基于单片机的模糊控制交通灯的设计Word下载.doc

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模糊交通控制器的研究和应用在现代交通控制领域中有着重要的地位和意义。

关键词：

模糊控制；

交通灯；

车辆计数传感器；

车流量

Abstract

Alongwiththeeconomicdevelopment,automobilequantitysharpgrowth,theurbanroadcrowdsdayafterday,thepoundingoftraffichasbecomeaninternationalquestion.Usuallyinthesituation,thestreet-trafficcontrollightscontrollerhastheflaw:

Whenthetrafficlaneallowstopassthevehicles,thetimesettingisthesameandisfixed,theintersectionpresentsthemaintrafficlanevehiclestobemanyfrequently,allowstopassthetimetobeshort,thestreamofvehiclesisunableinthescheduledtimetopass,butthevice-trafficlanevehiclesarefew,allowstopassthetimeobviouslylongandsoon.Therefore,thedesignreliable,safe,theconvenientmulti-purposetrafficlightcontrolsystemhastheenormousnecessity.

Hasthebigrandomnessandfortuitousnessinviewofthecurrentmunicipaltransportationsystem'

sincontrolledplant,introducedhasnotneededtoestablishtheprecisemathematicalmodelthefuzzycontrol.Obtainsvehicles'

howmanyaccordingtotheintersectionvehiclescountingsensor,determineseachgrouplipstick,thegreenlightextensionoftimebythefuzzycontroller.Hassolvedquestionswellandsoonvehiclesdelaywhichthetrafficflowimbalanced,doesnotstabilizebrings,sharpenedpath'

stravelingcapability.

Thetrafficsignalcontrolgenerallyestablishedthefixedtimetocontrolthetrafficlight,butthefuzzycontroltransportationwassummarizestrafficpolicetodirectthetraffictheexperience,realizedthereal-timecontroltrafficlightthroughthemonolithicintegratedcircuitwiththesoftware.Thefuzzycontrolhastheverygoodapplicationprospect,thefuzzycontrolisnotonlysuitableforthesmallscalelinearitysinglevariablesystem,moreovertolarge-scale,themisalignmentcomplicatedsystemexpandsgradually,thefuzzycontrolissuitablespeciallyfortheuncertaintycomplexobjectmodel.Thefuzzytransportationcontroller'

sresearchandtheapplicationhavetheimportantstatusandthesignificanceinthemoderntrafficcontroldomain.

Keyword:

Fuzzycontrol;

Trafficlight;

Vehiclescountingsensor;

Trafficflowmagnitude

目录

摘要 I

ABSTRACT II

1概述 2

1.1研究现状与发展前景 2

1.2研究意义和内容 3

2模糊控制器设计 3

2.1模糊控制理论简介 3

2.2模糊控制器的基本结构和组成 4

2.3模糊控制器的设计 6

2.3.1输入、输出及其模糊化 6

2.3.2模糊控制规则 7

2.3.3模糊控制矩阵计算 7

2.3.4模糊量精确化 8

3硬件系统设计 8

3.1总体方案设计 8

3.2单片机控制器的设计 9

3.3键盘与显示电路设计 12

3.4车辆计数传感器的选择 16

3.5红绿灯电路 18

4软件设计 19

4.1主程序设计 19

4.2T0中断程序设计 20

4.3键盘中断程序设计 21

4.4显示子程序设计 22

4.6车流量检测处理子程序设计 25

结论与展望 26

致谢 26

参考文献 27

附录一原理图 29

附录二外文文献原文及译文 30

附录三主要的参考文献及摘要 34

附录四主要源程序 36

39

1概述

1.1研究现状与发展前景

随着城市机动车辆的不断增加，十字路口车辆堵塞现象越来越严重，大部分城市仍然采用的定时控制十字路口的控制方法显然不再适用，所以新型的实时控制的交通系统应运而生，模糊控制理论在交通系统中得到了应用。

