智能交通燈控制系統(tǒng)開題報告

1、本科畢業(yè)設計開題報告 題 目： 基于單片機的智能交通燈控制系統(tǒng)設計 專 題： 院 （系）： 電氣與信息工程學院 班 級： 自動化08-4 姓 名： 李鑫 學 號： 15 指導教師： 葉瑰昀 教師職稱： 副教授 黑龍江科技學院本科畢業(yè)設計開題報告 題 目基于單片機的智能交通燈控制系統(tǒng)設計來源自擬題目1、研究目的和意義自從1858年英國人，發(fā)明了原始的機械扳手交通燈之后，隨后的一百多年里，交通燈改變了交通路況，也在人們日常生活中占據(jù)了重要地位，隨著人們社會活動日益增加，經(jīng)濟發(fā)展，汽車數(shù)量急劇增加，城市道路日漸擁擠，交通燈更加顯示出了它的功能，使得交通得到有效管制，對于交通疏導，提高道路導

2、通能力，減少交通事故有顯著的效果。近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，電子器件也隨之廣泛應用，其中單片機也不斷深入人民的生活當中。本模擬交通燈系統(tǒng)利用單片機AT89C51作為核心元件，實現(xiàn)了通過信號燈對路面狀況的智能控制。從一定程度上解決了交通路口堵塞、車輛停車等待時間不合理、急車強通等問題。系統(tǒng)具有結構簡單、可靠性高、成本低、實時性好、安裝維護方便等優(yōu)點，有廣泛的應用前景。國內的交通燈一般設在十字路門，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈。加上一個倒計時的顯示計時器來控制行車。對于一般情況下的安全行車，車輛分流尚能發(fā)揮作用，但根據(jù)實際行車過程中出現(xiàn)的情況，還存在以下缺點：1兩車道的車輛輪流放行時間

3、相同且固定， 在十字路口，經(jīng)常一個車道為主干道，車輛較多，放行時間應該長些；另一車道為副干道，車輛較少，放行時間應該短些。2沒有考慮緊急車通過時，兩車道應采取的措施，臂如，消防車執(zhí)行緊急任務通過時，兩車道的車都應停止，讓緊急車通過。基于傳統(tǒng)交通燈控制系統(tǒng)設計過于死板，紅綠燈交替是間過于程式化的缺點，智能交通燈控制系統(tǒng)的設計就更顯示出了它的研究意義，它能根據(jù)道路交通擁護，交叉路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況。利用單片機控制技術提出了軟件和硬件設計方案，能夠實現(xiàn)道路的最大通行效率。2、國內外發(fā)展情況(文獻綜述) 在今天，紅綠燈安裝在各個道口上，已經(jīng)成為疏導交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術在19世紀就

4、已出現(xiàn)了。1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩色旋轉式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914年，電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。而中國最早的馬路交通燈卻是誕生于1928年的上海英租界。從最早的手牽皮帶到20世

5、紀50年代的電氣控制,從采用計算機控制到現(xiàn)代化的電子定時監(jiān)控，交通信號燈在科學化、自動化上不斷地更新、發(fā)展和完善。但是，隨著社會的不斷進步，傳統(tǒng)的交通燈的缺陷也日益出現(xiàn)，其中設計過于死板，達不到道路的最大通行效率是最明顯的問題，紅綠燈交替變換時間過于程式化。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們對各種交通車輛的需求量不斷增大，城市的交通擁護問題日益嚴重，目前，大部分城市的十字路口的交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過車輛流量的調查，利用傳統(tǒng)的方法設計好紅綠燈的延時，然而，實際上的車流量是不斷變化的，有的路口在不同的時間段車流量的大小甚至有很大的差異，所以說，統(tǒng)計的方法己不能適應迅速發(fā)展的交通現(xiàn)狀。3、研究

