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1、安 徽 三 联 学 院ANHUI SANLIAN UNIVERSITY毕 业 论 文 （设 计）封面 题 目 基于车流量的交通灯控制系统的设计 英文题目 院 系 信息与通信技术系 专 业 电子信息工程 姓 名 华 根 年 级 2008级 指导教师 郑 岚 二零 一二 年 四 月 摘要随着现代社会对交通运输的日趋依赖，交通灯成为了人们生活中不可或缺的一部分。传统的交通灯控制系统虽然在一定程度上可以满足指挥路口交通的需要，但随着城市规模的不断扩大，原有的交通灯控制系统已经表现出明显的缺点：红绿灯时间相对固定，不能伴随车流量的改变而调整红绿灯的显示时间。本论文以金寨路与紫云路交叉口区域交通控制为研究
2、对象，以交通工程基本理论为基础，结合当前的单片机应用技术，对智能交通灯控制系统进行了分析和研究。文章论述了基于AT89C51单片机的交通灯控制系统，该系统能根据路口车流量变化而改变交通灯闪亮时间，达到智能控制交通的目的。该系统具有实用性强、操作简单、扩展性好等特点。 ABSTRACTWith increasing reliance on transportation in modern society,Traffic lights have become an important part in pepoles daily lives. To some extent, traditional
3、traffic control systems can meet the needs of the traffic junction, however, with the continuous expansion of city scale, the traditional traffic lights control systems have showed obvious shortcomings: a relatively fixed display time of traffic lights, which can not change as the different traffic
4、flow at the crossing. In this thesis, according to basic traffic engineering theory, combined with current jinzhai road and ziyun interstion, which does detai analysis and research on intelligent traffic lights control system. This article discusses traffic lights control systems based on AT89C51 mi
5、crocontroller, which can display different time of traffic lights in accordance with the actual traffic flow, and achieve the purpose of intelligent control of traffic.目 录摘要IABSTRACTII目录1第1章 绪论11.1 交通灯控制系统的发展11.2 课题研究的背景11.3 课题研究的主要内容21.4 课题研究方案21.5 课题研究的意义5第2章 单元电路设计62.1 单片机概述62.2 光电开关概述102.3 ULN20
6、03芯片简介122.4 七段数码管132.5 电源电路设计142.6 系统设计15第3章 程序设计173.1 软件可靠性设计173.2 主程序流程图183.3 中断程序流程图193.4 汇编程序设计19第4章 系统仿真与调试244.1 系统仿真244.2 系统调试29第5章 PCB制作305.1 PCB布局规则设置305.2 PCB布线规则设置315.3 转印325.4 蚀刻325.5 元器件的安装与焊接33总结35参考文献36致谢37附录I 系统总的原理图38附录II PCB顶层版图39附录III PCB底层版图40附录IV 元器件清单41第1章 绪论1.1 交通灯控制系统的发展1858年，
7、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的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，装在纽约5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时
8、按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。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。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，
9、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。1.2 课题研究的背景随着城市机动车辆的不断增加，许多大城市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
10、规划部门亟待解决的主要问题。目前，国内大部分中小城市仍采用传统的交通灯控制模式，但随着城市的不断发展，基于车流量的智能交通灯控制系统必将受到广大人民的青睐。传统的交通信号灯，通常采用定时分配方式控制，主要存在三方面的缺陷：（1）车道放行车辆时，十字路口经常出现不同相位上车辆放行时问相同，车辆多的一方容易出现车辆堆积，造成下一路口的交通阻塞；（2）当某相位上无车时，恰好是该相位上的车辆通行时间，则在这段时间内，就出现了交通指挥盲点；（3）当一路口车流量很大时，不能够自动延长口的绿灯时间，导致在一个周期内此路口的车辆不能完全通过。为了更好的解决上述问题，本系统利用传感器检测车流量状态，用单片机AT
11、89C51对路口车流量进行统计，并执行相应的处理程序，来实现智能交通灯控制系统，达到了根据车流量大小实时控制路口的通行情况。该交通系统的设计具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，具有广泛的应用前景。1.3 课题研究的主要内容本课题研究的内容有如下几个方面：（1）基于车流量的智能交通灯控制系统的工作原理。（2）基于车流量的智能交通灯控制系统的硬件设计。（3）车流量检测原理及其硬件电路设计。（4）基于车流量的智能交通灯控制系统的程序设计。1.4 课题研究方案1.4.1 系统总体方案通过对课题研究内容的理解，并考虑系统的性价比，得到系统的总体方案。红绿灯显示模块数码管显示模块车流量检测信号AT89C51单片机电源模块图1.1 系统方框图1.4.2 车流量检测方案
