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泰山学院

毕业论文（设计）开题报告

题 目

基于单片机的交通灯控制系统设计

学 院 机械与工程学院 年 级 二零一一（3+2） 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 学 号

指导教师签字

学生签字 2012 年 12 月 5 日

题目来源 指导教师推荐? 自选□ 其它□ (选择时在方框内打√) 题目类别 基础研究□ 应用研究? 其它□(选择时在方框内打√) 一、国内外研究现状及发展趋势 当前世界广泛使用的最具代表性的城市道路交通信号控制系统有英国的TRANSYT与SCOOTS交通控制系统和澳大利亚的SCATS系统。在信号机的发展过程中，自适应理论一直受到各研究机构的欢迎，比如上面所说的SCOOTS与SCATS系统。最近几年，国外仍偏向于引进自适应理论来对交通控制系统进行研制，特别是美国有十几个大学或研制机构正在研制自适应交通信号控制系统，具有代表性的有美国亚利桑那大学研制的RHODES. 我国交通领域的发展起步比较晚，基本是从新中国建国之后，随着各方面的条件的成熟以及社会发展的要求，才建立及健全交通系统的。城市交通是一个高度综合而又复杂的问题，必须从政策，机构，体质，管理，收费价格，基础设施和投资各个方面同时入手解决。我国城市经济和社会的高速发展使得社会对交通的需求急剧增加，也对此提出了严峻的挑战。因此我国城市发展的规划，建设以及运行，在广泛借鉴和吸取国外先进经验的基础上应当建立并完善适合我国国情的城市交通系统。 二、课题设计内容 本课题对基于单片机的交通灯控制系统进行设计。以单片机为控制核心，设计并制作交通灯控制系统，用于十字路口的车辆及行人的交通管理。东西南北四个路口具有左拐、右拐、直行及行人4种通行指示灯，并分别用计时器显示路口通行转换剩余时间，在特种车辆如119、120通过路口时，系统可自动转为特种车辆放行，其他车辆禁止通行状态。 模拟交通信号灯的交替变换；最大限度的提高交通的顺畅交替运行；系统硬件设计与实现；节省能源消耗。 1.设计目的 模拟交通灯控制器就是使用单片机来控制一些LED 和数码管，模拟真实交通灯的功能。红、黄、绿交替闪亮，利用数码管倒计数显示间隔等，用于管理十字路口的车辆及行人交通，计时牌显示路口通行转换剩余时间等 2.基本功能 (1)利用单片机完成交通信号灯控制。 (2)该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口。 (3)在每个入口处设置红、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在禁行线外 (4)设置了左转和右转灯，左转绿灯可以左转；左转红灯左转停右转转和左转类似。 (5)设置紧急状态；当紧急按钮按下各方向全部变红灯。 3.设计方案 (1)设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向和东西方向两个交叉路口的车辆交替运行，两个方向能根据车流量大小自动调节通行时间，车流量大，通行时间长，车流量小，通行时间短。 (2) 每次绿灯变红灯时,要求黄灯先亮5S,才能变换运行车辆。 (3)东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用数码管显示器进行显示（采用倒计时的方法）。 (4)考虑到特殊车辆情况，设置紧急转换开关。 针对道路交通拥挤，交叉路口经常出现拥堵的情况。我准备利用单片机控制技术来设计。 4.设计方案及两点改进措施： （1）根据各道路路口车流量的大小自动调节通行时间。 （2）考虑特殊车辆通行情况，设计紧急切换开关。 由于AT89C51单片机自单带有2计数器，6个中断源，能满足系统的设计要求。用单片机设计不但设计简单，而且成本低，用其设计的交通灯也满足了要求，所以本文采用单片机设计交通灯。 5.采用的研究手段和方法 本系统采用AT89S5x系列单片机和可编程并行I／Ｏ接口芯片为中心件来设计交通灯控制器，进行交通灯路口的管理。它用简单的硬件电路模拟交通灯信号灯的交替变换，实现红绿灯循环点亮。用LED数码管作为倒计时指示，通行指示灯采用发光二极管，LED显示动态扫描，以节省端口，特殊紧急车辆通行采用实时中断完成。 本次设计中车流量较大时可通过控制结果来改变十字路口的各个方向的通车时间，使交通更顺畅，减少堵塞。自动调整红绿灯时间，实是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的顺畅交替运行，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。 