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1、电信学院毕业设计（论文）开题报告姓 名祁河川专业电气自动化 班级基地一班学 号08220117指导教师包广清题目类型工程设计题 目交通信号灯控制器设计一、选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据，说明选题目的、意义，列出主要参考文献）1、毕业设计（论文）的技术背景和设计依据：随着我国城市现代化进程的不断推进，交通问题成为影响我国社会经济发展的一个大问题，而城市道路交通问题的核心就是对十字交叉路口交通信号的控制。因此，国外一些发达国家把城市交通信号控制研究的重点放在城市交通干线和区域的控制上，可是控制效果并不明显。人们对十字路口交通信号的控制方法大致有如下两种方式：其一是建立城市交通流的数学
2、模型，提出优化算法，但由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的，所以数学模型难以建立，控制策略中的最优目标也很难实现，且算法复杂、计算量大，实践证明控制效果不理想，实时性较差；二是根据模糊控制的方法，根据十字路口交通的车辆数确定某一相位的绿灯初始时间和绿灯延长时间，对交通灯的控制实现了一定的模糊化，但是在控制过程中相位转换的顺序不变，因而面对我国城市如此复杂的交通系统，难以保证其灵活性和实时性。因此，结合我国城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统是当前的主要任务，以最大限度地减少了十字路口的车辆平均延误时间，提高了路口通行能力，从而达到缓解交通拥
3、挤的目的。当前大量的信号灯电路正走向数字化、小功率、多样化和多值化方向发展以方便人、车、路三者关系的协调。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，随着社会的发展，城市规模的不断扩大，城市交通成为制约城市发展的一大因素，因此，有许多设计上作者为改善城市交通环境设计了许多方案，而大多数都为交通指挥灯，本电路也正是基于前人设计的基础上进行改进的。城市交通控制系统的发展是以城市交通控制技术为前导，与汽车工业并行发展的。在其各个发展阶段，由于交通的各种矛盾的不断出现，人们总是尽可能的把各个历史阶段当时最新科技成果应用到交通控制系统中来，从而促进了交通控制技术的不断发展。 计算机技术的出现为
4、交通控制技术的发展注入了新的活力，更是实现了一个城市或者更大领域，而非简单的一个路口交通控制系统。1952年，美国科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了对交通信号机网的配时方案自动选择式信号灯控制，而加拿大多伦多市于1964年完成了计算机控制信号灯的实用化，建立了一套有IBM650型计算机控制系统的城市。这是道路控制技术发展的里程碑。交通灯是城市交通的重要指挥系统，与人们的日常生活密切相关。随着我国社会经济的发展，城市化、城镇化进程的加快，道路交通堵塞问题日趋严重，如何对交通进行合理的管理和调度而尽可能减少堵车现象成为目前我国很多地方尤其是特大城市急需解决的问题，显然交通灯在其中
5、起着不可或缺的作用。因此，一个好的交通灯控制系统，将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新。随着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展，以及人工智能在控制技术方面的广泛运用，智能设备有了很大的发展，是现代科技发展的主流方向。基于51单片机的交通控制系统以AT89C51单片机为路口控制核心、点阵的LED作为显示、驱动电路与部分模拟器件构成的一种电子产品。AT89C51单片机为控制核心，能实时的进行控制；由于LED有高节能、安全性高 、寿命长 、快速响应、运行成本低等优点，所以用作显示很合理；驱动电路用于对LED的驱动；此系统可以长时间稳定的运行，可用于各种十字路口，进行自动的交通控制，由于留有其它
