红绿灯转换周期的设计中文稿

红绿灯转换周期的设计

摘要

针对有信号灯的路口，车辆通行能力的问题。我们首先根据题意将一小时这一周期，分为36个长度为10s的时段。对于每个时段的到达车辆数，假设其服从泊松分布，且取值在给定范围内，可以通过编程模拟每个时段的到达车辆数。另外，引入每时刻开始时的滞留车辆数这一概念。而在每个周内，当滞留车辆数与到达车辆数之和在通行能力范围之内时，它们可以全部通过，当超过通行能力时，则按通行能力通过，不能通过的车辆将滞留到下一周期。由此便可以建立模型，模拟出一个周期内，每一时段的滞留车辆数，到达车辆数，以及通过车辆数，问题便可以得到解决。

对于问题一，只需将每个时段的通过车辆数累积，即可得到方向1一个周期内的通过车辆数，为3364。问题二要求等待时间，则在原有模型的基础上，引入每时段内到达车辆所需的等待时间这一概念，得到红灯时方向1车辆平均等待时间为43s，最大等待时间为70s。在问题三中，我们假设，车辆等长且间距相等，由此将求平均排队长度和最大排队长度，转化为求平均滞留车辆数和最大滞留车辆数。得到平均排队长度为198m，最大排队长度为480m。对于第四问，绿灯时平均通过车辆数为总通过车辆数除以绿灯个数，即为93辆。

问题五要求考虑方向2，方向2的处理与方向1基本相同。不同之处是方向1的30s 绿灯和70s红灯对应方向2的30s红灯和70s绿灯。编程求得在一小时内有5040辆来自方向2的车通过交叉路口。当方向2的信号灯是红灯时，平均一辆车的等待时间为93s，最大等待时间为110s。等待方向2红灯时车队的平均排队长度是282m，最大排队长度为834m。绿灯时，方向1平均140辆车通过交叉路口，最多140辆通过交叉路口。

最后的拓展问题，让方向1的绿灯时间在一定的范围内，以一定步长变化，得到不同红灯长度的情况下车辆总的等待时间，求出使得总等待时间最短的绿灯时间。当考虑到方向2时，思路不变，只是总等待时间为两个方向的等待时间之和，求出使得总等待时间之和最短的方向1的绿灯时间为28s。

关键词：红绿灯周期、车辆、等待时间

一、问题重述

假设两个单行车道的交叉路口由一个红绿灯控制。假定每十秒有5~15辆道路1的车到达交叉路口，每十秒大概6~24辆道路2的车到达交叉路口。如果是绿灯，每十秒道路1的车可通过交叉路口有36辆，每十秒有20辆道路2的车通过这个交叉路口。不允许转弯。已知，红绿灯在方向1绿灯30秒，红灯是70秒写一个仿真算法回答60分钟时段内的问题

1、在一小时内有多少辆来自道路1的车通过交叉路口

2、当道路1的信号灯是红灯时，平均一辆车的等待时间？最大等待时间

3、等待道路1红灯时车队的平均排队长度是多少？最大排队长度

4、绿灯时，道路1平均多少辆车通过交叉路口？最多多少辆？

5、若是来自道路2的车，请回答以上问题

如何运用你的算法决定转换时间使得总的等待时间最短？当考虑到道路2的时候，你应该修正你的算法。

二、问题分析

现代社会交通堵塞是很严重的出行问题，如何设计红绿灯的转换周期，使得汽车等待时间以及排队长度最短是很重要的问题。根据现有的交通流理论，我们认为任意时段内车辆到达数符合泊松分布。

第一个问根据题意，我们把10s作为一个最小的计算周期，假设一小时内的每一个10s内，到达交叉路口的车的数量均服从泊松分布，且在给定范围之间，由此一共生成360个服从泊松分布的随机数，作为车辆到达数。并给出滞留车辆数这一概念，即某时刻前到达且尚未通过的车辆数，在绿灯时，将每10s的滞留车辆数与每10秒最大通过车辆数36比较，其较小值即为该10s的通过量。累加即可得出一小时到达并通过交叉路口的车辆数。

第二个问求解每辆车的平均等待时间，需求出是所有车辆的总等待时间，我们求出每个时段内滞留车辆的等待时间，然后累加得到总的等待时间，后得到每辆车的平均等待时间。然后，比较每个时段内滞留车辆的等待时间，得到最大等待时间。

第三个问题，我们假设所有车车长相同，车辆排队时保持相同的间距。同样，我们求出每个时段内的滞留车辆数，乘以车长和间距可以得到排队长队，累加后除以总时段数得出车队平均排队长度。然后，通过比较每个时段内的车辆排队长队，可以得到最大排队长度。

第四个问题，因为车辆只能在绿灯时通过交叉路口，所以，每个绿灯周期时平均通过交叉路口的车辆数，就等于一小时内通过交叉路口的车辆数除以一小时内的绿灯周期个数。

第五个问题，方向2的思路基本与方向1的相同，所不同的是方向1是30s绿灯，70s红灯，对应方向2为70s绿灯，30s红灯。另外，方向2来车辆较大，而绿灯时通过能力较小，所以考虑到可能会出现一个绿灯周期过完后，路口仍有车辆滞留的情况，要对每辆车的等待时间的计算做重新考虑和分析。

至于最后的拓展问题，可以让方向1的红灯时间在一定的范围内，以1s为步长变化，分别得到车辆总的等待时间，求出使得总等待时间最短的红灯时间。当考虑到方向2时，思路不变，只是总等待时间为两个方向的等待时间之和，求出使得总等待时间之和最短的红灯时间。

三、 模型假设

1、1小时内每10秒到达车辆数均在5到15辆之间，且服从泊松分布。

2、车辆长度相等，且均为4.5m ，停车等待红灯时所有车辆间间距都相同，且均为

1.5m 。

3、在方向1红灯时对应方向2为绿灯，在方向1绿灯时对应方向2为红灯。

四、 符号系统

Q(t): t 时段内道路1的车到达交叉路口的辆数；

I(t): t 时段开始时在道路1的交叉路口滞留的车辆数；

q(t): t 时段内道路1的车通过交叉路口的辆数；

D(t): t 时段内到达的车辆要通过路口所需的等待时间；

Q: 一周期内总通过车辆数；

T: 车辆总等待时间；

五、 模型建立

5.1随机模拟模型

假设车辆到达交叉路口服从泊松分布，首先运用matlab 生成一组符合泊松分布并且区间在题目给定的范围内的随机数，模拟每10秒到达交叉路口的车辆数Q(t)，因为以10s 为一个时段计算，所以在一小时为周期的情况下，有360个时段，即t 的取值从0到359。

在初始时段，即t=0的时候，假设道路没有车辆滞留，该时段通过路口的车辆数q(0)可以用该时段到达叉路口的车辆数Q(0)表示如下：

???><==36)0(;

3636)0(;)0()0(Q Q Q q 则之后的每一时段t+1开始时的交叉路口的滞留车辆都可以用前一时间段t 的滞留车辆数，到达车辆数以及通过车辆数表示。即某时段开始时的滞留车辆数，即上一时段结束时的滞留车辆数，为上一时段开始时的滞留车辆数，加上上一时段到达的车辆数，扣除上一时段通过车辆数。用图表形式表示如图1.

