智能交通灯 毕业设计.docx
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智能交通灯毕业设计
毕业设计（论文）任务书
专业楼宇智能化工程技术
一、课题名称：
智能交通灯
二、主要技术指标：
1、安装摄像监控技术、超速报警和闯红灯自动报警系统
2、人行道LED显示灯显示走动人型和停止人型
3、主红外监控系统，超声波监控系统等传送技术
4、报警打印系统，把报警地点打印出来，进行紧急监控
5、正常修改系统，操作简单、扩展功能强
三、工作内容和要求：
本系统采用了西门子plc编程系统，传感器应用技术，摄像机技术和LED显示技术实现了智能控制交通信号灯。
实现自动报警功能（闯红灯报警、超速报警系统和摄像监控），车、人正常通过功能，且操作简单、扩展功能强。
为现在交通提供了极大的方便，减少交通事故打下了良好的基础。
四、主要参考文献：
_1陈立定等编.电气控制与可编程控制器.广州：
华南理工大学出版社，2001
2廖常初编著.可编程序控制器应用技术（第三版）.重庆：
重庆大学出版社，2000
3廖常初编著.PLC编程及应用.北京：
机械工业出版社，2002.9
4王永华等编.现代电气控制及PLC应用技术.北京：
北京航空航天大学出版社，2003.9
5黄云龙等编.可编程控制器教程.北京：
科学出版社，2003.8
6袁任光编著.可编程序控制器选用手册.北京：
机械工业出版社，2002.7
7袁任光编著.交流变频调速器选用手册.广州：
广东科技出版社，2002.9
8陈宇编.可编程序控制器基础及编程技巧.广州：
华南理工大学出版社.
9钟肇新、彭侃编译.可编程序控制器原理及应用（第二版）.广州：
华南理工大学出版社，1997
10陆宝春等编.电气与可编程序控制器技术.南京：
南京理工大学出版社，2000
11廖常初编.可编程序控制器应用技术.重庆：
重庆大学出版社，1996
12陈绍华编.机械设备电气控制.广州：
华南理工大学出版社.
13方承远编.工厂电气控制技术.北京：
机械工业出版社，2002
14方佩敏编.新编传感器原理.应用.电路详解.北京：
电子工业出版社，1995.6
15吴安顺等编著.最新实用交流调速系统.北京：
机械工业出版社，1999.8
16赵负图主编.光电检测控制电路手册.北京：
化学工业出版社，2003.1
17赵丁选主编.光机电一体化设计使用手册（上、下册）.北京：
化学工业出版社，2003.5
18李科杰.新编传感器技术手册.北京：
国防科技出版社，2002
19全仲余主编.机床电器产品使用维修手册.北京：
机械工业出版社，1997.5
20汪晓光等编著.可编程控制器原理及应用（上册）.北京：
机械工业出版社，2000.10
学生（签名）2010年5月7日
指导教师（签名）2010年5月10日
教研室主任（签名）2010年5月10日
系主任（签名）2010年5月12日
毕业设计（论文）开题报告
设计（论文）题目
智能交通灯
一、选题的背景和意义：
近年来随着科技的飞速发展，plc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。
在实时检测和自动控制的plc应用系统中，plc往往作为一个核心部件来使用，仅plc方面知识是不够的，还应根据基体结构软硬件结合，加以完善。
十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。
那么靠什么来实现这井然秩序呢？
靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。
交通信号灯的控制方式很多。
本系统采用s7-300plc编程，南北、东西通畅，闯红灯报警功能。
本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。