6、/設計的目標本設計的目的在于設計出一個具有實用價值、性價比較高的智能交通燈控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)性能較好，且穩(wěn)定性高，可實現(xiàn)十字路口城鄉(xiāng)交通自動控制和緊急情況下能夠手動切換信號燈讓特殊車輛優(yōu)先通行。設計一種以AT89C51單片機為核心芯片，并外加輸入和輸出電路，由四部分組成：車檢測電路，信號燈電路，時間顯示電路，緊急轉換開關。在此交通燈系統(tǒng)中設計出最佳的檢測車流量大小的硬件電路，并對其主要部分進行詳細分析，完成主電路和控制電路的設計，并對智能交通燈的運行過程中存在的問題進行分析，得到可行性方案。4、設計方案（研究/設計方法、理論分析、計算、實驗方法和步驟等）1、設計一個十字路口的交通燈控制電路，要求

7、南北方向和東西方向兩個交叉路口的車輛交替運行，兩個方向能根據(jù)車流量大小自動調節(jié)通行時間，車流量大，通行時間長，車流量小，通行時間短。 2、 每次綠燈變紅燈時,要求黃燈先亮5S,才能變換運行車輛。3、 東西方向、南北方向車道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時間都用數(shù)碼管顯示器進行顯示（采用倒計時的方法）。 4、考慮到特殊車輛情況，設置緊急轉換開頭。針對道路交通擁擠，交叉路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況。我準備利用單片機控制技術來設計。設計方案及兩點改進措施：1、根據(jù)各道路路口車流量的大小自動調節(jié)通行時間。2、考慮特殊車輛通行情況，設計緊急切換開關。由于AT89C51單片機自單帶有2計數(shù)器，6個中斷源

8、，能滿足系統(tǒng)的設計要求。用單片機設計不但設計簡單，而且成本低，用其設計的交通燈也滿足了要求，所以本文采用單片機設計交通燈，系統(tǒng)構圖如圖1所示：與上位機通訊電源 圖1系統(tǒng)結構框圖 根據(jù)設計任務和要求,可畫出該控制器的原理框圖, 為確保十字路口的交通安全，往往都采用交通燈自動控制系統(tǒng)來控制交通信號。其中紅燈（R）亮，表示禁止通行；黃燈（Y）亮表示暫停；綠燈（G）亮表示允許通行。1) 控制器的系統(tǒng)框圖如圖2所示。圖2 交通燈控制器系統(tǒng)框圖工作原理大家都明白，綠燈的放行時間與車輛通過數(shù)量不成正比。比如說20秒內每車道可以通過20輛車，40秒內每車道卻可以通過45輛車。因為這有一個起步的問題，還有一個黃

9、燈等待問題。也就是說，綠燈放行時間越長，單位時間通過車輛的數(shù)量就越多。我們來計算一下，每車道通行20秒內可以通過20輛車，一個紅綠燈循環(huán)是40秒(單交叉路口)，加上每次狀態(tài)轉換的黃燈5秒（一個循環(huán)要兩次轉換），即一個紅綠黃燈循環(huán)要50秒，即50秒內通行的車輛為40輛。通過一輛車的平均時間是1.25秒。如果每次車輛通行的時間改為40秒，40秒內每車道可以通過45輛，一個紅綠燈循環(huán)是80秒(單交叉路口)，加上每次狀態(tài)轉換的黃燈5秒（一個循環(huán)要兩次轉換），即一個紅綠黃燈循環(huán)要90秒，即90秒內通行的車輛為90輛。通過一輛車的平均時間只需1秒。顯然在車輛擁擠的情況下綠燈的通行時間越長，單位時間內通行的

10、車輛越多，可以有效緩解車輛擁堵問題。當然綠燈時間也不可能無限長，要考慮到讓另一路口的等待時間不能過長。人們總是希望在交通燈前等候的時間越短越好。所以筆者設定了綠燈通行時間的上限為40秒。在非擁擠時段綠燈的通行時間的下限為20秒，當交叉路口雙方車輛較少時通行時間設為20秒，這樣可以大大縮短車輛在紅燈面前的等待時間。當交叉路口雙方車輛較多時通行時間設為40秒。5、方案的可行性分析通過對智能交通燈控制系統(tǒng)的工作原理學習，在所學的單片機原理及接口技術、傳感器技術，自動控制原理，電力電子技術等課程的基礎上，對設計題目進行了詳細分析，將所要設計的交通燈系統(tǒng)分為車檢測電路，信號燈電路，時間顯示電路，緊急轉換