6.该设计的创新之处 智能控制交通系统实现是目前研究的方向，也已经取得不少成果，但传统的定时交通灯控制仍然在一些地方广泛应用，那是车流量不大，而且交通道路相对好的地方，传统的定时交通灯控制还是起到了一定的作用。但随着社会的高速发展，城市化日益完善，车的数量必然增多，给交通的压力也增大，这时候，智能交通灯控制将会起到疏导交通，改善城市交通环境，推动城市化日益完善! 智能交通灯控制系统软件设计上有两个主要特点，一方面是本设计采用模糊控制方法实现交通的控制，由于模糊控制不需要建立被控对象精确的数学模型，特别适用于随机的、复杂的城市交通控制，因此以多变少为例子，在通行时间方面控制设置为20s→25s→40s→45s→20s 为一个循环，根据车流量,合理分配了通行时间。另一方面，设计应急转换开关，考虑紧急车通过时，譬如，急救车或消防车执行紧急任务通过时，两车道的车都应停止，让紧急车通过。实验测试结果证明用本系统PIC 单片机能完成交通灯控制过程,有效地疏导交通,提高了交通路口的通行能力。 该系统应用了单片机实现智能交通灯管制的控制系统,以及该系统软、硬件设计方法,实验证明该系统简单、经济,能够有效地疏导交通,提高交通路口的通行能力。 三、进度安排 序号 起止日期 2012年11月20日—— 1 2012年12月16日 根据设计任务书查询与阅完成文献查阅，明确交2012年12月21日—— 课题分阶段的献。 进度计2013年04月01日—— 划 3 2013年04月10日 技术方案。 按照方案进行毕业设计，2013年04月11日—— 4 2013年04月24日 灯控制软件的理论分析、软硬件制作与调试等 5 2013年04月23日—— 整理资料完成论文初稿 论文初稿 运用设计软件进行对交通完成各功能设计 案 由对交通灯的控制，给出完成课题设计技术方2 2012年03月29日 的文献资料，分块整理文以及方法步骤 读对交通灯控制系统设计通灯控制的设计思路资料收集 写出开题报告 工作内容 阶段成果 2013年04月30日 2013年05月01日—— 6 2013年05月30日 进 前期设计的进一步分析改论文定稿 四、参考文献 [1] 王幸之.AT89系列单片机原理与接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004. [2] 李忠国.单片机应用技能实训[M].北京：人民邮电出版社，2006. [3] 先锋工作室.单片机程序设计实例[M].北京：清华大学出版社，2003. [4] 李朝青.单片机原理及接口技术（修订版）[M].北京：北京航空航天大学出版社，1998. [5] 余永权.世界流行单片机技术手册——美国系列[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004. [6] 李广弟.单片机基础[M].北京：北京航空航天大学出版社，1992. [7] 张毅刚.单片机原理及接口技术[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1990. [8] 潘永雄.电子线路CAD实用教程[M].西安：西安电子科技大学出版社，2004. [9] 何立民.单片机应用技术大全[M].北京：北京航空航天大学出版社，1994. [10] 楼然苗.单片机课程设计指导[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007. [11] 谭浩强.单片机课程设计[M].北京：清华大学出版社，1989. [12] 陈大钦.电子技术基础实验[M].北京：高等教育出版社 ,2004. [13] 陈梓城.电子技术实训[M].北京：机械工业出版社 ,2003. [14] 吴黎明.单片机原理及应用技术[M].北京：科学出版社 ,2003. [15] 李学海.标准80C51单片机基础教程[M].北京：北京航空航天大学出版社, 2006. [16] 刘乐善.微型计算机接口技术及应用[M].北京：华中科技大学出版社 ,2004. [17] 陈炳权，曾庆六.EDA技术实用教程[M].北京：湘潭大学出版社 ,2010. [18] 李伯成.基于MCS-51单片机的嵌入式系统的设计[M].北京：电子工业出版社，2004. [19] 吴洪潭，肖艳萍，赵伟国.单片机原理及应用系统设计[M].北京：国防工业出版社，2005. [20] 吴黎明，王桂棠，洪添胜，等.单片机原理及应用技术[M].北京：科学出版社,2005. [21] 韩克，柳秀山，等.电子技能与E D A 技术[M].广州: 暨南大学出版社,2004. [22] 周润景，张丽娜.基于P R O T E U S 的电路及单片机系统设计与仿真[M].北京: