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1、绪论1.1多功能智能交通灯控制系统的研究现状在今天，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 色旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤 气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。1914年，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，安
2、装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”， 绿灯亮表示“通行”。而中国最早的马路交通灯却是诞生于1928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，从采用计算机控制到现代化的电子定时监控，交通信号灯在科学化、自动化上不 断地更新、发展和完善。但是，随着社会的不断进步，传统的交通灯的缺陷也日益出 现，其中设计过于死板，达不到道路的最大通行效率是最明显的问题，红绿灯交替变 换时间过于程式化。随着我国经济的高速发展，人们对各种交通车辆的需求量不断增大，城市的交通 拥护问题日益严重，目前，大部分城市的十字路口的交通控制灯，通常的做法是：事 先经过车辆流量的调查，利用传统的
3、方法设计好红绿灯的延时，然而，实际上的车流 量是不断变化的，有的路口在不同的时间段车流量的大小甚至有很大的差异，所以说，统计的方法己不能适应迅速发展的交通现状。1.2基于单片机的多功能智能交通灯控制系统设计的意义国内的交通灯一般设在十字路门，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯。加上一 个倒计时的显示计时器来控制行车。对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用， 但根据实际行车过程中出现的情况，还存在以下缺点：1.两车道的车辆轮流放行时间相同 且固定，在十字路口，经常一个车道为主干道，车辆较多，放行时间应该长些；另一车道 为副干道，车辆较少，放行时间应该短些。2.没有考虑紧急车通过时，两
4、车道应采取的措 施，臂如，当急救车到来时南北东西路口全亮红灯，行人和车辆都禁止行走，只允许急救车 通过，急救车通过的时间为10秒钟，急救车通过后，交通信号灯恢复先前状态。基于传统交通灯控制系统设计过于死板，红绿灯交替是间过于程式化的缺点，多功能智 能交通灯控制系统的设计就更显示出了它的研究意义，它能根据道路交通拥护，交叉路口经 常出现拥堵的情况。利用单片机控制技术.提出了软件和硬件设计方案，能够实现道路的最 大通行效率2设计方案的选择2.1多功能智能交通灯控制系统的技术指标1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向和东西方向两个交叉路口的车辆 交替运行。2、每次绿灯变红灯时,要求黄灯先
5、亮5S,才能变换运行车辆。3、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用数码 管显示器进行显示（采用倒计时的方法）。4、考虑到特殊车辆情况，设置紧急转换开头。2.2多功能智能交通灯控制系统设计的方案选择由于AT89C51单片机自单带有2计时器，5个中断源，能满足系统的设计要求。用单片 机设计不但设计简单，而且成本低，用其设计的交通灯也满足了要求，所以本文采用单片机设计交通灯，3硬件设计3.1各模块控制电路交通灯系统由四部分组成：信号灯电路，时间显示电路，紧急转换开关。南往北通行，北向南通行东往西通行，酉往东通行d设东西，南北显示时间如表1所小。表3-1东西，南北显示时
6、间路道60S5S80S5S东西道红灯亮黄灯亮绿灯亮黄灯亮南北道绿灯亮黄灯亮红灯亮黄灯亮1. 信号灯电路信号灯用来显示车辆通行状况，下面以一个十字路口为例，说明一个交通灯的四种状态 如图3-2所示。每个路口的信号的的转换顺序为：绿黄红 绿灯表示允许通行， 黄灯表示禁止通行，但已经驶过安全线的车辆可以继续通行，是绿灯过渡到红灯提示灯。红 灯表示禁止通行。设东西道绿灯的显示时间为80秒，南北时间为60秒，东西道红灯显示时 间为60秒，南北道时间为80秒，黄灯时间为5秒。3.时间显示电路在交通信号灯的正上方安装一个可以显示绿灯通行时间，红灯等待时间的显示电路，采 用数码管显示电路是一种很好的方法。由于
7、东往西方向和西往东方向显示的时间相同，南往 北方向和北往南方向显示的时间也相同，所以只需要考虑数码管显示电路，其中东西方向两 位，南北方向两位，两位数码管可以时间的时间为0-99秒完全可以满足系统的要求，其具 体连接电路图如图3-3所示。4.紧急转换开关P3.2 口通过按钮直接接地，当按下按钮时P3.2为低电平进入中断，具体连接电路如图 3-4所示。图3-4紧急转换开关4软件设计4.1主要程序设计1. 延时子函数设计void delay(uint us)while(-us);2. 显示子函数设计先P0 口输出段选码，P2 口输出位选码，由于单片机执行速度快，在这里需延时一会儿， 然后再关闭段选