11、開關等幾個部分，并對每個小電路進行了可行性分析，因此該設計方案可行，能夠完成設計要求，達到預期目標。6、該設計的創(chuàng)新之處智能控制交通系統(tǒng)實現(xiàn)是目前研究的方向，也已經(jīng)取得不少成果，但傳統(tǒng)的定時交通燈控制仍然在一些地方廣泛應用，那是車流量不大，而且交通道路相對好的地方，傳統(tǒng)的定時交通燈控制還是起到了一定的作用。但隨著社會的高速發(fā)展，城市化日益完善，車的數(shù)量必然增多，給交通的壓力也增大，這時候，智能交通燈控制將會起到疏導交通，改善城市交通環(huán)境，推動城市化日益完善! 基于Proteus智能交通燈控制系統(tǒng)軟件設計上有兩個主要特點，一方面是本設計采用模糊控制方法實現(xiàn)交通的控制，由于模糊控制不需要建立被控對

12、象精確的數(shù)學模型，特別適用于隨機的復雜的城市交通控制，因此以多變少為例子，在通行時間方面控制設置為20s25s40s45s20s 為一個循環(huán)，根據(jù)車流量,合理分配了通行時間。另一方面，設計應急轉換開關，考慮緊急車通過時，譬如，急救車或消防車執(zhí)行緊急任務通過時，兩車道的車都應停止，讓緊急車通過。實驗測試結果證明用本系統(tǒng)PIC 單片機能完成交通燈控制過程,有效地疏導交通,提高了交通路口的通行能力. 該系統(tǒng)應用了單片機實現(xiàn)智能交通燈管制的控制系統(tǒng),以及該系統(tǒng)軟、硬件設計方法,實驗證明該系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟,能夠有效地疏導交通,提高交通路口的通行能力.7、設計產(chǎn)品的主要用途和應用領域 智能交通燈不僅保持了傳

13、統(tǒng)交通燈結構簡單，操作方便，運行可靠等特性，而且采用單片機控制，可根據(jù)車流量大小自行改變交通燈時間長短，以達到不同時期對道路交通燈的不同要求，還具有緊急控制開關，應對各種突發(fā)事件，制造成本降低，維護性和可靠性提高。因此，智能交通燈可以首先在全國一二級城市運用，憑借其優(yōu)良的性能，將來可以全國推廣，為中國道路安全及道路建設提供保障。8、時間進程第1周：開題第1-2周：收集相關資料第3周：閱讀資料，撰寫開題報告第4周：開題報告答辯 9、參考文獻1 陳大欽 電子技術基礎實驗 M.北京：高等教育出版社 20042 陳梓城 電子技術實訓 M.北京：機械工業(yè)出版社 20033 吳黎明 單片機原理及應用技術M

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16、gital position control of brushless DC motor with dead beat load torque observer.IEEE transaction on industrial electronics.1993 vol.40 512520 指導教師意見:教師簽字：年 月 日畢業(yè)設計領導小組意見: 組長簽字：年 月 日填表說明： 1、題目：為選定的題目，不要把專題寫入此項 2、專題：如果有專題，填此項，如果沒有專題不填此項；3、院（系）：按二級院系填寫（如資源與環(huán)境工程學院或外語系）4、指導教師：如果有兩個以上的教師指導，可填老師A/老師B（兩位老師必須都為講師以上職稱，否則只填具有講師以上職稱的老師）5、教師職稱：是指指導教師職稱，如果有兩個以上的教師指導，可填職稱A/職稱B，老師與職稱一定要對應上，前后順序不能顛倒；6、題目來源：可填教師科研、假想等，具體參考“畢業(yè)