯优化系统应运而生。
2. 智能交通信号灯优化系统的设计原理智能交通信号灯优化系统主要基于模糊控制理论来进行设计和优化。
该系统通过搜集交通流量和车辆需求等实时数据，使用模糊控制算法来进行信号灯配时的决策。
3. 数据搜集与处理智能交通信号灯优化系统需要搜集大量的交通流量和车辆需求等实时数据。
可以通过传感器、摄像头等设备来实时监测交通流量和车辆需求，并将数据传输到主控系统进行处理和分析。
4. 模糊控制算法模糊控制算法是智能交通信号灯优化系统的核心。
该算法将实时数据进行模糊化处理，根据模糊规则和模糊推理来进行信号灯配时的决策。
通过模糊控制算法优化配时方案，可以根据实际交通情况来动态调整信号灯的配时，从而最大程度地提高交通流量的效率和道路的通行能力。
5. 智能交通信号灯优化系统的应用智能交通信号灯优化系统已经在一些城市得到了应用。
该系统可以实现交通流量的实时监测和信号灯配时方案的动态调整，大大提高了交通的效率和安全性。
通过减少交通拥堵和排队现象，不仅可以提高车辆的出行效率，还可以减少交通事故的发生。
6. 系统优势分析智能交通信号灯优化系统相比传统的固定配时方案，具有以下优势：a. 实时性：系统可以实时监测交通流量和车辆需求，根据实际情况进行动态配时，提高道路通行能力。
b. 智能化：系统采用模糊控制算法，根据模糊规则和模糊推理，决策信号灯的配时方案，提高了系统的智能化水平。
c. 安全性：通过减少交通拥堵和排队，系统可以降低交通事故的发生概率，提高道路的安全性。
基于单片机模糊控制交通信号灯摘要本系统采用MSC-51系列单片机和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，进行交通路口的管理。
它用简单的硬件电路模拟交通信号灯的交替变换，实现红绿灯循环点亮，用LED数码管作为倒计时指示。
本次设计中增加了车流量检测电路，运用模糊控制算法来自动调整红绿灯时间，实时的控制当前交通灯时间使LED显示器进行倒计时工作并与状态灯保持同步，在保持交通安全的同时最大限度的提高交通能顺畅交替运行，大大提高交通运输的运行效率，还可以减少交通事故，节省能源消耗，具有巨大的现实意义。
关键词：路口管理；模糊控制； 51单片机；车流量检测; 交通灯AbstractThis system uses MSC-51 series microcontroller and 8255A to design the traffic controller to manage the traffic road. It uses simple hardware circuit to simulate the alternative transformation of the traffic lights and to realize the circular illumination of the lights. We use the LED as the countdown instructions. In this project, we add the traffic detection circuit, which uses the fuzzy control algorithm to change the time of the traffic lights automatically to control the traffic lights time. This design can make sure that the LED keeps the pace with the state lamp. What is more, while it can keep the traffic safe, at the same time, it can make the traffic running smoothly, operation efficient, and also can reduce the number of traffic accidents, save energy consumption. Above all, this system has great realistic signification.Keywords: Intersection management; Fuzzy logic control; MCU51; traffic detection ; Traffic light一、绪论1.1 交通灯研究的背景和意义城市交通控制系统是用于城市交通数据检测、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。
基于模糊控制的智能交通信号控制系统设计分析摘要：随着时代不断发展，城市交通压力增大，对人们的日常出行产生较大的影响，为缓解城市交通问题，人们逐渐设计出智能交通信号控制系统，可以根据道路的实际情况对时间进行分配，以保证道路中车辆高速通过。