图1. t+1时段开始时的滞留车辆

用公式的形式表示即：

360,1,0)()()()1( =-+=+t t q t Q t I t I

式中，虽然仅有360个时段，但t 的取值从0到360。因为第361个时段的开始时的滞留车辆数，虽然不在考虑周期内，但它也是最后一个时段结束时的滞留车辆数，也能根据周期内的数据求得，所以t 的取值从0到360。

接下来求每个时段内的通过的车辆数，当红灯时，没有车辆能通过路口，即0)(=t q ，当绿灯时，时段内的需要通过路口的车辆数为滞留车辆数和时段内到达的车辆数之和，当他们的数量小于绿灯时的通行能力时，可以全部通过，当他们的数量大于通行能力时，按最大通行能力通过。无法通过的车辆将滞留到以后通过。用公式表示如下：

????????>+<=++=红灯情况

绿灯情况036)()(3636)()()()()(t Q t I t Q t I t Q t I t q

由此模拟随机模型基本建立完成，对于一个周期一小时内的车辆进出情况可以用图表的形式表示如图2：

图2.一小时内车辆进出情况

5.1.1问题一的求解

根据建立的模型，编写程序，多次模拟，求出每次模拟，每一时段的滞留车辆数，到达车辆数，以及通过车辆数，其中一次模拟的数据见附录1。观察数据发现对于方向1，基本上每一次绿灯结束后，滞留车辆数都会为0，即每一个红绿灯周期内到达的车辆，都可以在该周期的绿灯周期内通过路口，不会有车辆堆积到下一个周期。说明对于方向1，现在的红绿灯安排是合理的，绿灯时间是充裕的。

通过累加每一时段的通过车辆数可以得到总的通过车辆数，即：

∑==359

0)(t t q q

多次运行程序发现q 的值在3364附近波动，用matlab 的normplot 函数处理，发现图形显示为直线，即多次模拟得到的q 值近似服从正态分布，如图3。用normpfit 函数处理得到参数64.43,3364==σμ，其95%的置信区间为[3332,3396]。

图3. normplot 函数得到的图像

I(360) I(0) I(1) I(2) I(359)

5.1.2问题2的求解

问题2要求当方向1的信号灯是红灯时，平均一辆车的等待时间和最大等待时间。求解思路是对于任意红灯时段，该时段到达的车辆所需的平均等待时间，为该时段开始时的滞留车辆全部通过路口所需的时间，因为只有在前面的滞留车辆先通过，后到达的车辆才能通过路口。若一个周期30s 绿灯时间能使得滞留车辆通过，那么该时段到达的车辆能在这个红绿灯周期内通过，若不能，则要到下一个周期甚至下下个周期才能通过了。

定义数组D(t)，记录每个时段到来的车所需的等待时间，可以将时段t 表示为第n 个红绿灯周期的第m 个10s 时段，即

9,1,035,2,110 ==+=m n m n t

对于方向1，因为通过之前运行程序可以发现，每一个红绿灯周期100s 内到达的车均能在30s 绿灯时间通过，所以认为绿灯时段到达的车的等待时间为0。红灯时的等待时间为，该时段到下一次绿灯开始的时间，加上绿灯开始后该时段滞留的车通过路口所需的时间，用公式表示为：

???????=?????<=<-<=<-<=-==9,3108)(721012072)(361011036)(101002,1,00)( m t I m

t I m t I m m t D

通过编程可以得到每个时段到达车辆的等待时间，对每个时段的到达车辆数和等待时间相乘再求和，即可得到所有到达车辆总等待时间，即:

∑=?=359

0)()(t t D t I T

再用总等待时间除以红灯时到达车辆总数，即可得到红灯时车辆的拼接等待时间。最大等待时间同样可以通过编程，得到每个时段到达车辆的等待时间，求出其最大值。程序运行的结果，平均等待时间在43s 附近波动，最大等待时间为70s 。

5.1.3问题三的求解

对于问题三求平均排队长度和最大长度，根据模型假设，我们认为车辆是等长的，车辆也是等间距的。所以要求排队长度可以转换为求滞留车辆数。根据之前建立的模型，我们已经可以求出每一时段开始时的滞留车辆数，对其求平均即可得到平均滞留车辆数，进行比较即可得到最大滞留车辆数。

程序运行的结果，平均滞留车辆数在33附近波动，最大滞留车辆数在80附近波动。即平均排队长度为198m ，最大排队长度为480m 。

5.1.4问题四的求解

因为车辆只能在绿灯时通过交叉路口，所以，每个绿灯周期时平均通过交叉路口的车辆数，就等于一小时内通过交叉路口的车辆数除以一小时内的绿灯周期个数，约为93辆。

5.1.5问题五的求解

方向2的思路基本与方向1的相同，所不同的是方向1是30s 绿灯，70s 红灯，对应方向2为70s 绿灯，30s 红灯。另外，方向2来车辆数较大，而绿灯时通过能力较小，所以考虑到可能会出现一个绿灯周期过完后，路口仍有车辆滞留的情况，要对每辆车的

等待时间的计算做重新考虑和分析。

对于方向2，通过之前运行程序可以发现，由于生成数的随机性，且方向2来车辆较大，而绿灯时通过能力较小，所以在每一个100s 的红绿灯周期中，不一定能保证在绿灯时，该周期到达的车辆都能通过。一旦无法全部通过，那么滞留的车就会到下一个绿灯周期再通过，这样下一个周期需要通过的车辆数就会增加，基本上是不可能在一个周期内通过了，这样就会造成积压，使得滞留车辆数呈整体随时间上升的趋势。这样绿灯时到达的车辆也需要等待，所以等待时间需要重新计算。

通过编程可以得到每个时段到达车辆的等待时间，对每个时段的到达车辆数和等待时间相乘再求和，即可得到所有到达车辆总等待时间，即:

∑=?=359

0)()(t t D t I T

再用总等待时间除以红灯时到达车辆总数，即可得到红灯时车辆的拼接等待时间。最大等待时间同样可以通过编程，得到每个时段到达车辆的等待时间，求出其最大值。

编程求得在一小时内有5040辆来自方向2的车通过交叉路口。当方向2的信号灯是红灯时，平均一辆车的等待时间为93s ，最大等待时间为110s 。等待方向2红灯时车队的平均排队长度是282m ，最大排队长度为834m 。绿灯时，方向1平均140辆车通过交叉路口，最多140辆通过交叉路口。

5.2优化模型

至于最后的拓展问题，可以让方向1的红灯时间在一定的范围内，以一定步长变化，得到不同红灯长度的情况下车辆总的等待时间，求出使得总等待时间最短的红灯时间。当考虑到方向2时，思路不变，只是总等待时间为两个方向的等待时间之和，求出使得总等待时间之和最短的红灯时间。

假定红绿灯周期为100s 固定不变，那么方向1红灯时间需以1s 为步长变化，所以建立模型时不再以10s 作为计算时段，而是改用1s 作为计算时段，那么一小时内就有3600个时段。假设道路1和2的到来车辆满足泊松分布，生成3600组满足泊松分布且在给定范围内的泊松数。