面向21世纪的智能化汽车的交通运输系统应使车、路高度智能化，使人、车、路三者合一，逐步实现汽车在公路上自动安全地运行。

为解决交通堵塞，交通事故的国际难题而发展起来的智能交通系统（ITS），是将先进的信息技术，数据通讯和传输技术、电子自动控制技术及计算机处理技术等有效地用于整个地面运输管理体系，全方位发挥作用的实时、准确、高效的公路综合管理系统。

智能交通系统（ITS，intelligenttransportsystem）是指人们将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术、传感器技术以及计算机处理技术等有效地综合运用于整个运输体系中，从而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输综合管理系统。

实施智能交通系统工程不仅能够提高交通的效益与效率，增强交通安全性，而且有利于合理利用土地与能源，甚至对于国民经济的持续发展与社会经济效益的全面提高都是至关重要的。

1.2研究意义和内容

单路口交通控制就是确定交叉路口红绿灯的信号配时，使通过交叉口的车辆延误尽可能小。

传统的控制一般是采用模型控制或预先人为地设定多套方案，实践表明这种方法的控制效果并不理想。

由于道路上的交通流具有较大的随机性和相当的复杂性，所实施的相位控制也应随交通流的不同而相应变化。

交通警察在实际的交通指挥中可以根据实际情况来控制交通，比如：

交警可以通过观察路口车辆数的多少来机动地控制各个路口的红绿灯时间。

如若东西方向的车流量大，则其放行时间长，南北方向这流量小，则其放行时间短。

近年来用模糊控制方法实现交通系统的控制，得到国内外学者的关注。

故本设计采用车辆计数传感器以及单片机为核心的硬件电路，总结交通警察指挥交通的经验，用软件来实现模糊控制，以解决城市交通管理问题，采用控制技术、计算机技术及人工智能相结合，进行实际交通畅通问题的研究。

2模糊控制器设计

2.1模糊控制理论简介

模糊数学诞生于1965年，它的创始人是美国的自动控制专家（L.A.Zadeh）教授，他首先提出了隶属度函数来描述模糊概念，并创立了模糊集合论，为模糊学奠定了基础。

由人作为控制器的控制系统是典型的智能控制系统，其中包含了人的高级智能活动。

模糊控制在一定程度上模仿了人的控制过程，其中包含了人的控制经验和知识。

它不需要有准确的控制对象模型。

因此它是一种智能控制的方法。

模糊控制方法既可以用于简单的控制对象，也可以用于复杂的过程。

模糊控制是模糊集合理论应用的一个重要方面。

1974年英国教授马丹尼（E.H.Mamdani）首先将模糊集合理论应用于加热器的控制，其后产生了许多应用例子。

包括交通路口的控制。

在模糊控制的应用方面，日本走在了前列。

日本在国内建立了专门的模糊控制研究所，日本仙台一条地铁的控制系统采用了模糊控制的方法取得了很好的效果。

日本还率先将模糊控制应用到了日常家电产品的控制，如照相机、吸尘器、洗衣机等，模糊控制的应用在日本已经相当普及[14]。

2.2模糊控制器的基本结构和组成

模糊控制器的基本结构见图2.1

模糊控制器的组成

模糊控制器主要有以下四部分组成

（1）模糊化

这部分的作用是将输入的精确量转换成模糊化量。

其中输入量包括外界的参考输入、系统的输出或状态等。

模糊化的具体过程如下：

知识库

模糊化

模糊推理

清晰化

被控对象

输入量e

输出量

图2.1模糊控制器的基本结构

i）首先对输入量进行处理以变成模糊控制器要求的输入量。

ii）将上述已经处理过的输入量进行尺度变换，使其变换到各自的论域范围。

iii）将已经变换到论域范围的输入量进行处理，使原先精确的输入量变成模糊量，并对相应的模糊集合来表示。

（2）知识库

知识库中包含了具体应