二、课题研究的主要内容：
1、安装摄像监控技术、超速报警和闯红灯自动报警系统
2、人行道LED显示灯显示走动人型和停止人型
3、主红外监控系统，超声波监控系统等传送技术
4、报警打印系统，把报警地点打印出来，进行紧急监控
5、正常修改系统，操作简单、扩展功能强
6、闯红灯自动报警和录像功能。
7、南北方向10秒绿灯、2秒绿灯闪烁、2秒黄灯亮；东西方向14秒红灯。
8、东西方向10秒绿灯、2秒绿灯闪烁、2秒黄灯亮；南北方向14秒红灯。
9、南北方向10秒绿灯、4秒绿灯闪烁的同时人行道10秒绿灯，4秒绿灯闪烁，14秒红灯。
10、东北方向10秒绿灯、4秒绿灯闪烁的同时人行道10秒绿灯，4秒绿灯闪烁，14秒红灯。
11、通过plc、传感器来控制LED显示灯和摄像机。
12、超速自我报警系统
三、主要研究（设计）方法论述：
1、通过各种图书更加详细的了解视plc的原理和流程
2、上网搜索有关plc、LED显示灯的资料
3、实际调查、亲身体验，去马路边观察交通灯
4、请教指导老师，讨教plc与LED显示灯怎样控制
5、动手在实验室里完成plc的编程
6、与指导老师讨论，提出改进方案，以及不足点
7、与同学进行交流，相互讨论
四、设计（论文）进度安排：
时间（迄止日期）
工作内容
2010.5.18～2010.5.24
完成选题工作
2010.5.24～2010.5.28
收集资料查阅工作，到实验室进行编程
2010.5.28～2010.5.30
提交开题报告
2010.6.1～2010.6.1
完成并提交初稿
2010.6.1～2010.6.8
论文第一次修改
2010.6.8～2010.6.12
论文第二次修改
2010.6.12～2010.6.15
论文第三次修改
2010.6.16～2010.6.18
论文第四次修改
五、指导教师意见：
指导教师签名：
2010年5月10日
六、系部意见：
系主任签名：
2010年5月11日
智能交通灯
目录
摘要
Abstract
第1章前言
第2章智能交通灯的做题意义和选材背景
1、传统交通灯的简介
2、Plc的发展历程
3、LED显示器件发展历程及应用趋势概述
第3章十字路口智能交通灯软件设计
1、设计要求
2、十字路口交通灯设计程序
第4章十字路口智能交通灯硬件设计
1、LED显示灯
2、红绿灯工作参考流程图
第5章实验步骤
第6章难点分析
第7章结束语
感谢信
参考文献
摘要
随着社会经济的发展,城市交通问题越来越引起人们的关注.人、车、路三者关系的和谐,已成为交通治理部分须要解决的主要问题之一.城市交通节制系统是用于城市交通数据监测、交通讯号灯把持与交通劝导的盘算机综合治理体系,它是现代城市交通监控指挥体系中最主要的组成部分.
随着城市灵活车量的不断增添,很多大城市如北京、上海、南京等呈现了交通超负荷运行的情形,因此,自80年代后期,这些城市纷纭修建城市高速道路,在高速途径建设完成的初期,它们也曾有效地改良了交通状态.然而,随着交通量的快速增加和缺少对高速道路的系统研讨和掌握,高速道路没有充足施展出预期的作用.而城市高速道路在结构上的特色,也决议了城市高速途径的交通状态必定受高速道路与普通途径耦合处交通状态的制约.所以,如何采取适合的控制方式,最大限度应用好消耗巨资修建的城市高速道路,缓解主干道与匝道、城区同周边地域的交通拥堵状况,越来越成为交通运输治理和城市计划部分亟待解决的重要问题.为此,笔者进行了深刻的研讨,本文就城乡交通灯模仿控制系统的电路原理、设计盘算和试验调试等问题来进行具体剖析讨论.
实现路-------通灯体系的节制方式很多,可以用尺度逻辑器件、可编程序把持器PLC、单片机等计划来实现.其中用尺度逻辑器件来实现电路在很大水平上要受到逻辑器件如门电路等的影响,调试工作极为不易,而笔者对单片机应用来进行系统的设计开发也不是很熟习,因此,终极我选择了用可编程的掌握器PLC来实现系统功效的设计,完本钱次课设的标题.