分析题意得出方向1能使车辆在绿灯结束后不发生滞留的绿灯时间约为

s T 7.276

.31001=≥ 方向2能使车辆在绿灯结束后不发生滞留的绿灯时间约为

s T 7520

1502=≥ 由此分析得到方向1的绿灯时间在25到28s 时两条道路的车辆均不会有过多的滞留。

然后分别求出方向1的绿灯时间为25，26，27，28s 时，到达方向1车辆的总等待时间和到达方向2车辆的总等待时间。

方向1车辆的总等待时间为每一秒到达车辆所需等待时间之和，即为该秒开始时滞留车辆通过所需的时间之和。

方向1的绿灯时间为25，26，27，28s 时，对应方向2的绿灯时间为75,74,73,72s 。方向2车辆所需的等待时间计算方法同方向1。

编程求出当方向1绿灯时间为25s 时，所需总等待时间为72491s ，方向1绿灯时间为26，27，28时所需总等待时间分别为55987s,43795s 和37245s ，如表1。

表明当t=2s8时，即方向1绿灯时间为28时，两条道路所有的等待时间最少。

六、模型分析

（1）数据结果经过多次分析比较稳定，且做过稳定性分析。因为假设满足泊松分布，而泊松分布的条件是无干扰条件下，而在有红绿灯的情况下近似服从。

（2）最后一问精确到1s，所得结果更加的精确。

（3）在求解前4个问时假设在一个10s内车在同一时间到达，和实际有误差。

七、模型推广

该种排队模型对于流水式的工作环境都比较实用，某段时间暂停时，所有没有工作完成的机器都将停止工作。实际运行当中应该使不同的流水线上暂停时间最少。

八、结论

对于道路1：（1）60min内通过岔路口的车辆3354辆

（2）红灯时，车辆平均等待时间43s，而车辆最大等待时间70s。

（3）平均排队长度为198m，而最大排队长度为480m。

（4）绿灯时平均通过交叉路口的车辆数为93辆。

对于道路2：（1）60min内通过岔路口的车辆5039辆

（2）红灯时，车辆平均等待时间93s，而车辆最大等待时间110s。

（3）平均排队长度为282m，而最大排队长度为834m。

（4）绿灯时平均通过交叉路口的车辆数为140辆。

（5）：当道路1的红灯时间为72s，绿灯时间为28s时，两条道路的车辆总的等待时间最少。

九、参考文献

[1] 张德丰概率与数理统计分析清华大学出版社2005年

[2] 许详matlab基础教程清华大学出版社168-172页2005年5月。

[3] 刘敏，单行道信号交叉口红绿灯配时优化的休假排队模型，https://www.doczj.com/doc/ec17602747.html,/qikan-DLJA200608002.html，访问时间（2014年1月26日）。

[4] 张显泊松过程在排队论中的应用https://www.doczj.com/doc/ec17602747.html,/view/06e549136edb6f1aff001fdd.html?ssid=0&from=879a&uid =0&pu=usm%400%2Csz%401321_1001%2Cta%40utouch_2_4.2_3_534&bd_page_type=1 &baiduid=513FC14F88BE3ED1176DF56F81F2DA0E&tj=wenku_2_0_10_title

访问时间（2014年1月26日）

附录

问题一至四的c语言程序

#include "stdio.h"

#include "math.h"

#include "time.h"

void main()

{

int l[360],z[360],q[360],t[360],d[360],i,max,max2,max3,he1,he2,he3,he4;

//来车数滞留数通过数滞留时间需等待时间

double pj,pj2,pj3;

srand( time(NULL) ); //生成360个5到15随机数

for(i=0;i<360;i++)

{

l[i]=rand()%10+5;

}

z[0]=0; //第0个时段的情况

if(l[0]<=36)

q[0]=l[0];

else

q[0]=36;

z[0]=l[0]-q[0];

t[0]=10*z[0];

//第1到359个时段的情况

for(i=1;i<360;i++)

{

z[i]=z[i-1]+l[i-1]-q[i-1]; //第t个时段最开始时刻的滞留数

t[i]=10*z[i];

q[i]=0;

if((((i+1)%10)<=3)&&(((i+1)%10)>=1)&&i<360)//通过量计算

{

if((l[i]+z[i])<=36)

{q[i]=l[i]+z[i];}

else

{ q[i]=36;}

}

}

//模拟完成

//第一问

he1=0;

for(i=0;i<360;i++)

{

he1=he1+q[i];//总通过量

}

//第二问

he3=0;//红灯时到达的车的总的等待时间

max3=0;//红灯时到达的车的最大时间

he4=0;//红灯时到达的车的总数

pj2; //红灯时到达的车的平均等待时间

for(i=0;i<360;i++)

{

if(i%10>=3&&i%10<=9)

{

he4=he4+l[i];

if(z[i]<=36)

d[i]=(10-i%10)*10;

else if(z[i]<=2*36)

d[i]=(11-i%10)*10;

else

d[i]=(12-i%10)*10;

}

else

d[i]=0;

he3=he3+d[i]*l[i];

if(max3

max3=d[i];

}

pj2=he3/(1.0*he4);

//第三问

max=0;he2=0;

for(i=0;i<360;i++)

{

if(max<=z[i])

max=z[i];//计算最大滞留车的数量

if(i%10==3||i%10==0)

he2=he2+z[i];

if(i%10>=4&&i%10<=9)

he2=he2+2*z[i];

}

pj=(1.0*he2)/(36*(1+1+6*2));//算红灯时平均滞留的车辆数//第四问

if(l[0]<=36)

q[0]=l[0];

else

q[0]=36;

max2=0;//绿灯时最大通过量

max2=q[0]+q[1]+q[2];

for(i=1;i<36;i++)

{ if(max2<(q[10*i]+q[10*i+1]+q[10*i+2]))

{max2=q[10*i]+q[10*i+1]+q[10*i+2];

}

printf("%d\n",max2);

}

pj3=he1/36.;

printf("%s\n","t t时段开始滞留的车数t时段来的车的数量t时段通过的车的数量t 时段车辆等待时间t时段车辆所需等待时间");

for(i=0;i<360;i++)

{

printf("%d %d %d %d %d %d\n",i*10,z[i],l[i],q[i],t[ i],d[i]);

}

printf("总通过量%d\n",he1);

printf("平均等待时间%f最大等待时间%d\n",pj2,max3);

printf("平均排队车数%f最大排队车数%d\n",pj,max);

printf("绿灯平均通过量%f最大通过量%d\n",pj3,max2);

}

基于数字电路交通红绿灯设计

目录 一、设计目的 (3) 二、设计任务 (3) 三、设计要求 (4) 四、总体设计思路 (4) 五、电路设计模块与分析 (5) 1、交通灯控制系统的原理 (5) 2、状态控制电路 (6) 3、初值预置电路 (8) 4、数字显示电路 (9) 5、秒脉冲电路 (10) 六、总设计电路图 (11) 七、元件清单及其引脚功能 (12) 八、仿真故障 (13) 九、心得体会 (13) 十、参考文献 (14)