6、接口，可以很方便的进行升级扩展。2、选题目的、意义交通信号灯是城市交通有序、安全、快速运行的重要保障，而保障交通信号灯正常工作就成了保障交通有序、安全、快速运行的关键。为此，采用MCS-51系列单片机AT89C51为中心器件来设计交通灯控制电路，实现了能根据世纪车流量通过8051芯片的PI口设计红绿灯燃亮的时间的功能：红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示，三种颜色交替点亮以及紧急情况下的中断处理功能。基于整个交通控制系统的发展情况，本设计主要解决以下问题：确定系统交通控制的总体设计，包括，十字路口具体的通行进行方案设计以及系统应用有的各项功能。单片机设计交通灯控制系统，可用单片机直接控制
7、信号灯的状态变化，基本上可以指挥交通的具体通行，当然，接入LED数码管就可以显示倒计时提醒行驶着，更具人性化。同时，为了超越视觉指挥的局限性，同世界上蜂鸣器，在听觉上加强了指挥提醒作用。3、主要参考文献1 杨汉祥，刘良福，邬喜辉用单片机改进交通灯控制系统北京电子科技学院学报，200512：68-702 姜志海单片机原理及应用M.北京：电子工业出版社，2005.7.27-713 龙脉工作室51单片机C语言应用开发技术大全M.北京：人民邮政出版社，2008.9.240-5004 蒋汝根，钱丹浩基于AT89C51单片机的交通灯模拟控制系统无锡商业职 业技术学院学报，200612：8-l05 彭为 黄
8、科 雷道仲单片机典型系统设计M.北京：电子工业出版社，2006.5.246-2736 谢维成单片机原理及应用M.北京：清华大学出版社，2009.2.11-267 Jonh J.Dazzo .Constantine H.HoupisLinear Control System Analysis and Design . Fourth Edition.Beijing.Beijing University Press House .2002 (5)：228 230 8 NAGATANI TBunching and transition of vehicles controlled by a seque
9、nce of traffic lightsJPhysica A，2005(350)：5635769 WIN WA dynamic and automatic traffic light controlexpe system for solving the road congestion problemRTaiwan：Department of Information Management，LungHwa University of Science and Technology，200710 王庆有光电传感器应用技术M北京：机械工业出版社，200711 毕海滨；刘玉德林建龙，杨昊；熊光洁；梁乙朝
10、交通信号控制系统的现状与发展对策J北京工商大学学报(自然科学版)，2008，26(1)12穆怀艳单片机控制交通灯设计方案 青年科学，2009，(2)13郑建光，李永基于AT89C51单片机的交通灯系统设计自动化与仪器仪表，2008，(6)：303314 陈延奎基于单片机的交通灯控制系统重庆科技学院学报(自然科学版)，2007，(4)：596015刘晓燕基于8051单片机的交通灯控制系统设计与模拟南宁职业技术学院学报，2007,，12（3）:108-10916 ALLSOP R E.Delay at a fixed time traffic signalJ.Transport Sci,1972,
11、6(3):260-285.17 HOUSIK R,JUMAR U, Fuzzy control of traffic lightsC.Proceeding of the 3rd IEEE Conference,1994,3(26-29):1526-1531.二、主要设计（研究）内容、设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案及工作流程1、毕业设计（论文）的主要内容 (1)设计前期的资料查询。 (2)学习使用AT89C51制作交通灯信号控制器主程序设计。 (3)完成显示部分程序的设计。 (4)完成时钟和中断程序的设计。 (5)完成延时服务程序设计。 (6)软件调试。 (7)对在设计过程中