关键词:
PLC交通灯程序报告设计
Abstract
Alongwiththedevelopmentofthesocietyeconomy,thecitytransportationproblemcausespeople'sconcernmoreandmore.Thecoordinationoftheperson,car,theroadthreesrelation,havebecomeoneoftheimportantproblemsthatthetransportationmanagementsectiondemandresolve.Thecitytransportationcontrolsystemisthecalculatorthatusedsforthecitytransportationdatamonitor,thetransportationsignalbeaconcontrolandtransportationtoappeasecomprehensivemanagementsystem,itisinthemoderncitytransportationsupervisionconductorsystemtoconstitutepartmostimportantly.Carryoutthecontrolmethodofthestreetcornertransportationlightsystemalotof,cancarryoutwiththestandardlogicsparepart,programmableprefacecontrollerPLC,singleslicemachineetc.project.Carriesouttheinfluencethattheelectriccircuitwantstobesubjectedtothelogicsparepart,suchasdoor,electriccircuittoalargeextentetc.withthestandardlogicsparepartamongthem,adjusttotryaworkextremelynoteasy,andwritertosingleslicetheluckuseisnotveryeithertoacquaintwithtothedesigndevelopmentofcarryonthesystem,therefore,theendwriterchoosestouseprogrammablecontrollerPLCtocarryoutthedesignofthesystemfunction,completionoriginallytimethelessonestablishoftopic.
Keyword:
ThePLCtransportationlightprocedurereportdesign
第1章前言
本毕业设计说明书是按常州信息职业技术学院电子与电气工程系2008年毕业设计要求，经小组共同研究，老师精心指导下，由个人独立编写的。
本书属电气设计课题。
这不是普通常见型交通灯，具有一定的难度和挑战性。
但在老师的指导下和查阅大量相关资料，我确定出了这套交通灯的结构，采用plc和LED显示灯的结合。
在设计过程中，我们首先熟悉了plc原理、LED设备、LED工艺、PLC设计与LED显示灯制造，并重组和筛选由用资料，以通俗易懂的文字，加上图形表达，系统地阐述了本套模具所有的信息。
令读者便于理解和接受。
第2章智能交通灯的做题意义和选材背景
近年来随着科技的飞速发展，plc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。
在实时检测和自动控制的plc应用系统中，plc往往作为一个核心部件来使用，仅plc方面知识是不够的，还应根据基体结构软硬件结合，加以完善。
十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。
那么靠什么来实现这井然秩序呢？
靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。
交通信号灯的控制方式很多。
本系统采用s7-300plc编程，南北、东西通畅，闯红灯报警功能。
本系统实用性强、操作简单、扩展功能强
能的交通信号灯指挥着人和各种车辆的安全运行,实现红、黄、绿灯的自动指挥是城乡交通管理现代化的重要课题.在城乡街道的十字交叉路口,为了保证交通秩序和行人安全,一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯,其中红灯亮,表示该条道路禁止通行;黄灯亮,表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行;绿灯亮,表示该条道路允许通行.交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口城乡交通管理自动化.
本文为了实现交通道路的管理,力求交通管理先进性、科学化.分析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,实验证明该系统实现简单、经济,能够有效地疏导交通,提高交通路口的通行能力.