一、设计目的 1、通过设计，巩固和加深在数字电子技术课程中的理论基础和实验中的基本技能，训练电子产品制作时的设计能力。 2、通过该课程设计，设计出符合任务要求的电路。 3、掌握常用集成器的一般设计方法。 4、训练并提高学生在文献检索、资料利用、方案比较和元器件选择等方面的综合能力。 5、熟练使用Multisim软件。 二、设计任务 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。交通信号灯常用与交叉路口，用来控制车的流量，提高交叉口车辆的通行能力，减少交通事故。有了交通灯人们的安全出行有了很大的保障。 自从交通灯诞生以来，其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、科学化、简便化。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。 三、设计要求 本设计通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计，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，表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行；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。 1、东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间25s。 2、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间25s。 3、东西方向或南北方向黄灯亮，时间均为5s。 四、总体设计思路 1、根据本课题设计要求分析并画出简易电路结构框图。 2、按照电路结构框图绘制电路原理图。 3、选定各部分集成电路元器件的类型。 4、利用Multisim软件对所设计电路进行调试仿真。 根据设计任务和要求，而确定交通灯控制器电路的系统工作框图

关于红绿灯时间分配的调查报告 研究时间：2007年3月～9月 学校：实验学校社会探究小队 班级：210班 课题负责人：林月莹 课题组成员：李慕蓉，许杰、李贤、叶璐豪指导教师：林秋华、陈海弟

摘要 作为城市发展的必然手段，红绿灯交管模式已被广泛应用于城市交通管理体系中，屡屡发生的“闯红灯”事件也上升为严重的交通问题。有很多人认为国人乱闯红灯是素质的问题，其实在调查中我们发现闯红灯不仅仅是一个人素质的问题，同时和红绿灯的时间设置有直接的关系。通过调查，我们发现似乎人们对红绿灯的合理性上有更多的想法，有些许不满与抱怨，那么红灯、绿灯的时间分配上到底合不合理？如果不合理有什么可改进之处？都引起了我们的关注。我们想通过我们的调查发现问题，并听取有关专业人氏的意见，探讨其中的缘由，从设置规则上进行改进，使红绿灯的时间分配更加更人性化、合理化，让人“行”的安全，“行”开心。 关于红绿灯时间分配的调查报告 林月莹，李慕蓉，许杰、李贤、叶璐豪（浙江玉环县实验学校） 林秋华、陈海弟（浙江玉环县实验中学指导老师） 一.问题的提出

近年来玉环县发生的交通事故较多，人员伤亡严重。固然不遵守红灯是造成交通事故的一个方面，但是我们在提倡严格遵守交通规则的同时，其实对于对红绿灯的时间分配也是影响交通事故的一个原因。同济大学李克平教授在“中德信号灯研讨会”上提出的一个观点：“行人等红灯是有忍耐限度的，德国人的忍耐限度是60秒，因此德国的马路红灯最长时间不超过60秒。英国人的忍耐限度是45秒。中国还没有这方面的调查，但上海许多路口红灯时限超过60秒，这也是导致行人乱穿马路的一个重要原因。”因此我们针对这个问题进行调查研究，希望能够通过调查研究来设置一个合理的红绿灯时间。 二.研究的过程 第一阶段：查阅资料，设计调查问卷 第二阶段：到红绿灯现场发放问卷，对收取的资料进行统计 第三阶段：分析统计结果，撰写调查报告 三.调查报告 关于红绿灯时间的分配设置 据了解，历年来我县交通事故情况如下：2004年玉环县道路交通事故442起，造成57人死亡，485人受伤，直接经济损失181万元；2005年玉环县道路交通事故331起，造成43人死亡，379人受伤，直接经济损失89.9万元； 2007年玉环县道路交通事故158起，造成23人死亡，181人受伤，直接经济损失24.54万元。据相关部门反映，造成这么多的事故的原因多半是闯红灯以及超速驾驶等。由数据可见，虽然我县现在每年的交通事故数据在下降，但仍然值得我们去关注。而红绿灯对于交通的顺畅起着重要的作用，对于红绿灯有什么作用？在调查中，我们了解到有12%的人认为红绿灯是指示车辆是否通行的指示灯；有12%的人认为红绿灯是指示行人是否通行的指示灯；还有72%的人认为红绿灯指示在马路上通行的一切事物是否通行的指示灯；没有人认为红绿灯是美化马路的灯。通过调查我们可以发现市民对于红绿灯的作用可以说是很 明确，如果没有红绿灯,那么十字路口会一 片混乱,交通事故或者拥挤、堵车的现象也 会层出不穷。 既然红绿灯的作用这么重要，可是我们 还是看到有很多人视红绿灯于不顾，经常看 到有人乱闯红灯。央视《东方时空》连续播

1 电源提供方案 为使模块稳定工作，须有可靠电源。因此考虑了两种电源方案：方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。 方案二：采用单片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。综上所述，选择方案二。 2 显示界面方案 该系统要求完成倒计时功能。基于上述原因，我考虑了二种方案：方案一：采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字符，简单，方便。方案二：采用点阵式LED 显示。这种方案虽然功能强大，并可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等，但实现复杂，成本较高。 综上所述，选择方案一。 3 输入方案： 设计要求系统能调节灯亮时间，并可处理紧急情况，我研究了两种方案：方案一：采用8155扩展I/O 口及键盘，显示等。 该方案的优点是：使用灵活可编程，并且有RAM,及计数器。若用该方案，可提供较多I/O 口,但操作起来稍显复杂。 方案二：直接在I/O口线上接上按键开关。 由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只用单片机本身的I/O 口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用。

综上所述，选择方案二。 3.1单片机交通控制系统的通行方案设计 设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下图所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。交通状态从状态1开始变换，直至状态6然后循环至状态1，周而复始，即如图2.1所示： 图1 交通状态 本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51作为中心器件来设计交通灯控制器。实现以下功能：

关于红绿灯时间分配的调查报告

关于红绿灯时间分配的调查报告 研究时间： 3月～9月 学校：实验学校社会探究小队 班级：210班 课题负责人：林月莹 课题组成员：李慕蓉，许杰、李贤、叶璐豪指导教师：林秋华、陈海弟

摘要 作为城市发展的必然手段，红绿灯交管模式已被广泛应用于城市交通管理体系中，屡屡发生的“闯红灯”事件也上升为严重的交通问题。有很多人认为国人乱闯红灯是素质的问题，其实在调查中我们发现闯红灯不但仅是一个人素质的问题，同时和红绿灯的时间设置有直接的关系。经过调查，我们发现似乎人们对红绿灯的合理性上有更多的想法，有些许不满与抱怨，那么红灯、绿灯的时间分配上到底合不合理？如果不合理有什么可改进之处？都引起了我们的关注。我们想经过我们的调查发现问题，并听取有关专业人氏的意见，探讨其中的缘由，从设置规则上进行改进，使红绿灯的时间分配更加更人性化、合理化，让人“行”的安全，“行”开心。

