基于单片机的智能交通灯控制系统的设计(1).doc

上海交通大学 学 号 专 业 （班 级） 基于单片机的智能交通灯控制系统的设计 目 录 第一章 绪论 3 1.1 交通灯控制系统的研究现状 3 1.2基于单片机的智能交通灯控制系统设计的意义 2 第二章 智能交通灯控制系统的相关设计 4 2.1 智能交通灯控制系统规划 4 2.2 智能交通灯控制系统设计原理 4 2.3智能交通灯控制系统设计实现的功能 5 第三章 智能交通灯控制系统的硬件设计 6 3.1 AT89S51单片机简介 6 3.1.1 AT89S51单片机的主要性能参数 6 3.1.2 AT89S51芯片内部结构简介 6 3.1.3 主要引脚功能 7 3.2 控制器的原理框图 9 3.3 各模块控制电路 11 3.3.1、车检测电路 11 3.3.2 信号灯电路 13 3.3.3 时间显示电路 13 3.3.4 紧急转换电路 15 第四章 智能交通灯控制系统的软件设计 18 4.1交通灯的软件设计流程图 18 4.2 控制器的软件设计 18 4.2.1 每秒钟的设定 19 4.2.2 1秒的方法 19 4.2.3 软件延时 20 第五章 系统分析及改进措施 21 参考文献 22 第一章 绪论 1.1 交通灯控制系统的研究现状 在今天，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。 但这一技术在19世纪就已出现了。 1858年，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。它由 红绿两色旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示"停止"，绿色表示"注意"。1869年1月2日 ，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。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，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表 示"停止"，绿灯亮表示"通行"。而中国最早的马路交通灯却是诞生于1928年的上海英租 界。从最早的手牵皮带到20世纪50年代的电气控制,从采用计算机控制到现代化的电子定 时监控，交通信号灯在科学化、自动化上不断地更新、发展和完善。但是，随着社会的 不断进步，传统的交通灯的缺陷也日益出现，其中设计过于死板，达不到道路的最大通 行效率是最明显的问题，红绿灯交替变换时间过于程式化。 随着我国经济的高速发展，人们对各种交通车辆的需求量不断增大，城市的交通拥护 问题日益严重，目前，大部分城市的十字路口的交通控制灯，通常的做法是：事先经过 车辆流量的调查，利用传统的方法设计好红绿灯的延时，然而，实际上的车流量是不断 变化的，有的路口在不同的时间段车流量的大小甚至有很大的差异，所以说，统计的方 法己不能适应迅速发展的交通现状。 1.2基于单片机的智能交通灯控制系统设计的意义 国内的交通灯一般设在十字路门，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯。加上 一个倒计时的显示计时器来控制行车。对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥 作用，但根据实际行车过程中出现的情况，还存在以下缺点：1．两车道的车辆轮流放行 时间相同且固定， 在十字路口，经常一个车道为主干道，车辆较多，放行时间应该长些；另一车道为副干 道，车辆较少，放行时间应该短些。2．没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施， 臂如，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。 基于传统交通灯控制系统设计过于死板，红绿灯交替是间过于程式化的缺点，智能交 通灯控制系统的设计就更显示出了它的研究意义，它能根据道路交通拥护，交叉路口经 常出现拥堵的情况。利用单片机控制技术．提出了软件和硬件设计方案，能够实现道路 的最大通行效率。 第二章 智能交通灯控制系统的相关设计 2.1 智能交通灯控制系统规划 我们将系统设计成可分离单独工作的主控制机与客户端的形式，但是和传统的C/S模 式不一样的是，每个终端机可以脱离主控制机而独立工作。即使主控制机停止工作，或 者由于某种原因不能正常工作，各终端机也可以照常稳定的工作。各个终端机负责管理 路口的多个信号灯。为了方便我们称主控制机为主系统，各个终端机称为子系统。控制 系统的总框图如图2-1示 ……… …… 图 2-1 总框图 2.2 智能交通灯控制系统设计原理 本设计中车辆检测电路中用到了模糊控制原理，模糊控制原理简单的说即是亦此亦彼 的模糊逻辑， 模糊逻辑不是二者逻辑——非此即彼的推理，它也不是传统意义的多值逻辑，而是在承认 事物隶属真值中间过渡性的同时，还认为事物在形态和类属方面具有亦此亦彼性。模棱 两可性——模糊性。正因如此，模糊计算可以处理不精确的模糊输入信息，可以有效降低 感官灵敏度和精确度的要求，而且所需要存储空 《基于单片机的智能交通灯控制系统的设计》 交通灯控制系统是现代城市交通的重要组成部分，其历史可追溯至19世纪的燃气信号灯。随着社会的发展，交通需求的增长，传统固定时间模式的交通灯已无法满足实时变化的交通流量需求。基于单片机的智能交通灯控制系统应运而生，旨在提高道路通行效率，解决交通拥堵问题。 该系统设计的核心在于其智能化，能够根据实际车流状况动态调整红绿灯的切换时间。系统规划采用主控制机与客户端分离的模式，确保即使主系统故障，子系统也能独立工作。其中，模糊控制原理的应用使得车辆检测更为精确，可以根据路况灵活调整信号灯的控制策略。 硬件设计部分，选用AT89S51单片机作为核心控制器，这是一款具有高性能的8位微处理器，具备丰富的I/O端口和内存资源。单片机的内部结构包括CPU、程序存储器、数据存储器、定时/计数器等单元，主要引脚功能包括电源、时钟、复位、输入输出等。系统还包括车辆检测电路、信号灯驱动电路、时间显示电路以及紧急状态下的转换电路。 软件设计方面，交通灯的控制流程涉及每秒计时、1秒间隔的精确控制和软件延时等关键技术。通过对单片机编程，实现对信号灯的精确控制，以达到高效调度交通的目的。 在系统分析和改进措施章节，可能会讨论系统的实时性、可靠性和扩展性，以及针对不同交通状况和紧急情况的应对策略。通过持续优化，智能交通灯控制系统可以更好地适应城市交通需求，提升道路安全性，减轻交通压力。 基于单片机的智能交通灯控制系统是现代交通管理的一大创新，通过集成硬件和软件技术，实现了交通控制的智能化和灵活性，为城市交通的高效运行提供了有力保障。未来，随着物联网和人工智能技术的进一步发展，智能交通灯控制系统将会更加智能，为我们的出行带来更大的便利。