1、传统交通灯的简介
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气为光源的红，蓝二色的机械版手式信号灯，用以指挥马车通行。
这厮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论会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。
它由红绿二以旋转式方式玻璃提灯组成，红灯表示“停止”，绿灯表示“注意”。
1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，被取消。
1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。
这种红绿黄三色圆形的投影器组成，安装在纽约市C5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1923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，只用了一百年不到的时间，发生了飞跃的发展。
1、Plc的发展历程
可编程序控制器的英文为Programmable Controller，在二十实际七十至八十年代一直简称为PC。
由于到90年代，个人计算机发展起来，也简称为PC；加之可编程序的概念所涵盖的范围太大，所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller），为了方便，仍简称PLC为可编程序控制器。
有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS可编程序控制系统，强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。
PLC的发展和市场情况
1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一土改可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。
随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。
在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作；另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制；以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的——离散量的数据采集监视。
由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。
在多年的生产实践中，逐渐形成了PLC、DCS与IPC三足鼎立之势，如表1，还有其它的单回路智能式调节器等在市场上占有一定的百分比。
在八十年代至九十年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。
由于 PLC人机联系处理模拟能力和网络方面功能的进步，挤占了一部分DCS的市场（过程控制）并逐渐垄断了污水处理等行业，但是由于工业PC（IPC）的出现，特别是近年来现场总线技术的发展，IPC和FCS也挤占了一部分PLC市场，所以近年来PLC增长速度总的说是渐缓。
目前全世界有200多厂家生产 300多品种PLC产品，主要应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。
国内PLC生产厂约三十家，但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产，因此可以说PLC在我国未形成制造产业。
作为原理、技术和工艺均无尖端技术难度的产品，只要努力，是能形成制造产业的。
在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30亿人民币，应用的行业也很广。
但是与其它国家相比，在机械加工及生产线方面的应用，还需要加大投入。
我国市场上流行的有如下几家PLC产品：
施耐德公司，包括早期天津仪表厂引进莫迪康公司的产品，目前有Quantum、Premium、Momentum等产品；
罗克韦尔公司（包括AB公司）PLC产品，目前有SLC、Micro Logix、Control Logix等产品；
西门子公司的产品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列产品；
GE公司的产品；日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品。
PLC的市场的潜力是巨大的，不仅在我国，即使在工业发达的日本也有调查表明，PLC配套的机电一体化产品的比例占42%，采用继电器、接触器控制尚有24%。
所以说，需要应用PLC的场合还很多，在我国就更是如此了。
从技术创新的角度看，我国大中型企业还要大力发展CIMS，在机械制造厂要形成FMS柔性制造系统，PLC是基础，所以PLC市场是广阔的。
PLC具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，这是它能持久的占有市场的根本原因，我们下面重点阐述几个问题，并研究其发展趋势。