关于红绿灯时间分配的调查报告 林月莹，李慕蓉，许杰、李贤、叶璐豪（浙江玉环县实验学校） 林秋华、陈海弟（浙江玉环县实验中学指导老师） 一.问题的提出 近年来玉环县发生的交通事故较多，人员伤亡严重。固然不遵守红灯是造成交通事故的一个方面，可是我们在提倡严格遵守交通规则的同时，其实对于对红绿灯的时间分配也是影响交通事故的一个原因。同济大学李克平教授在“中德信号灯研讨会”上提出的一个观点：“行人等红灯是有忍耐限度的，德国人的忍耐限度是60秒，因此德国的马路红灯最长时间不超过60秒。英国人的忍耐限度是45秒。中国还没有这方面的调查，但上海许多路口红灯时限超过60秒，这也是导致行人乱穿马路的一个重要原因。” 因

1选题背景 今天，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。 信号灯的出现，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。在交通中管理引入单片机交通灯控制代替交管人员在交叉路口服务，有助于提高交通运输的安全性、提高交通管理的服务质量。并在一定程度上尽可能的降低由道路拥挤造成的经济损失，同时也减小了工作人员的劳动强度。 关键词：AT89C51;7448，LED 2方案论证 2.1设计任务 设计基于单片机的智能交通红绿灯控制系统，要求能通过按键或遥控器设置系统参数，系统运行时，“倒计时等信息”能通过数码管或点阵发光管显示，设计时应考虑交通红绿灯控制的易操作性及智能性。以单片机的最小系统为基础设计硬件，用汇编语言、或C语言设计软件。通过本设计可以培养学生分析问题和解决问题的能力，掌握Mcs51单片机的硬件与软件设计方法，从而将学到的理论知识应用于实践中，为将来走向社会奠定良好的基础。 东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三个指示灯，指挥车辆和行人安全通行。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮时车辆及行人小心通过。红灯的设计时间为45秒，绿灯为40秒，黄灯为5秒。 2.2 方案介绍 方案1设计思想： 采用分模块设计的思想，程序设计实现的基本思想是一个计数器，选择一个单片机，其内部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状 态的转换，由于每一个模块的计数多不是相同，这里的各模块是以预置数和计数器计 数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同的状态输 入要产生相应状态的下一个状态的预置数，如图中A道和B道,分别为次干道的置数选 择和主干道的置数选择。 方案2 设计思想： 由两个传感器监视南北方向即A道与东西方向即B道的车辆来往情况，设开关K=1 为有车通过，K=0为没有车通过。则有以下四种情况： Ka=1时：Kb=0，表示A有车B没有车，则仅通行B道：

GD? EE3 微电子制造工程专周设计报告 课题：红绿灯控制电路 指导教师：张松 设计人员：胡发恩 班级：1206012 学号：31 完成日期：2014年6月26日

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1、题目：红绿灯控制器 2、设计要求具有以下功能 （1）东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮；（2）东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮；（3）东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮；（4）东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮。 有时间显示（顺时），时间（红灯时间大于15 秒）3、设计条件 根据实验室提供的小规模电路进行设计。 || ——.00 —— I ?字路口交通示意图 二、设计框图和概述1、设计框图

计数系统 2、整体概述 首先，脉冲发生电路是用来给计数芯片产生脉冲的，以便计数芯 片可以正常工作。控制系统使整个电路的核心，它控制着红绿灯的亮灭、数码管的显示以及控制计数时间。技术系统我可以用74LS160 和74LS161来实现，采用置数或者清零的方法都可以实现某一时间段的计数。译码系统是用来显示时间的，它将技术系统所记录的时间用数码管显示出来，以便更清楚的知道红绿灯亮灭的时间。最后的红绿灯部分用红黄绿三种发光二极管将设计的电路功能直观的表达出来。 三、各单元电路的设计方案及原理说明 1、脉冲发生电路： 我用555定时器实现产生脉冲的功能。 如下图，电容C被充电，当V上升到2V CC 时，使为低电平，同时放 3 电三极管T导通，此时电容C通过R2和T放电，V下降。当V下降到V|C时，V 翻转为高电平。当放电结束时，T截止，V CC将通过R、

网络教育学院 《可编程控制器》大作业 题目：十字路口交通灯控制设计 学习中心：辽宁彰武电大学习中心 层次：高中起点专科 专业：电力系统自动化技术 年级： 2015 年秋季 学号： 151524228206 学生姓名：陈润泽

题目五：十字路口交通灯控制设计 起动后，南北红灯亮并维持30s。在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，东西绿灯亮25s后闪亮，3s后熄灭，东西黄灯亮，黄灯亮2s后，东西红灯亮，与此同时，南北红灯灭，南北绿灯亮。南北绿灯亮25s后闪亮，3s后熄灭，南北黄灯亮，黄灯亮2s后，南北红灯亮，东西红灯灭，东西绿灯亮。依次循环。 十字路口交通灯控制示意图及时序图如下图所示。 设计要求：（1）首先对可编程序控制器（PLC）的产生与发展、主要性 能指标、分类、特点、功能与应用领域等进行简要介绍； （2）设计选用西门子S7－200 系列PLC，对其I/O口进行分配， 并使用STEP7-MicroWIN编程软件设计程序梯形图（梯形图 截图后放到作业中）； （3）总结：需要说明的问题以及设计的心得体会。

1 设计背景 1.1 背景概述 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。系统仅实现了小型PLC系统的一个雏形，在完善各项功能方面都还需要进一步的分析、研究和调试工作。如果进一步结合工业控制的要求，形成一个较为成型的产品，则需要作更多、更深入的研究。 1.2 可编程逻辑控制器简介 可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称 PLC) 根据国际电工委员会(IEC)在1987年的可编程控制器国际标准第三稿中，对其作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器作为目前工业自动化的重要基础设备，被称为“工业自动化三大支柱性产业之一”，在各工业生产领域发挥着愈来愈大的作用。 2 十字路口交通信号灯PLC控制系统简介 2.1 控制对象及要求 2.1.1 控制对象 本系统的控制对象有八个，分别是： 东西方向红灯（R—EW）两个； 南北方向红灯 (R—SN) 两个； 东西方向黄灯（Y—EW）两个； 南北方向黄灯 (Y—SN) 两个； 东西方向绿灯（G—EW）两个；

四川现代职业学院《单片机原理及应用》课程设计红绿灯实训报告 题目：红绿灯项目设计报告 系别：电子信息技术系 专业：电子信息工程技术 组员：贺淼、纪鹏、邵文稳 指导老师：陶薇薇 2014年7月12日

摘要 交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，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。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。本系统采用STC89C52点单片机以及数码管为中心器件来设计交通灯控制器，实现了南北方向为主要干道，要求南北方向每次通行时间为30秒，东西方向每次通行时间为25秒。启动开关后，南北方向红灯亮25秒钟，而东西方向绿灯先亮20秒钟，然后闪烁3秒钟，转为黄灯亮2秒钟。接着，东西方向红灯亮30秒钟，而南北方向绿灯先亮25秒，然后闪烁3秒钟，转为黄灯亮2秒钟，如此周而复始。 软件上采用C语言编程，主要编写了主程序，中断程序延时程序等。经过整机调试，实现了对十字路口交通灯的模拟。

