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1、 学号：20071924学 生 毕 业 设 计（论 文）课题名称单片机完成交通灯限制系统的设计与实现专业班级机电0704姓 名许强系 部电气工程系实习单位中国重汽指导老师张雷 周伟伟2010年 6 月 30 日摘 要交通限制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。要保证高效平安的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必需通过确定的科技手段加以实现。本文在对目前交通限制进行深化分析的基础上，运用检测传感、实时调整智能化限制的实现技术，将传感器监测、实时调整车辆通行时间的算法与单片机限制作用相结合，提出了基于单片机的交通限制系统设计方案。8051单片机的交通灯限制系统
2、由8051单片机、交通灯显示、LED倒计时、车流量检测及调整、违规检测、紧急处理、时间模式手动设置等模块组成。系统除基本交通灯功能外，还具有通行时间手动设置、可倒计时显示、急车强行通过、车流量检测及调整、交通异样状况判别及处理等相关功能。理论证明该系统能够简洁、经济、有效地疏导交通，提高交通路口的通行实力。本设计主要做了如下几方面的工作：一是确定系统交通限制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，二是进行传感器的硬件电路、显示电路等的设计和基本功能要求。三是进行软件系统的设计，对于本系统，本人接受单片机汇编语言编写，总体上完成了软件的编写。关键词：交通限制，传
3、感检测，AT89C52，倒计时显示，异样状况判别及处理目 录摘 要0目 录0前 言1第一章 单片机概述21.1单片机交通限制系统的选题背景21.2单片机交通限制系统选题的现实意义21.3国内外探讨现状及其发展4国内外交通限制技术4交通限制存在的问题41.4单片机交通限制系统主要探讨的内容5其次章 单片机交通限制系统总体设计62.1单片机交通限制系统通行方案设计62.2单片机交通限制系统的功能要求7倒计时显示72.2.2 车流量检测及调整7时间手动设置82.2.4 紧急处理8违规检测82.3单片机交通限制系统的基本构成及原理8第三章 系统硬件电路的设计103.1系统硬件总电路构成及原理10系统硬
4、件电路构成10系统工作原理103.2单片机的选择12单片机的概述123.2.2 AT89C52芯片的主要性能123.2.3 AT89C52芯片的内部结构框图123.2.4 AT89C52芯片最小系统133.3其它硬件介绍及连接14车流量检测电路及模拟14违规检测电路及模拟15八段LED数码管16其它器件17第四章 系统软件程序的设计194.1程序主体设计流程194.2理论基础学问204.2.1 定时器原理20软件延时原理204.2.3 中断原理21红绿灯时间调整原理214.3子程序模块设计22按键扫描程序22状态灯显示及推断234.3.3 LED倒计时显示23车流量检测中断服务子程序24紧停及
5、违规中断服务子程序24红绿灯时间调整程序25消抖动程序264.4源程序264.5系统软件调试314.5.1 TKS仿真器31集成开发环境KEIL31系统软件调试32结 论34致 谢35参考文献36 前 言当今，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。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示
6、“留意”。1969年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。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，1914年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。1918年，又出现了带限制的红绿灯和红外线红绿灯。带限制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、
7、提高道路通行实力，削减交通事故有明显效果。1968年，联合国道路交通和道路标记信号协定对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标记禁止某一种转向。左右转弯车辆都必需让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必需在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已特殊接近停车线而不能平安停车时可以进入交叉路口。第一章 单片机概述1.1单片机交通限制系统的选题背景随着人口快速的增多，交通工具的爆炸性的发展，以及道路资源的有限性，交通限制就应运而生，在人类的生活、工作环境中，
8、交通扮演着极其重要的角色，人们的出行都无时不刻与交通打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展带动整个交通运输的发展，从而催生了单独的交通限制学问与管理机构。交通限制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。要保证高效平安的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必需通过确定的技术手段加以实现。现代人类科学技术，特殊是电子科学技术的发展和成熟能比较好的解决系统建立中硬软件方面要求的技术难题。目前，交通限制方面的探讨能完全实现自动智能化，甚至将整个区域整合成一个统一的系统范围，还能依据正常时段以及特定突发时段的状况进行科学的自动调整。交通对于社会的工业经济和人们的生活生