2、LED显示器件发展历程及应用趋势概述
转会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。
它由红绿二以螺新型LED显示器件有功耗低、亮度高、寿命长、尺寸小等优点，本文从LED显示器件的发展简史开始，探讨了表面贴装LED、汽车应用中的LED和照明用LED的发展趋势，对于从事显示器件开发的中国工程师有一定参考价值。
全球第一款商用化发光二极管（LED）是在1965年用锗材料作成的，其单价为45美元。
随后不久Monsanto和惠普公司也推出了用GaAsP材料制作的商用化LED。
这些早期的红色LED每瓦大约能提供0.1流明（lumens）的输出光通量，比一般的60至100瓦白炽灯的15流明要低上100倍。
1968年，LED的研发取得了突破性进展，利用氮掺杂工艺使GaAsP器件的效率达到了1流明/瓦，并且能够发出红光、橙光和黄色光。
到1971，业界又推出了具有相同效率的GaP绿色裸片LED。
1972年开始有少量LED显示屏用于钟表和计算器。
全球首款采用LED的手表最初还是在昂贵的珠宝商店出售的，其售价竟然高达2,100美元。
几乎与此同时，惠普与德州仪器也推出了带7段红色LED显示屏的计算器。
到20世纪70年代，由于LED器件在家庭与办公设备中的大量应用，LED的价格直线下跌。
事实上，LED是那个时代主打的数字与文字显示技术。
然而在许多商用设备中，LED显示屏也逐渐受到了来自其它显示技术的激烈竞争，如液晶、等离子体和真空荧光管显示器。
这种竞争性激励LED制造商进一步拓展他们的产品类型，并积极寻求LED具有明显竞争优势的应用领域。
此后LED开始应用于文字点阵显示器、背景图案用的灯栅和条线图阵列。
数字显示屏的尺寸和复杂度在不断增长，从2位数字到3位甚至4位，从7段数字到能够显示复杂的文字与图案组合的14或16段阵列。
到1980年制造商开始提供智能化的点阵LED显示屏。
80年代早期的重大技术突破是开发出了AlGaAsLED，它能以每瓦10流明的发光效率发出红光。
这一技术进步使LED能够应用于室外运动信息发布以及汽车中央高位安装停止灯（CHMSL）设备。
1990年，业界又开发出了能够提供相当于最好的红色器件性能的AlInGaP技术，这比当时标准的GaAsP器件性能要高出10倍。
今天，最亮的材料应是透明基底AlInGaP。
在1991年至2001年期间，材料技术、裸片尺寸和外形方面的进一步发展使商用化LED的光通量提高了将近20倍。
对高强度蓝光LED的不断研发产生了好几代亮度越来越高的器件。
在1990年左右推出的基于碳化硅（SiC）裸片材料的LED效率大约是0.04流明/瓦，发出的光强度很少有超过15毫堪（millicandel）的。
90年代中期的技术突破实现了第一个基于GaN的实用LED。
现在还有许多公司在用不同的基底如蓝宝石和SiC生产GaNLED，这些LED能够发出绿光、蓝光或紫罗兰等颜色。
高亮蓝色LED的发明使真彩广告显示屏的实现成为可能，这样的显示屏能够显示真彩、全运动的视频图像。
蓝光LED的出现使人们还能利用倒行转换的磷光材料将较高能量的蓝光部分地转换成其它颜色。
将蓝光与转换磷的黄光整合在一起就能得到白光，而整合适当数量的蓝光与红橙磷（reddishorangephospher）则可以产生略带桃色或紫色的色彩。
现在仅用LED光源就能完全覆盖CIE色度曲线中的所有饱和颜色，并且各种颜色LED与磷的有机整合几乎能够毫无限制地产生任何颜色。
在可靠性方面，LED的半衰期（即光输出量减少到最初值一半的时间）大概是1万到10万小时。
相反，小型指示型白炽灯的半衰期（此处的半衰期指的是有一半数量的灯失效的时间）典型值是10万到数千小时不等，具体时间取决于灯的额定工作电流。
表面贴装LED
为了利用自动化组装技术降低制造成本，从20世纪80年代开始业界逐渐推广使用表面贴装器件（SMT），90年代这一技术得到了进一步强化。
最初的SMTLED作为低功率器件被主要用于指示设备和手机键盘的照明，后来又开发出大功率的SMT器件用于汽车面板照明、刹车灯，并扩展用于专业和一般的照明设备。
SMT是蜂窝/PCS电话机的主要技术要求，现在看来这一市场仍具有极大的发展潜力。
2001年全球手机的制造量大约有3.8亿部，据预测今年的制造量将上升到4.3亿部，到2005年将达到5.2亿部。
一部手机平均要使用10个表贴型LED，也即意味着仅手机市场对LED的需求就达到了40亿个。
手机功能的不断升级也进一步刺激了对更高性能LED的需求。
确切说，手机设计人员需要多种多样的LED，包括更高亮度的单色LED器件、真彩LCD显示屏（特别是第2.5代和第3代手机的LCD）背景光源用的白色LED以及实现产品差异化所需的蓝色和紫罗兰色等特殊色LED。
同时，由于手机的复杂度越来越高，体积也越来越小，有更多的用户对LED提出了更薄更小外形包装的要求。
特别是越来越多的人希望高性能LED能提供“芯片LED”的表贴封装，即工业标准的1.6×0.8mm外形尺寸。
话机制造商要求对LED的颜色与强度进行分类，以确保背景光源设备能与用户需求取得高度一致。
这样做能使LED非常适合用于背景光源设备，即LCD、按键、前面板、符号与键盘背景照明等，因为这些设备上颜色与光强度的和谐统
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