12、出现的故障问题进行分析和解决。 (8)与硬件电路结合进行应用测试。2、主要参数、技术指标 (1) 多时段（10个时段提供给用户修改，检查）。 (2) 车道绿灯时间max99秒，人行道绿灯时间99秒，黄灯时间最大为9秒， 黄灯闪烁可设置09秒，频率14次/秒。 (3) 记忆时钟：可任意调校，停电后能自动走时，精度：0.1秒（24小时）。 (4) 设定好的数据内容在停电后，可保持十年内信息不丢失。 (5) 每个方向的倒计时有2位LED显示、时钟及设定值通过六位LED显示。 (6) 遥控功能：在交通高峰时段，警察能遥控红绿灯让它一直为绿或一直为红。 系统框图3、设计（研究）思想首先，本设计采用单片机
13、AT89C51作为主控制器，利用定时/计数器（T0）来实现秒脉冲，以震荡频率11.1592M赫兹做计数算法赋予计数器初值，实现50MS的记时。产生中断信号，当中断信号累计10次时发生跳变，产生秒脉冲。 然后采用单片机P0口给各路口数码显示器送去每个时刻显示值，通过段选口进行数据锁存。主程序中设计的8种状态，精确的实现从南北方向到东西方向以及各方向左转灯的倒计时交通控制。并且在一天不同时段会有不同模式的交通信号控制方式。 最后，为了改善传统模式中定时控制弊端，在本设计中还加入的交通感应控制，交通感应控制在交通流饱和度比较低且各方向交通量相差较大时具有效率更好的控制效果，本设计为了简单模型化只是设
14、定了一个繁忙状态，用按键开关代替外部交通感应器，给单片机发出控制信号。通过外部中断0进行端口扫描改变定时初值，跳到繁忙状态。4、解决的关键问题(1)proteus和protel软件的学习与应用。对于单片机的设计来说，proteus和protel软件的学习与应用是一个非常重要的部分，急需自学软件的应用。(2)对课题理解的正确性。经过几周的查找资料，我发现对题目的理解还存在问题，必须与老师进行进一步的沟通与交流。(3)软件部分的设计。由于我的编程能力较差，所以在本设计的软件设计部分会存在困难，因此我必须在以后的毕业设计期间努力学习编程。5、拟采用的技术方案A、硬件设计方案利用单片机AT89C51中
15、的定时器、IO接口、中断系统等资源，设计一个十字路口交通信号灯的控制模拟系统。并且可控制LED灯的显示与切换，并控制数码管显示和倒计时。交通控制系统主要控制A、B两车道的交通，以AT89C51单片机为核心芯片，通过控制三色LED的亮灭来控制各车道的通行；另外通过2个按键来模拟各车道有无车辆的情况和有紧急车辆的情况。 B、软件设计方案主程序采用查询方式定时，调用0.5S延时子程序的次数，从而获取交通灯的各种时间。子程序采用定时器1方式1查询式定时，定时器定时50ms，确定50ms循环20次，从而获得1S的延时时间。有车车道的放行的中断服务程序首先要保护现场，因而需用到延时子程序，子程序采用定时器
16、0方式1查询式定时，定时器定时50ms，确定50ms循环20次，从而获得1S的延时时间，保护现场时还需关中断，以防止高优先级中断（紧急车辆通过所产生的中断）出现导致程序混乱。 开中断， 由软件查询外中断1，判别是PC机发出中断还是按键中断，再根据查询情况执行相应的服务。待交通灯信号出现后，保持双向红灯直到接收PC机信号或按键恢复，然后，关中断，恢复现场，再开中断返回主程序。 紧急车辆出现时的中断服务程序也需要保护现场，但无须关中断（因其为高优先级中断），然后执行相应的服务，待交通灯信号出现后延时20S，确保紧急车辆通过交叉路口，然后，恢复现场，返回主程序。5、设计（研究）工作步骤(1) 整理相
17、关资料，了解题目。(2) 拟定几种可行的方案，并初步确定设计方案。(3) 硬件设计。包括电源电路、时钟电路、复位电路、接收电路、发射电路、LED显示电路、按键输入电路、交通等电路。(4) 软件设计及调试。包括交通灯主程序、显示部分程序、时钟和中断程序、延时服务程序。(5) 设计方案的仿真。利用proteus对设计方案进行仿真。(6) 解决仿真中遇到的问题。(7) 与硬件电路结合进行应用测试。(8) 绘制印制版图，整理资料、撰写论文。三、毕业设计（论文）工作进度安排1、46周： 针对原理及应用范围、主要技术难点等查阅资料，并确定 总体方案。2、78周： 确定关键部件的型号，并设计原理图。 3、910周：对设计的原理图进行仿真，验证设计的正确性。 4、1113周：绘制印制版图，完成硬件电路设计和调试。5、1415周：整理资料、撰写论文。指 导教 师意 见指导教师签字_ 年 月 日