目录 （一）硬件部分--------------------------- 3 1.1 STC89C52芯片简介-----------------------3 1.2 主要功能特性---------------------------4 1.3 STC89C52芯片封装与引脚功能-------------5 1.4 基于STC89C52交通灯控制系统的硬件电路分析及设计-------------------------------------------10 （二）软件部分----------------------------14 2.1 交通灯的软件设计流程图-----------------14 2.2 控制器的软件设计-----------------------15 （三）电路原理图与PCB图的绘制-------------16 3.1 电路原理图的绘制（见附录二）----------16 3.2 PCB图的绘制（见附录三）---------------16 3.3 印刷电路板的注意事项------------------16 （四）调试及仿真---------------------------------------19 4.1 调试----------------------------------19 4.2 仿真结果------------------------------20 （五）实验总结及心得体会---------------------------21 5.1 实验总结-----------------------------------------------21 5.2 实验总结-----------------------------------------------22 附录程序清单---------------------------22

百度文库 长沙学院 电子技术 课程设计说明书 题目交通灯控制电路设计 系( 部) 电子信息与电气工程系 专业 ( 班级 ) 电气工程及其自动化 姓名龙欣 学号B214 指导教师张海涛 起止日期 电子技术课程设计任务书(27) 系（部）：电子信息与电气工程系专业：电气工程及其自动化指导教师：张海涛课题名称 交通灯控制电路设计

百度文库 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；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠在禁行线外。实现红、绿灯的 自动指挥对城市交通管理现代化有着重要的意义。 设设计要求： 1.掌握交通灯控制电路的设计、组装与调试方法。 计 2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法，能够运用所学知识设计一定规模的电路。 内 设计任务： 容 1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。 及 2.当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红 要 灯。 求 3.主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s。设计 30s 和20s 计时 显示电路。 4.在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮 5s 的黄灯作为过渡，以使行驶中 的车辆有时间停到禁止线以外，设置5s 计时显示电路。 1、系统整体设计； 设 2、系统设计及仿真； 计 3、在 Multisim 或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示； 工 作 4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、仿真分析、调试过程，量参考文献、设计总结等。 起止日期（或时间量）设计内容（或预期目标）备注 进 第一天课题介绍，答疑，收集材料 第二天设计方案论证 度 安第三天进行具体设计 排 第四天进行具体设计 第五天编写设计说明书 指导老师 月教研室 年日 意见意见 年月日 长沙学院课程设计鉴定表 姓名龙欣学号B214专业电气班级 2

南华大学电气工程学院 《电子技术课程设计》任务书 设计题目：交通红绿灯 专业：电气工程及其自动化 学生姓名: 学号: 起迄日期: 2013 年9月30日——2014年1月3日指导教师:

《电子技术课程设计》任务书

2．对课程设计成果的要求〔包括图表（或实物）等硬件要求〕： 设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书,语言流畅简洁，文字不得少于3500字。要求图纸布局合理，符合工程要求，使用Protel软件绘出原理图（SCH）和印制电路板(PCB),器件的选择要有计算依据。 3．主要参考文献： [1] 康华光. 电子技术基础（模拟部分）第五版[M]. 北京：高等教育出版社，2006 [2] 康华光. 电子技术基础（数字部分）第五版[M]. 北京：高等教育出版社，2006 [3] 中国集成电路大全编写委员会. 中国集成电路大全集成运算放大器[M]. 北京：国防工业出版社，1985 [4] 孙梅生，李梅莺，徐搌英. 电子技术基础课程设计[M]. 北京：高等教育出版社，1989 [5] 彭介华. 电子技术基础课程设计[M]. 北京：高等教育出版社，1997 4．课程设计工作进度计划： 序号起迄日期工作内容 12013.09.20~2013.09.25 明确设计任务，根据任务进行方案选择，画出系统框图。 22013.10.8~2013.10.22 对方案中的各部分进行单元电路的设计，参数计算和器 件选择。完成单元电路的仿真。 32013.10.23~2013.11.08 将各部分连接，画出完整的系统原理电路图。完成仿真。42013.11.11~2013.11.30 绘制电路原理图、PCB板、元器件装配图。调试电路5013.12.05~2014.1.4 撰写、修改设计说明书。设计说明书定稿 主指导教师日期：2013年9 月30 日

红绿灯的时间设置问题 摘要 随着经济发展,人口和交通工具的增多,世界各国都面临着交通问题,如何科学地进行交通管理为人们所关注.现考察十字路口的交通管理办法.目前,各国对交叉路口实施交通管理的方法主要有两种,其中红绿灯管理是常见的一种方法. 假设平均流量已知，我们要通过建立数学模型，设定适当的红灯和绿灯时间，在道路保持通畅的基础上，使在一个红绿灯周期所有车辆在路口停滞的时间之和最短（一辆车在路口的滞留时间通常包括两部分，一部分是每辆车遇红灯后的停车等待时间，另一部分是停车后从启动到正常车速的时间） 在本次论文研究中，我们就此问题介绍如何运用Matlab软件进建立数学建模对实际问题进行最优化处理。 关键词：红绿灯管理 Matlab软件最优化处理

The timing of the traffic problem summary Along with the economic development, population and transport increases, the world are facing traffic problems, and how to scientifically, traffic management concern for people. Now examine intersection traffic management solution. Currently, countries in the intersection of traffic management method to basically have two kinds, including traffic management is a common method. The average flow hypothesis, we should known by establishing mathematics model, setting appropriate red and green time, on the basis of keeping unobstructed road, make in a traffic light cycle all vehicles at intersections stagnation total time shortest (a car in the intersection of retention time usually includes two parts, one is each car event of a red light after parking waiting time, another part is after parking from start-up to normal speed in this paper the time) study, we introduce how to use this software Matlab into establishing mathematical modeling of actual problem optimal processing. Keywords: traffic management software Matlab optimum processing

单片机原理及应用 课程设计报告 系别：物理系 专业：电子信息工程 指导教师： 班级： 1504 学号： 姓名： 课程设计任务书 院（系）：专业：

目录

LED灯电路的设计 (7)

一、绪言 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，正在不断的应用到实际生活中，并且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。本系统采用单片机AT89C51为中心器件来设计交通灯控制器，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。 二、方案比较与论证 系统整体流程图 单片机的选择方案论证

方案一：采用可编程逻辑期间CPLD 作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高，且从使用及经济的角度考虑我们放弃了此方案 方案二：采用Atmel公司的单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。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-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU 和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C051是它的一种精简版本。AT89C51为很多提供了一种灵活性高且价廉的方案。 综合考虑，选择方案二，采用Atmel公司的AT89C51单片机作为控制器。 89C51单片机引脚功能说明 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL 门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为输入。P0能够用于外部程序数据，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程

课程设计说明书 课程设计名称：数字逻辑课程设计 课程设计题目：简易交通灯电路设计 学院名称：信息工程学院 专业：计算机科学与技术班级： 学号：姓名： 评分：教师： 20 10 年9月16 日