因此本文深入探索基于模糊控制的智能交通信号控制系统设计的原理，探索其设计内容，以供参考。
关键词：模糊控制；智能交通信号控制系统；软件设计引言：现阶段在发展过程中，国内的交通信号控制手段呈现出明显的单一性，相关的广播、诱导机制、GPS等应用较少，造成其交通流的调节智能性降低，难以实现进一步发展。
应积极开展创新，灵活运用模糊控制理论开展优化，完善智能交通信号控制系统，按照实际情况处理，优化路口信号灯性能，保证道路畅通。
一、基于模糊控制的智能交通信号控制系统设计原理（一）系统结构分析在系统设计过程中，灵活运用现阶段的模糊控制理论优势实现多个单交叉口信号灯的集中智能控制，其硬件结构由多部分组成，如数据采集部分、数据传输、嵌入式微处理器、智能网关、信号灯显示等，通过各部分连接形成信号系统平台，保证其具有较强的功能性。
例如，可以利用红外发射管发射相应的编码，明确小车通过十字路口的状态，利用光电开关检测，分析实际的车流量，将其数据传输至实际的网关中，利用现有的相关设备关联，再通过模糊算法计算出红灯与绿灯的时常，优化其整体性[1]。
（二）系统原理与组成在系统运行过程中，主要是利用现阶段的红外发射管与光电开关的功能实现其作用，同时利用传感器单元子模块处理，选择STM32F103C8T6 微控制器。
在该运行中，利用路口的红外发射管发射相对应的编码信号，对信号处理分析，利用智能控制来促使其运行状态符合实际的需求，完成状态的更替。
通过光电开关的处理可以有效的促使各车道的车流量数据信息有效收集，将收集的数据信息传输至芯片中，再利用程序运算将信息传输至网络中，完成计数，对道路的车流量开展全面的监测，控制其信号播放，做好车流量的算法分析，保证其时间分配的合理化，实现交通信号灯的转换。
摘要交通控制系统不仅是一个实时的控制系统，而且是一个具有随机性、非线性、不确定性的复杂系统。
解决好公路交通信号灯控制问题将是保障交通有序、安全、快速运行的重要环节，现有的交通信号控制系统都是单一的固定时序控制，不能够根据实际交通状况进行调节控制。
本设计运用两输入单输出的模糊控制模型，对被控对象的输入量及输出量进行了具体的模糊化，并根据模糊集合理论的计算结果得出了模糊控制表，并在此基础上提出了以单片机实现模糊控制器的硬件结构和程序流程。
本系统采用单片机STC89C52为中心器件来设计交通灯控制器，采用超声波传感器检测车流量，把检测到的车流量送到单片机中。
通过查询模糊控制表从而得出延时时间，再进行交通灯的控制。
系统最大的优点就是能够很好的减少车辆的滞留量，提高了公路的通行效率。
系统实用性强、操作简单、扩展性强。
关键词：单片机；模糊控制；交通灯控制Based on fuzzy control of traffic light control system(with MCU)AbstractTraffic control system is not only a real-time control system, but also a randomness, misalignment, uncertainty ,complex system. Solving the problem of road traffic lights control is an important part which will ensure the traffic orderly, safe, and keep it fast, the existing traffic signal control systems are single and fixed timing control, not based on actual traffic conditions to control.The design uses the fuzzy control model with two-input ports and single-output ports. The input value and output value of controlled plant has been carried on the concrete fuzzy. The fuzzy control table is based on the results of the calculation of fuzzy set theory. The design give out hardware structure and program flow of a fuzzy controller which is realized by single-chip. The system uses a single-chip STC89C52 device as the center to design