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1、 大学毕业论文交通信号灯控制器设计学 院 信息电子技术专 业 通信工程佳 木 斯 大 学2012年6月8日 / 摘 要随着汽车工业的发展，汽车的产量逐年提高，汽车的造价也越来越低，因此拥有一辆汽车不再是梦想。随之而来的汽车私有化大潮，引起了交通负荷加重，交通问题也因此日趋严重。交通的拥堵，导致各种交通事故频发。汽车尾气的排放，也污染了环境。此时原有的交通体系已不适合解决现有的交通问题，至此智能交通体系应运而生。为了实现交通系统的智能化，缓解局部街道车辆拥堵等问题，对原有交通灯控制系统进行改进，设计了一种新型交通信号灯控制系统。该控制系统由交通控制系统，车辆监控系统，自动报警系统，等部分组成。控
2、制系统采用模糊控制技术，可对交通进行自适应性调节。监控系统采用车流量自动监控与识别技术，可有效检测过往车辆。报警系统采用有限状态机技术，对一部分违反交通规则的车辆进行自动报警并可以手动强制进入突发事件处理状态暂停路面交通。由于该交通信号灯控制器在设计中采用Altera公司Cyclone V系列28nmFPGA芯片，与Ti公司低功耗MSP430F5XX系列16位MCU芯片，因此在功耗控制方面性能优异。除此之外还具有安装方便，对路面破坏小，可实现无人值守，对交通进行自适应性疏导，监控判断精确等优点，符合21世纪对交通智能化的要求。关键词：智能交通；模糊控制；自动识别AbstractWith the
3、 development of the automotive industry, car production has gradually increased the cost of the car is getting lower and lower, so owning a car is no longer a dream. The car attendant privatization tide, causing a traffic load increased, thus worsening traffic problems. Traffic congestion, resulting
4、 ina variety of frequent traffic accidents. Vehicle exhaust emissions, but also pollutes the environment. The existing transportation system is not suitable to solve the existing traffic problems, this intelligent transportation system came into being.In order to achieve the Intelligent Transport Sy
5、stem, mitigation of local street traffic jams and other problems, and improve the existing traffic light control system, design a new traffic signal control system. The control system consists of traffic control systems, vehicle monitoring system, alarm system, and other components. Control system u
6、sing fuzzy control technology, self-adaptive regulation of traffic. The monitoring system uses traffic control and identification technology, which can effectively detect passing vehicles. The alarm system uses a finite state machine, automatic alarm on the part of vehicles violating traffic rules a
7、nd can be manually forced into the incident handling state to suspend road traffic.Altera Corporation Cyclone V the series 28nmFPGA chip, and Ti low-power MSP430F5XX Series 16 MCU chip used in the design due to the traffic signal controller in the power control performance. In addition to ease of in
8、stallation, little damage on the road unattended, self-adaptive to ease traffic, monitoring, accurate judgment, etc., in line with the requirements of the 21st century intelligent transportation.Key words：intelligent transportation;fuzzycontrol;automatic identification 目 录摘要iAbstractii第1章绪论1第2章城市智能交