摘要 随着社会经济快速发展以及现代社会人口的增加，顺应各种交通工具的发展和交通指挥的需要，加强交通道路管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，此时交通灯便应运而生。它已逐渐成为改善交通状况的一种重要工具。因此设计交通灯电路对我们的生活息息相关。 本次课题设计采用NE555产生计时信号，定时给出方波脉冲信号，同时采用CD4017集成芯片实现三种信号灯的自动循环功能，以及利用或门真值表功能实现简易交通灯的设计。此简易交通灯可以而且仅可以控制一条交通道路，主要实现红，黄，绿，红，黄，绿单向交通灯循环控制，但是同样可以改动电路从而实现红，黄，绿，黄，绿双向交通灯循环控制；而在时间控制上，红，黄，绿亮灯时间上取为2:1:2。 经过一系列分析准备，本次课题设计除了在手动控制上存在一些不足外，已完成电路设计要求。 关键字：循环控制计时电路译码电路 NE555 CD4017

目录（页码要调整下） 前言 (4) 第一章设计内容与要求 (5) 第二章简易交通灯设计方案 (5) 2.1基本要求设计方案..........................................,5 2.2提高要求设计方案..........................................,6 第三章系统组成及工作原理. (6) 3.1 系统组成 (6) 3.2 工作原理 (7) 第四章简易交通灯设计方案单元模块电路设计 (8) 4.1电源电路 (8) 4.2译码电路 (9) 4.3 光源电路 (10) 4.3.1红黄绿单向循环 (10) 4.3.2红黄绿黄红双向循环 (11) 第五章实验调试和分析 (12) 结论 (13) 参考文献 (14) 附录一 (14) 附录二 (15) 附录三 (16)

第三章数字电路课程设计 课程设计1：交通灯逻辑控制电路设计 一、简述： 为了确保十字路口的车辆顺利、畅通地通过，往往都采用自动控制信号灯来进行指挥。其中红灯（R）亮，表示该条道路禁止通行；黄灯（Y）亮表示停车；绿灯（G）亮表示允许通行。交通灯控制电路的系统框图如图3.1.1所示： 图3.1.1 交通灯控制器系统框图 二、设计任务和要求 设计一个十字路口交通信号灯控制器。基本要求如下： 1．满足图3.1.2顺序工作流程。图中设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR、NSY、NSG，东西方向的红、黄、绿灯分别为EWR、EWY、EWG。它们的工作方式有些必须是并行进行的，即南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄红灯亮。 2．应满足两个方向的工作时序：即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和，南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。时序工作流程图3.1.3所示。图3.1.3中，假设每个单位时间为3秒，则南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别15秒、3秒、18秒，一次循环为36秒。其中红灯亮

的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和。 图3.1.3 交通灯时序工作流程图 3．十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为0，然后以每秒加1计数方式方式工作，直至加到绿灯灭为止；当黄灯亮时，置显示器为0，然后以每秒加1计数方式方式工作，直至加到黄灯灭为止；当红灯亮时，置显示器为0，然后以每秒加1计数方式方式工作，直至加到红灯灭为止。例如：假设每个单位时间为3 秒，当南北方向从红灯转换成绿灯时，置南北方向数字显示为0，并使数显计数器开始加“1”计数，当加到绿灯灭而黄灯亮时，数显的值应从14跳回到0，同时黄灯亮，黄灯计数，当数显值从2跳到0时，此时黄灯灭，而南北方向的红灯亮；红灯计数加“1”计数，当加到红灯灭时，数显的值应从17跳回到0。同时，使得东西方向的绿灯亮，并置东西方向开始计数。 4．扩展功能： （1）用LED 发光二极管模拟汽车行驶电路。当某一方向绿灯亮时，这一方向的1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 NSG t

十字路口红绿灯的合理设置 陈金康 检索词：红绿灯设置、红绿灯周期 一、问题的提出 作为城市交通的指挥棒，红绿灯对交通的影响起着决定性作用。如果红绿灯的设置不合理，不仅会影响到交通秩序；还有可能会影响到行人和自行车的安全。 目前杭城还有很多路口的红绿灯设置存在一些不合理的因素，我们以古墩路一个路口(界于天目山路和文苑路之间)的红绿灯设置为例，该路口是刚开通的，交管部门对路况和车流量的研究还不是很成熟，因此红绿灯的设置存在一些问题。该路口的车流量相对比较小，有几个方向的车流量特别小，但绿灯时间设置太长，经常出现路口空荡荡但是车辆必须长时间等待的情况；同时在这样的路口，右转红灯显得有些多余。另外，该路口不同时段的红绿灯设置没有什么区别，显然这是非常不合理的。 下面我们就针对该路口来研究一下红绿灯设置的合理方案。我们主要研究两个方面：红绿灯周期的设置以及一个周期内各个方面开绿灯的时间。 二、模型的建立 1、红绿灯周期 从《道路交通自动控制》中，我们可以找到有关红绿信号灯的最佳周期公式： s q L C ∑ -+= 15 其中 : C 为周期时间。 相位：同时启动和终止的若干股车流叫做一个相位。 L 为一个周期内的总损失时间。每一相位的损失时间I=启动延迟时间-结束滞后时间；而整个周期的总损失时间为各个相位总损失时间的和加上各个绿灯间隔时间R 。（通俗地讲，启动延迟时间即司机看到绿灯到车子启动的反应时间，结束滞后时间即绿灯关闭到最后一辆车通过的时间。） 即R I L +∑= q 为相应相位的车流量 s 为相应相位的饱和车流量。（当车辆以大致稳定的流率通过路口时，该流率即该相位的饱和车流量。） 2、南北方向和东西方向开绿灯时间的分配 不妨忽略黄灯，将交通信号灯转换的一个周期取作单位时间，又设两个方向的车流量是稳定和均匀的，不考虑转弯的情形。

本科生毕业设计 基于单片机的智能交通灯设计—— 硬件模块设计 201×年5月

独创性声明 本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得 的研究成果。除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含 其他人已经发表的研究成果。与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均 已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：__________________ ________年______月_____日 授权声明 本人完全了解××有关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即： 有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允 许毕业论文（设计）被查阅和借阅。本人授权×××可以将毕业论文（设计） 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、汇编论文（设计）。 本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”） ： 学生签名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日

基于单片机的智能交通灯设计 摘要 系统采用两块STC89C52芯片为核心控制器件、三色LED灯作为信号灯状态显示、以两位共阴七段显示数码管描述系统各方向信号灯状态保持的时间。 由按键开关完成上电初始化操作，各LED灯状态保持时间使用倒计时的显示方式，最大显示时间为99S。两组左转绿、绿、红、黄三色LED灯分别作为南北、东西方向信号灯显示模块，另外四组红、绿两色LED灯分别作为东西、南北方向人行横道交通信号指示灯，至此本设计可以应对交叉路口交通信号系统的基 本控制情况。在此之外,为了真实的模拟交叉路口的交通情况，在另一块单片机电路上设计了一条东西方向循环流动的流水灯来模拟车辆通行时的情况。当接 收到交通灯主电路信号后流水灯根据交通规则作出相应的反应。 关键词：交通信号灯；单片机；LED灯；数码显示；流水灯