the traffic light controller and applies ultrasonic sensors to detect the traffic flow which is given to the single-chip. Through inquering fuzzy control table, we can obtain the time of the delay, and then control traffic lights. The biggest advantages of the system is that it can greatly reduce the stranded vehicles and improve the efficiency of highway travel. The system is practical and simple.Key words: microcomputer; fuzzy control; traffic light control目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 目的及意义 (2)1.2.1 研究的目的 (2)1.2.2 研究的意义 (2)第二章总体设计的概述 (4)2.1 车辆检测传感器 (4)2.1.1 感应线圈检测传感器 (4)2.1.2 超声波检测传感器 (4)2.1.3 微波检测传感器 (5)2.1.4 红外线检测传感器 (6)2.1.5 视频检测传感器 (7)2.2 控制算法 (7)2.3交通灯控制系统的设计方案 (8)2.3.1 用PLC实现控制系统的方案 (8)2.3.2 用单片机实现控制系统的方案 (8)2.4 串行通信总线 (9)2.4.1 RS-232总线 (9)2.4.2 RS-485总线 (9)2.5 本设计的总体设计方案 (10)第三章交通信号模糊控制器的设计 (12)3.1 智能控制原则 (12)3.2模糊控制器中语言变量的选择 (12)3.3 输入输出隶属度函数 (12)3.3.1 输入量隶属度函数 (13)3.3.2 输出量隶属度函数 (14)3.4 模糊控制规则 (15)3.5 模糊推理算法与解模糊 (15)3.6 快速生成模糊控制查询表 (16)第四章系统硬件设计 (18)4.1 芯片介绍 (18)4.1.1 STC89C51/52 RC/RD+系列单片机简介 (18)4.1.2 MAX485 (21)4.1.3 ULN2003 (21)4.1.4 固态继电器 (23)4.1.5 LED数码管 (24)4.2 车辆检测电路 (26)4.2.1超声波发射电路 (26)4.2.2 超声波接收电路 (27)4.3 基于RS-485的多机通信 (27)4.3.1 通信规则 (27)4.3.2 RS-485方式构成的多机通信 (28)4.4 显示驱动电路 (29)4.5 交通灯驱动电路 (29)第五章系统软件设计 (31)5.1 软件总体设计流程图 (31)5.1.1 主机的流程图设计 (31)5.1.2 从机的流程图设计 (31)5.2 多机通信子程序流程图设计 (32)5.2.1 多机通信主机子程序流程图 (33)5.2.2 多机通信从机子程序流程图 (34)5.3 查表子程序设计 (35)5.4 交通灯显示子程序设计 (35)5.5 中断服务子程序设计 (36)5.6 显示子程序设计 (37)第六章程序调试 (39)6.1 程序调试的主程序流程设计 (39)6.2 键盘子程序设计 (40)6.2.1 键盘扫描子程序 (40)6.2.2 按键处理子程序 (41)6.3 系统操作说明 (42)6.4 调试 (42)6.5 各模块调试 (43)第七章总结 (44)参考文献 (45)附录A 主机硬件原理图 (47)附录B 从机硬件原理图 (48)附录C 调试程序 (49)致谢 (59)第一章引言1.1 研究背景随着城市化速度的加快，机动车日益普及，人们在赚取由机动车辆所带来的巨额利润以及充分享受汽车巨大便利的同时，也越来越受到交通拥堵、交通事故频发、环境污染加剧和燃油消耗上升所带来的困扰。
摘要交通控制系统不仅是一个实时的控制系统，而且是一个具有随机性、非线性、不确定性的复杂系统。
解决好公路交通信号灯控制问题将是保障交通有序、安全、快速运行的重要环节，现有的交通信号控制系统都是单一的固定时序控制，不能够根据实际交通状况进行调节控制。
本设计运用两输入单输出的模糊控制模型，对被控对象的输入量及输出量进行了具体的模糊化，并根据模糊集合理论的计算结果得出了模糊控制表，并在此基础上提出了以单片机实现模糊控制器的硬件结构和程序流程。
本系统采用单片机STC89C52为中心器件来设计交通灯控制器，采用超声波传感器检测车流量，把检测到的车流量送到单片机中。
通过查询模糊控制表从而得出延时时间，再进行交通灯的控制。