8、起到消影的作用void disp(void)P0=tabletime/10;输出时间十位的段选码P2=0x02;输出时间十位的位选码delay(100);/延时P2=0x03;/消影P0=tabletime%10;输出时间个位的段选码P2=0x01;输出时间个位的位选码delay(100);/延时P2=0x03;/消影3. 紧急中断子函数设计有紧急情况时，按下紧急按钮程序进入到外部中断0，首先要判断当前状态是否为紧急 状态，若是则中断返回，否则把紧急标志置1，表示当前状态是紧急状态，不允许再次紧急 中断，再由P1 口输出数据控制东西和南北方向红灯亮，然后把相关变量的值保存起来，time 等于1
9、0表示紧急情况10秒倒计时。void Waibu(void) interrupt 0 using 0if(jinji=0) 判断是否有紧急情况jinji=1;紧急标志位置1P1=0x09; 东西和南北道黄灯亮time_buf=time;/保存时间t_buf=t;/保存定时器0中断的次数time=10; 紧急情况10秒钟t=0;/清零定时器0中断的次数4. 倒计时子函数设计给定时器0赋初值每隔50ms中断一次，这样中断20次正好是1秒，利用这一点可以 做出倒计时的功能先判断中断是否到20次，若已经中断了 20次，则把中断次数清零，时间减一，再判断 是否减到-1，若已减到-1，判断是否是紧急状态，
10、若不是则切换到下一状态，若是紧急状态 则清零紧急标志位，恢复紧急前的状态。由于是用方式1，每次中断后定时器需重新赋初值。void Time0(void) interrupt 1 using 0if(+t=20)/判断是否到1秒t=0;/到1秒把t清零if(-time=-1) /time减1秒并判断是否等于-1if(jinji=0) /判断是否有紧急情况if(+qiehuan=5) 交通灯切换到下一状态qiehuan=1;/交通灯循环显示switch(qiehuan)case 1:temp=0x0c; 东西道红灯亮，南北道绿灯亮P1=temp;/保存交通灯的状态time=60;/装入倒计时时间初
11、值break;/返回case 2:temp=0x12; 东西和南北道黄灯亮P1=temp;time=5;break;case 3:temp=0x21; 东西道绿灯亮，南北道红灯亮P1=temp;time=80;break;case 4:temp=0x12;东西和南北道黄灯亮P1=temp;time=5;break;else紧急情况jinji=0;/清零紧急标志位P1=temp;/恢复中断前交通灯的状态time=time_buf; /恢复中断前的时间t=t_buf;/恢复中断前定时器0的中断次数TH0=(65536-50000)/256;/装入初值高 8 位TL0=(65536-50000)%2
12、56;/装入初值低 8 位5智能交通灯方案的仿真PROTEUS嵌入式系统仿真软件在设计时已经注意到和单片机各种编译程序的整合了，这 里采用“ Proteus+Keil ”的仿真方法进行仿真。选择用Keil创建好的lzs.c文件，即完成了文件的创建。就这样当用Keil对lzs.c文件进 行更改时每一次运行PROTEUS VSM的ISIS对电路进行仿真时Keil都会对lzs.c进行编译， lzs.hex文件也会随时更新。电路图绘制完成后，再添加AT89C51的应用程序，将lzs.hex文 件加载到芯片上（给AT89C51输入晶振频率，此处默认为12MHZ），进行系统仿真。PROTEUS VSM 所
13、进行的是一种交互式仿真，在仿真进行中可以对各控制按钮、开关等进行操作，系统对输 入的响应会被真实的反映出来，部分仿真电路图如下所示。1.东西路口红灯亮、南北路口绿灯亮仿真图如图5-1所示。如图5-1东西路口红灯亮、南北路口绿灯亮仿真图2. 东西路口绿灯亮、南北路口红灯亮仿真图如图5-2所示。如图5-2东西路口绿灯亮、南北路口红灯亮仿真图3.东西南北路口黄灯亮仿真图如图5-3所示。如图5-3东西南北路口黄灯亮仿真图4.紧急模式的仿真图如图5-4所示。如图5-4紧急模式的仿真图结束语智能控制交通系统实现是目前研究的方向，也已经取得不少成果，但传统的定时交通灯 控制仍然在一些地方广泛应用，那是车流量
14、不大，而且交通道路相对好的地方，传统的定时 交通灯控制还是起到了一定的作用。但随着社会的高速发展，城市化日益完善，车的数量必 然增多，给交通的压力也增大，这时候，智能交通灯控制将会起到疏导交通，改善城市交通 环境，推动城市化日益完善!基于Proteus智能交通灯控制系统软件设计上有两个主要特点， 一方面是本设计采用模糊控制方法实现交通的控制，由于模糊控制不需要建立被控对象精确 的数学模型，特别适用于随机的.复杂的城市交通控制，因此以多变少为例子，在通行时间 方面控制设置绿灯为80s、红灯为60s、黄灯闪烁5s为一个循环，根据车流量，合理分配了 通行时间。另一方面，设计应急转换开关，考虑紧急车通
15、过时，譬如，急救车或消防车执行 紧急任务通过时，两车道的车都应停止，让紧急车通过。实验测试结果证明用本系统AT89C51 单片机能完成交通灯控制过程，有效地疏导交通，提高了交通路口的通行能力.该系统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.但功能还不够完善,比如交通灯红、黄、绿时间还不能按交通紧松完成手控调整,软件编 写实现功能还不能很好控制硬件，本系统将增加更多功能,比如手控时间的调节，摄像机交通 监控的控制,盲人通过时交通灯的控制等，使系统更加完善.由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，所 以在这次课程设计过程中，我了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多 的认识。有一点是在设计过程