交通灯控制电路设计与仿真 一、实验目的 1、了解交通灯的燃灭规律。 2、了解交通灯控制器的工作原理。 3、熟悉 VHDL 语言编程，了解实际设计中的优化方案。 二、实验原理 交通灯的显示有很多方式，如十字路口、丁字路口等，而对于同一个路口又有很多不同的显示要求，比如十字路口，车辆如果只要东西和南北方向通行就很简单，而如果车子可以左右转弯的通行就比较复杂，本实验仅针对最简单的南北和东西直行的情况。要完成本实验，首先必须了解交通路灯的燃灭规律。本实验需要用到实验箱上交通灯模块中的发光二极管，即红、黄、绿各三个。依人们的交通常规，“红灯停，绿灯行，黄灯提醒”。其交通的燃灭规律为：初始态是两个路口的红灯全亮，之后，东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西方向通车，延时一段时间后，东西路口绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北方向开始通车，延时一段时间后，南北路口的绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，再切换到东西路口方向，重复上述过程。 在实验中使用 8 个七段码管中的任意两个数码管显示时间。东西路和南北路的通车时间均设定为 20s。数码管的时间总是显示为 19、18、17……2、1、0、19、18……。在显示时间小于 3 秒的时候，通车方向的黄灯闪烁。 三、实验内容 本实验要完成任务就是设计一个简单的交通灯控制器，交通灯显示用实验箱 的交通灯模块和七段码管中的任意两个来显示。系统时钟选择时钟模块的 1KHz 时钟，黄灯闪烁时钟要求为 2Hz，七段码管的时间显示为 1Hz脉冲，即每 1s 中递 减一次，在显示时间小于 3 秒的时候，通车方向的黄灯以 2Hz 的频率闪烁。系统 中用 S1 按键进行复位。 实验箱中用到的数字时钟模块、按键开关、数码管与 FPGA 的接口电路，以及 数字时钟源、按键开关、数码管与 FPGA 的管脚连接在以前的实验中都做了详细说 明，这里不在赘述。交通灯模块原理与 LED 灯模块的电路原理一致，当有高电平输 入时 LED 灯就会被点亮，反之不亮。只是 LED 发出的光有颜色之分。其与 FPGA 的 管脚连接如下表 19-1 所示： 四、实验步骤 1、打开 QUARTUSII 软件，新建一个工程。 2、建完工程之后，再新建一个 VHDL File，打开 VHDL 编辑器对话框。

设计要求 （1）在十字路口的两个方向上各设一组红灯、绿灯、黄灯，显示顺序为：其中一个方向是绿灯、黄灯、红灯，另一个方向是红灯、黄灯、绿灯。 （2）设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行的时间，其中绿灯、黄灯、红灯的持续时间分别为20s、5s、25s。 （3）当各条路中任意一条上出现特殊情况，例如有消防车、救护车或其他需要优先放行的车辆时，各方向上均是红灯亮，倒计时停止，且显示数字在闪烁。当特殊运行状态结束后，控制器恢复原来状态，继续正常运行。 设计原理及框图 交通灯控制系统的原理框图如图1所示，它主要由秒脉冲发生器，时间显示器，倒计时计数器，计数控制器，交通灯控制器，交通显示灯，紧急开关构成。秒脉冲发生器是该系统中定时器的标准时钟信号源，同时控制着正常工作时黄灯与特殊情况下数码管数字的闪烁，倒计时计数器控制器控制倒计时计数器，倒计时计数器输出的数字经过时间显示器显示在数码管上。交通控制器控制交通显示灯的亮灭，交通控制灯的输入信号由紧急开关和倒计时计数器共同提供。 图一：交通灯控制系统的原理框图

状态1 甲车道黄灯亮 乙车道红灯亮 OO O 两方向车道的交通灯的运行状态共有 4种，如图2所 示，它们转换到数子状 态如下图。 TF:表示甲车道或乙车道红灯亮的时间间隔为 25秒，当TF=0时，甲车道为 红灯，25秒倒计时；当TF=1时，乙车道为红灯，25秒倒计时。 TS:表示倒计时到5秒和20秒。TY=0倒计时20秒，否则，TY=1倒计时5秒 一般十字路口的交通灯控制系统的工作过程如下： （1）甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车 道禁止 通行。此时TF=O,TS=0绿灯亮足规定的时间隔20s ，倒计时计数器发出状态转 换信号使TS=1,使计数控制器使TS=1转到下一工作状态。 （2） 甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上未过停车线的车辆停止 通 行，已过停车线的车辆继续通行，乙车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔 5s 时，倒计时计数器发出状态转换信号使 TF=1, TS=O,使控制器控制译码器 转到下一工作状态。 （3） 甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上的车 辆允许通行，绿灯亮足规定的时间间隔 20s 时，倒计时计数器发出状态转换信 号使TS=1,使控制器控制译码器转到下一工作状态。 （4）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上位过县停 车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通 行。黄灯亮足规定的时间间隔5s 时，倒计时计数器发出状态转换信号使 TF=0,TS=0,使计数控制器转到下一工作状态，即系统又转换到第（1）种工作 状态。 因为在上述转换过程中灯的转换只在计数器为零的时候发生且不存在竞争 冒险的问题，所以可设计为当计数器为 00时即发生信号灯的转换，当信号灯 甲车道绿灯亮 乙车道红灯亮 000 以态2 甲车道红灯亮 乙车道碌灯亮 2- 图 ? 00 r 状态3 甲车直红*1亮 乙车道就侯 TS=O TS=1 TF=0 T 状态0 状态1 状态2 状态3

一、摘要： 随着科技的飞速发展，越来越多的控制功能强大的芯片出现在我们生活中，但8051系列单片机，因为其的廉价几成本，在我们生活中依然处于十分重要的地位。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机是作为一个核心部件来使用，但是仅单片机方面知识是不够的，还需要根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。 交通信号灯的出现，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。作为交通控制的重要组成部份单片机。因此，本人选择制作交通灯作为课题加以设计并实现。 交通管制应当以人性化、智能化为目的，做出相应的改善。以此为出发点，本系统采用的单片机控制的交通信号灯。系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广阔的应用前景。 关键词：交通灯，51单片机，数码管 二、实习目的和意义 1．学习51单片机的最小系统及硬件接口设计与应用 2．熟练掌握电路原理图绘制软件DPX的使用。 3．熟练单片机的程序设计与调试。 4. 自主设计出具有实际意义的能用于生活的电路系统。 5. 本次课程设计对以后的毕业设计甚至工作打下了动手自己设计的基 础。 三、实习要求 1. 完成以8051系列单片机为核心处理器的模拟十字路口交通灯 控制的硬件设计（在altium designer下画出硬件原理图）。布线，印制 电路板，并焊接原件搭载硬件电路，做出实物。 2. 完成交通灯控制系统的软件编程。 3. 软硬件综合调试，模拟实现对交通灯控制系统的控制。 4. 撰写实验报告：报告中给出硬件方案、软件流程图、软件关键

代码 四、实习内容 1.设计题目：基于51单片机交通十字路口信号灯设计 2.实现功能：具有红、绿、黄三种颜色彩灯，并有一个数码管进行倒计 时显示倒计时时间为三十秒。还应具有按键控制特殊情况下十字路口 不需要红绿灯的显示（车流量很少的地段深夜可以不设红绿灯）。 五、系统实现 1.电路设计: 51单片机介绍：本实验使用的51单片机为STC89C52 STC89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的 随机存取数据存储器（RAM）。 STC89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口。单片机外部引脚图如下：