9、通系统介绍22.1 基本概念22.2 智能交通的主要特点22.3 智能交通系统组成32.3.1 交通信息服务系统(ATIS)32.3.2 交通管理系统(ATMS)32.3.3 车辆控制系统(AVCS)42.3.4 电子收费系统(ETC)42.3.5 紧急救援系统(EMS)42.4 智能交通数据采集52.5 智能交通系统发展状况52.6 智能交通系统前景展望62.7 智能交通技术在本文中的应用7第3章交通信号灯控制器总体设计方案93.1 总体设计思路93.1.1 设计任务93.1.2 设计要求93.1.3 设计功能描述103.1.4 与传统方式的比较与系统可行性分析113.2 系统设计框图113
10、.3 系统各功能模块设计方案123.3.1 交通信号灯123.3.2 车量与人员监测模块123.3.3 交通控制模块133.3.4 自动报警模块13第4章交通信号灯控制器硬件实现144.1 整体硬件实现原理介绍144.2 硬件设计部分主要芯片功能简介144.2.1 MSP430F5438AMCU144.2.2 28-nm Cyclone VFPGA174.2.3 IA4432无线通信184.2.4 HMC58433轴数字罗盘194.2.5 TRF7970A射频识别204.3 系统各功能模块硬件设计214.3.1 主控制器电路实现214.3.2 交通信号灯控制电路实现224.3.3 传感器控制电
11、路实现24第5章交通信号灯控制器软件实现285.1 软件整体设计思路285.2 算法与程序设计流程图285.2.1 主控制器程序设计285.2.2 传感器，交通信号灯控制程序设计34第6章总结与收获39致40参考文献41附录43附录1 系统原理图43附录2 系统PCB设计图45附录3 外文参考资料翻译（原文、译文）46第1章 绪论智能交通系统英文名称为Intelligent Transportation System，其缩写为ITS。ITS系统是一种智能的交通系统，它综合运用了多种技术手段，其中包括无线电通信技术，人工智能技术，高级信息管理技术，车流量检测技术，模糊控制技术等技术，除此之外，还
12、大量使用传感器，射频识别电子标签等先进设备。ITS系统将各种先进的技术应用于交通控制系统中，使其在交通管理与服务两方面发挥着较为重要的作用。智能交通系统在发达国家的应用较为成熟，尤其在日本应用较为广泛，其次是美国和欧洲。在一些发展中国家也在逐步应用智能交通系统。目前中国在此领域还处于起步阶段。在国主要应用于车辆管理与交通疏导方面，而在交通服务系统与一些前沿技术领域，存在着一定的不足，与发达国家还有着不小的差距。未来智能交通系统的发展方向将朝着一体化、物联化、绿色化、人性化四大方向发展。本文所探讨的课题是设计一种交通信号灯控制系统。为了将智能通信技术融合进交通信号灯控制器的设计中，并且体现出智能
13、交通未来的发展方向，将智能化、一体化、物联化、节能化、人性化的思想体现于其中，在对交通信号灯控制器的设计中，将采用一些智能交通技术与其核心思想。第2章 城市智能交通系统介绍2.1 基本概念智能交通系统英文名称为Intelligent Transportation System，其缩写为ITS。ITS系统是一种智能的交通系统，它综合运用了多种技术手段，其中包括无线电通信技术，人工智能技术，高级信息管理技术，车流量检测技术，模糊控制技术等技术，除此之外，还大量使用传感器，射频识别电子标签等先进设备。ITS系统将各种先进的技术应用于交通控制系统中，使其在交通管理与服务两方面发挥着较为重要的作用。2.
14、2 智能交通的主要特点智能交通系统主要具有以下几个特点：首先是交通智能系统的智能化的特点。其次是智能交通系统的信息化的特点。智能交通系统的设计目标是提高交通运行效率，因此还具有高效率的特点。不仅如此，智能交通系统更具有人性化与绿色化的特点。与传统的交通系统相比，智能交通系统在设计过程中对系统的整体协作性能要求更加严格与传统交通系统的区别体现在：（1）涉与行业围跨度大的特点。由于智能交通系统交通由信息服务系统(ATIS)、交通管理系统(ATMS）、先进的车辆控制系统(AVCS)、电子收费系统(ETC)、紧急救援系统(EMS)等部分组成，因此涉与行业围跨度较大，是一项极其复杂的大型项目。因此在各相
15、关领域的行业之间进行协作是近期重要的问题。（2）涉与学科围较宽泛的特点。智能交通系统在设计过程中综合运用了多种技术手段，其中包括无线电通信技术，人工智能技术，高级信息管理技术，车流量检测技术，模糊控制技术等技术，除此之外，还大量使用传感器，射频识别电子标签等先进设备。ITS系统将各种先进的技术应用于交通控制系统中，使其在交通管理与服务两方面发挥着较为重要的作用。（3）涉与职能部门较为复杂。需要国家各企事业部门与相关单位包括科院所与一些大学的实验基地等共同参加研发建设，其中让社会各界的力量参与其中并对各部门在其中起到的作用进行协调是保障交通系统的最终成效的重要前提。2.3 智能交通系统组成2.3.1 交通信息服务系统(ATIS)交通信息服务系统是以信息化的计算机网络为基础建立起来的。所有交通相关人员、车辆通过各种安装的交通设备例如安装在气象中心、停车场、交通公路、公交站点、停车路面行驶车辆的各种信息传送设备和传感器，为交通控制中心提供各种交通数据和实时信息；交通信息服务系统通过对采集的各种交通数据和实时信息进行处理后，可以对所有交通相关人员
