基于单片机的交通灯控制Word格式文档下载.docx

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专业：

完成日期：

机电工程学院

机械设计制造及其自动化

2016年5月14日

摘要

交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。

交通信号灯的出现，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。

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。

本文针对BRT优先通行的交通信号控制系统进行了分析和研究，设计出了具有优先通行的交通信号控制方案。

该系统除基本的交通灯功能外，还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理及手动控制等功能。

本文以AT89C51单片机为主控制器，并且采用LED七段数码管显示路口通行的倒计时，采用C51编程，实现了LED数码管显示、中断程序延时、手动控制等过程。

经过整机调试，能够较好的实现BRT优先通行的十字路口交通灯的模拟。

系统稳定可靠，同时系统内集成芯片运用，系统不会因为死机而停止工作。

关键字：

单片机交通灯模拟BRT

Abstract

ThetrafficisveryimportantinPeople'

sDailylife,withtheincreasingofpeople'

ssocialactivities;

itisreflectingincisivelyandvividly.Trafficlightsappear,toeffectivelycontrolthetraffic,thetrafficflow,improveroadtrafficcapacity,reducethenumberoftrafficaccidentshaveobviouseffect.Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,SCMapplicationsaredeepening,drivetraditionalcontroltesttechnologyisincreasinglyupdateatthesametime.

BRTpriorityoftrafficsignalcontrolsystem,thispaperhascarriedontheanalysisandresearch,designedthetrafficsignalcontrolschemewithpriority.Inadditiontothebasicfunctionoftrafficlights,thesystemalsohasacountdown,timesetting,emergencytreatmentandmanualcontrol,andotherfunctions.BasedonAT89C51asthemaincontrollerandUSEStheLEDseven-segmentdigitaltubedisplayintersectiontrafficcountdown,usingC51programming,hasrealizedtheLEDdigitaltubedisplay,interruptprogramdelayprocess,manualcontrol,etc.Aftermachinecommissioning,canbetterrealizethesimulationoftheBRTpriorityintersectiontrafficlights.Systemisstableandreliable,andsystemintegrationchipisapplied,thesystemwillnotstopworkingbecauseofthecrash.

Keywords：

Singlechipmicrocomputer;

Thetrafficlight;

Simulation;

BusRapidTransit

第1章课题研究目的意义及现状

1.1研究目的和意义

1.1.1研究目的

随着我国交通事业的迅速发展，各种机动车数量急剧增加，使得城市道路日渐拥挤，在不同规模的城市中均出现了城市超负荷运行的情况。

因此，提高城市路网的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫。

虽然各城市已在路口安装了交通灯控制系统，这些信号系统取得了较好的效果，但是随着社会、经济的迅速发展，现存的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。

因此本文着重对常见十字路口进行仿真以及对含有BRT通行路段的交通灯优先通行方案进行研究。

1.1.2研究意义

随着经济发展，城市机动车数量急剧增加，城市道路日渐拥挤，许多中小型城市到特大型城市均出现了交通超负荷运行的情况，因此，我国各城市均发展公共交通方式来解决城市交通问题，随着交通量的快速增长和城市基础设施建设的滞后，极易造成交通拥堵，车速缓慢，公共交通服务质量下降，尤其是上下班高峰时间，公交车上乘客密度高达每平方米挤站10—12人，即使如此拥挤还有很多人一时上不了车，公共交通并没有发挥预期的效果。

人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断增加，人多车多道路拥堵的交通情况越来越明显，我国是13亿多人口的大国，截止2015年底，全国机动车保有量达2.79亿辆，其中汽车1.72亿辆，而全国公路通车总里程达457万公里，高速公路里程突破12万公里，农村公路里程突破397万公里。

静态比例为：

人均车辆0.21辆，而人均道路只有0.003515公里；

每辆均占有量约为0.016公里，且其中97.4%的道路属于机动车与非机动车和行人混杂。

虽然车辆的增加反映了国家综合国力的提升，但也给人民带来了其他的一些负面影响。

今后几年机动车的数量还将急剧增加，道路的超负荷承载致使交通事故数量逐年增加，在一个交通十字路口，如果还是像以前一样单纯的一种信号灯和交通警察的协调来维持交通是不够的。

根据统计每年因为交通事故死亡的人数占所有事故死亡人数的85%。

而这个比例还在不断增加。

如果将每个交通十字路口的多余交通警察撤回，安排在不利于管理和事故率高的地方，不但可以大大降低交通事故的发生率，而且可以节省大量的人力物力财力。

因此，基于新型规则的可编程交通控制系统可以实现对车辆、行人的控制，使得交通便于管理。

所以，采用单片机自动控制交通灯对于缓解城市交通压力和提升人民生活质量具有重要意义。

1.2国内外研究现状

1.2.1国内研究现状

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[1]。

20世纪80年代以来，我国一方面进行与改善城市市中心交通为核心的UTSM（urbantrafficsystemmanage）技术研究；

另一方面采取引进与开发相结合的方针，建立了一些城市道路交通控制系统[2]。

以北京、上海为代表的大城市，交通控制系统主要是简易单点信号机、SCOOT系统、TRANSYT系统和SCATS系统其中几个相结合使用，而国内中小城市，交通控制系统主要还是使用国产的简易单点信号机和集中协调式信号机。

这些信号系统虽然取得了较好的效果，但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，建设和运行应当在广泛借鉴和吸取国外先进经验的基础上建立并完善适合我国国情的城市交通系统。

1.2.2国外研究现状

当前世界广泛使用的最具代表性却有实施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[3]。

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[4]。

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[5]。

1.2.3交通控制中存在的问题

我国借鉴国外城市交通管理的先进经验，强调建立城市交通管理体制的重要性，提出加强城市交通研究的交通规划，建立稳定的交通基础设施建设的资金出道，实行公交优先政策[6]，建立先进的交通信息系统等对策[7]。

近几年，国家虽不断加大城市道路建设的力度，但仍赶不上车辆的增长速度，且与发达国家相比，差距仍很大。

出租车以及公交的发展运营情况并不尽如人意，虽然车辆和线路长度增长[8]，但运营速度成了瓶颈，新增的运输方式被运输效率低下所抵消[9]。

交通管理水平还有待提高，随着交通需求越来越旺盛，而我国中小城市交通管理和交通安全的现代化设施滞后。

虽然我国在车辆，道路和交通管理系统，城市交通信号控制系统和城市交通管制中应用人工智能技术，但是在信息采集等方面都与发达国家有存在很大差距。

近几年，虽然有部分城市研究和引进一些国外先进的交通信号管理系统，但是由于交通管理设施不足等原因，我国交通事故率居高不下[10]。

城市车流行驶速度逐年下降，目前不少城市交通运量年年增长，但运输速度普遍下降，这都源于交通通行不佳。

1.3本章小节

本章主要研究了交通灯对于交通控制的意义，详细说明了交通灯的研究在国内外的发展现状以及现存的问题，并提出了基于单片机的交通灯控制系统的研究在接下来的章节中将对常见十字路口的交通灯控制进行研究以及对含有BRT通行路段如何实现BRT优先通行进行研究。

第2章设计要求及模块方案

2.1设计要求

1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求东西方向（主干道）车道和南北方向（从干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，时间可设置修改。

2、在绿灯转为红灯时，要求黄灯闪烁，才能变换运行车道

3、黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。

4、紧急情况发生，如消防车、救护车等紧急车辆通过时，要求四个路口同时加亮黄灯闪烁，并且倒计时显示装置关闭，四个路口的信号灯全部变成红灯。

5、当BRT车辆到达时具有优先通行权利，四个路口加亮黄灯进行闪烁，倒计时显示装置关闭，只允许东西或南北方向车辆通行。

2.2通行方案

设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一个方向进行禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。

如图2-1所示

图2-1十字路口示意图

1、正常时交通灯控制

（1）初始状态东西南北全为红灯

（2）东西绿灯、南北红灯

（3）东西绿灯、南北红灯转黄灯闪烁（4）南北绿灯、东西红灯

（5）南北绿灯、东西红灯转黄灯闪烁（6）转

（2）

2、有急救车通过时：

两个方向的交通灯全为红，急救车通过后恢复正常。

3、当东西或南北方向车流量大时，四个路口同时加亮黄灯进行闪烁，并且倒计时显示装置关闭，黄灯闪烁5秒后，只允许东西或南北方向车辆通行。

下面我们可以用图表表示通行状态和行止状态的关系如下:

表2-1交通状态及红绿灯状态

状态2

状态3

状态4

状态5

东西向

通行

等待转换

禁止

南北