9、产中有着特殊重要的意义。随着单片机和传感技术的快速发展，自动检测领域发生了巨大变更，交通自动监测限制方面的探讨有了明显的进展，并且必将以其优异的性能价格比，逐步取代传统的交通限制措施。1.2单片机交通限制系统选题的现实意义城市道路交通自动限制系统的发展是以城市交通信号限制技术为前导，与汽车工业并行发展的。在其各个发展阶段，由于交通的各种冲突不断出现，人们总是尽可能地把各个历史阶段当时的最新科技成果应用到交通自动限制中来，从而促进了交通自动限制技术的不断发展。早在1850年，城市交叉口处不断增长的交通就引发了人们对平安和拥堵的关注。世界上第一台交通自动信号灯的诞生，拉开了城市交通限制的序幕，18
10、68年，英国工程师纳伊特在伦敦威斯特敏斯特街口安装了一台红绿两色的煤气照明灯，用来限制交叉路口马车的通行，但一次煤气爆炸事故致使这种交通信号灯几乎无影无踪了近半个世纪。1914年及稍晚一些时候，美国的克利夫兰、纽约和芝加哥才重新出现了交通信号灯，它们接受电力驱动，与现在意义上的信号灯已经相差无几。1926年英国人第一次安装和运用自动化的限制器来限制交通信号灯，这是城市交通自动限制的起点。早期的交通信号灯运用“固定配时”方式实行自动限制，这种方式对于早期交通流量不大的状况曾起过确定的作用。但随着汽车工业的发展、交通流量增加、随机变更增加，接受以往那种单一模式的“固定配时”方式已不能满足客观须要，
11、于是一种多时段多方案的信号限制器起先出现并逐步取代了传统的只有一种限制方案的限制器。 20世纪30年头初，美国最早起先用车辆感应式信号限制器，之后是英国，当时运用的车辆检测器是气动橡皮管检测器。车辆感应限制器的特点是它能依据检测器测量的交通流量来调整绿灯时间的长短，使绿灯时间更有效地被利用，削减车辆在交叉口的时间延误，比定时限制方式有更大的灵敏性。车辆感应限制的这一特点刺激了车辆检测器技术的发展。继气动橡皮管式检测器之后，雷达、超声波、光电、地磁、电磁、微波、红外以及环形线圈等检测器相继问世。当今在城市道路交通自动限制、交通监测和交通数据采集系统中，应用最广的是环形线圈车辆检测器。超声波检测器
12、主要在日本等少数国家得到广泛应用。计算机技术的出现为交通限制技术的发展注入了新的活力，更是实现了以一个城市或者更大地域，而非简洁的一个路口的交通总体限制系统。1952年，美国科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了对交通信号机网的配时方案自动选择式信号灯限制，而加拿大多伦多市于1964年完成了计算机限制信号灯的好用化，建立了一套由IBM650型计算机限制的交通信号协调限制系统，成为世界上第一个具有电子数字计算机城市交通限制系统的城市。这是道路交通限制技术发展的里程碑。可以说，在近百年的发展中，道路交通信号限制系统阅历了手动到自动，从固定配时到灵敏配时，从无感应限制到有感应限制，从单
13、点限制到干线限制，从区域限制到网络限制的长远过程。交通限制探讨的发展，旨在解决人类交通因需求的增多而日益繁重带来的问题，局限于道路建设的短暂不足和交通工具的快速增长，就要使更多的车辆平安高效的利用有限的道路资源，避开因无序和抢行等无限制缘由造成的不必要堵塞甚至瘫痪，另外，针对整个交通线路车辆的多少实时调整和转移多条线路的分流也特殊必要。交通网络是城市的动脉，象征着一个城市的工业文明水平。交通关系着人们对于财产，平安和时间相关的利益。具有优良科学的交通限制技术对资源物流和人们出行都是特殊有价值的，保证交通线路的畅通平安，才能保证出行安逸，物流准时到位，甚至是生命通道的延长。1.3国内外探讨现状及
14、其发展国内外交通限制技术当前世界各国广泛运用的最具代表性却有实施的城市道路交通信号限制系统有英国的TRANSYT与SCOOTS交通限制系统和澳大利亚的SCATS系统。在信号机的发展历程中，自适应理论始终受到各探讨机构的欢迎，比如上面所述的SCOOTS和SCATS系统。最近几年，国外仍偏向于引进自适应理论来对交通信号限制系统进行研制，特殊是美国有十几个高校或研制机构正在研制自适应交通信号限制系统，具有代表性的有美国亚利桑那高校研制的RHODES。我国交通领域的发展起步较晚，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，才建立及健全交通限制系统的。城市交通是一个高度综合而又困难
15、的问题，必需从政策，机构，体制，管理，收费价格，基础设施建设和投资各个方面同时入手解决。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，一句城市发展的规划，建设以及运行原照，在广泛借鉴和吸取国外先进阅历的基础上，建立并完善适合我国国情的城市交通系统交通限制存在的问题我国城市交通运输的现状和存在的问题，借鉴国外城市交通管理的先进阅历，强调建立城市交通管理体制的重要性，提出加强城市交通探讨的交通规划，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，建立先进的交通信息系统等对策。随着城市机动车增长速度的加快。1994年卧轨城市机动车保有量已接近500完辆。20世纪90年头以来，经济的发展加快，从1985年到1995年，机动车增长率达13%左右，近几年更是增多。然而，在此同时，城市道路建设规模也在加大，我国城市普遍存在道路密度，道路面积率偏低的问题，这是我国城市哟其是大城市有机的一个重要缘由。我国城市道路的密度只有6.8km每平方千米，而在20