系统最大的优点就是能够很好的减少车辆的滞留量，提高了公路的通行效率。
系统实用性强、操作简单、扩展性强。
关键词：单片机；模糊控制；交通灯控制Based on fuzzy control of traffic light control system(with MCU)AbstractTraffic control system is not only a real-time control system, but also a randomness, misalignment, uncertainty ,complex system. Solving the problem of road traffic lights control is an important part which will ensure the traffic orderly, safe, and keep it fast, the existing traffic signal control systems are single and fixed timing control, not based on actual traffic conditions to control.The design uses the fuzzy control model with two-input ports and single-output ports. The input value and output value of controlled plant has been carried on the concrete fuzzy. The fuzzy control table is based on the results of the calculation of fuzzy set theory. The design give out hardware structure and program flow of a fuzzy controller which is realized by single-chip. The system uses a single-chip STC89C52 device as the center to design the traffic light controller and applies ultrasonic sensors to detect the traffic flow which is given to the single-chip. Through inquering fuzzy control table, we can obtain the time of the delay, and then control traffic lights. The biggest advantages of the system is that it can greatly reduce the stranded vehicles and improve the efficiency of highway travel. The system is practical and simple.Key words: microcomputer; fuzzy control; traffic light control目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 目的及意义 (2)1.2.1 研究的目的 (2)1.2.2 研究的意义 (2)第二章总体设计的概述 (4)2.1 车辆检测传感器 (4)2.1.1 感应线圈检测传感器 (4)2.1.2 超声波检测传感器 (4)2.1.3 微波检测传感器 (5)2.1.4 红外线检测传感器 (6)2.1.5 视频检测传感器 (7)2.2 控制算法 (7)2.3交通灯控制系统的设计方案 (8)2.3.1 用PLC实现控制系统的方案 (8)2.3.2 用单片机实现控制系统的方案 (8)2.4 串行通信总线 (9)2.4.1 RS-232总线 (9)2.4.2 RS-485总线 (9)2.5 本设计的总体设计方案 (10)第三章交通信号模糊控制器的设计 (12)3.1 智能控制原则 (12)3.2模糊控制器中语言变量的选择 (12)3.3 输入输出隶属度函数 (12)3.3.1 输入量隶属度函数 (13)3.3.2 输出量隶属度函数 (14)3.4 模糊控制规则 (15)3.5 模糊推理算法与解模糊 (15)3.6 快速生成模糊控制查询表 (16)第四章系统硬件设计 (18)4.1 芯片介绍 (18)4.1.1 STC89C51/52 RC/RD+系列单片机简介 (18)4.1.2 MAX485 (21)4.1.3 ULN2003 (21)4.1.4 固态继电器 (23)4.1.5 LED数码管 (24)4.2 车辆检测电路 (26)4.2.1超声波发射电路 (26)4.2.2 超声波接收电路 (27)4.3 基于RS-485的多机通信 (27)4.3.1 通信规则 (27)4.3.2 RS-485方式构成的多机通信 (28)4.4 显示驱动电路 (29)4.5 交通灯驱动电路 (29)第五章系统软件设计 (31)5.1 软件总体设计流程图 (31)5.1.1 主机的流程图设计 (31)5.1.2 从机的流程图设计 (31)5.2 多机通信子程序流程图设计 (32)5.2.1 多机通信主机子程序流程图 (33)5.2.2 多机通信从机子程序流程图 (34)5.3 查表子程序设计 (35)5.4 交通灯显示子程序设计 (35)5.5 中断服务子程序设计 (36)5.6 显示子程序设计 (37)第六章程序调试 (39)6.1 程序调试的主程序流程设计 (39)6.2 键盘子程序设计 (40)6.2.1 键盘扫描子程序 (40)6.2.2 按键处理子程序 (41)6.3 系统操作说明 (42)6.4 调试 (42)6.5 各模块调试 (43)第七章总结 (44)参考文献 (45)附录A 主机硬件原理图 (47)附录B 从机硬件原理图 (48)附录C 调试程序 (49)致谢 (59)第一章引言1.1 研究背景随着城市化速度的加快，机动车日益普及，人们在赚取由机动车辆所带来的巨额利润以及充分享受汽车巨大便利的同时，也越来越受到交通拥堵、交通事故频发、环境污染加剧和燃油消耗上升所带来的困扰。
解决交通问题最直接和最有效的办法是修建更多的路桥以提高路网的通行能力。
然而，修建路桥的巨额投资和城市有限空间的严格限制，使这一方法的有效性大打折扣。
因此，在现有道路条件下，提高交通管理水平，合理利用现有的交通设施，充分发挥其作用，增加道路的通行能力，是解决交通问题的有效方法之一。
在交通管理和控制中，交叉口的管理是一个不可缺少的重要组成部分。
交叉口管理和控制的好坏直接影响着交叉口的通行能力。
由于交叉口的通行能力以及车辆通过交叉口时的受阻滞的程度，都直接受到信号控制方法的影响，所以进行交叉口信号控制方法和算法研究是十分必要的，而且道路交叉口的交通运行状态与整个交通运行状态密切相关，解决道路交叉口的问题也是解决道路交通问题的关键。
城市中的交通阻塞主要发生在交叉口，交叉口是两条道路相互交叉而产生的作为方向转换的枢纽，是道路网中道路通行能力的“咽喉”，是交通阻塞和事故的多发地。
世界上一些大城市如纽约、巴黎的市中心高峰时车速在16公里/小时左右，公共汽车速度则更低。
在日本东京市内，早晚高峰时车速仅为9公里/小时，最低时只有4公里/小时，出现了乘车比步行还慢的情况。
日本全国每年由于交通拥挤所造成的经济损失高达12兆3千亿日元(合人民币9000多亿元)。
作为经济和科技发达的美国，每年因为交通问题导致的经济损失也高达2370亿美元，在美国交通事故约有一半左右发生在交叉口。
我国国内百万人口以上的大城市，每年由于交通拥挤带来的直接和间接经济损失达1600亿元，相当于国内生产总值的 3.2%。
如果我们不及早采取综合措施加以治理，则城市交通必影响我国经济发展和城市功能的正常发挥[1]。
1.2 目的及意义1.2.1 研究的目的交通控制就是控制交通，即通过对交通流的调节、警告和诱导以达到改善人和货物的安全运输，提高运营效力。
其目的是要在确定的行政规范约束下，应用先进的技术手段，采用合适的运作方式来改善交通流的质量，更好的利用现有的运输能力，提高交通流的安全性、快速性和舒适性，以确保公共和私人运输方式具有最佳的交通条件。
具体来说，交通控制的目的主要表现在以下几个方面[1]:第一，减少交通事故，增加交通安全。
通过实施交通控制可以把发生冲突的交通流从时间和空间上进行分离，从而减少交通事故，增加交通安全。
第二，缓和交通拥挤，提高交通效益。
合理的交通控制可以对交通流进行有效的引导与调度，使城市交通流保持在一种平稳的运行状态，从而避免或减缓交通拥挤，缩短在路车辆的交通延误，提高交通运输的整体效益。
第三，减少环境污染，降低能源消耗。
实施良好的交通控制可以减少在路车辆的停车次数，保持车辆在较佳的状态下运行，大大减少尾气排放和能源消耗。
1.2.2 研究的意义交通是城市经济活动的命脉，对城市经济发展、人民生活水平的提高起着十分重要的作用。
城市交通问题是困扰城市发展、制约城市经济建设的重要因素。
城市道路增长的有限与车辆增加的无限这一对矛盾是导致城市交通拥挤的根本原因。
城市街道网络上的交通容量的不断增加，表明车辆对道路容量的要求仍然很高，短期内还不可能改变。
自从开始使用计算机控制系统后，不管在控制硬件里取得什么样的实际进展，交通控制领域的控制逻辑方面始终没能取得重大突破。
可以肯定的说，对于减轻交通拥塞及其副作用—特别是对于大的交通网络而言，仍然缺乏一种真正的交通响应控制策略。
