開題報告基于單片機的智能交通燈（軟件部分）

1、<p>　　畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p><b>　　自動化</b></p><p>　　基于單片機的智能交通燈（軟件部分）</p><p><b>　　1、研究目的和意義</b></p><p>　　自從1858年英國人，發(fā)明了原始的機械扳手交通燈之后，隨后的一百多年里，交通

2、燈改變了交通路況，也在人們?nèi)粘Ｉ钪姓紦?jù)了重要地位，隨著人們社會活動日益增加，經(jīng)濟發(fā)展，汽車數(shù)量急劇增加，城市道路日漸擁擠，交通燈更加顯示出了它的功能，使得交通得到有效管制，對于交通疏導，提高道路導通能力，減少交通事故有顯著的效果。</p><p>　　近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，電子器件也隨之廣泛應用，其中單片機也不斷深入人民的生活當中。本模擬交通燈系統(tǒng)利用單片AT89C51作為核心元件，實現(xiàn)了通過信號燈對路面

3、狀況的智能控制。從一定程度上解決了交通路口堵塞、車輛停車等待時間不合理、急車強通等問題。系統(tǒng)具有結構簡單、可靠性高、成本低、實時性好、安裝維護方便等優(yōu)點，有廣泛的應用前景。</p><p>　　國內(nèi)的交通燈一般設在十字路門，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈。加上一個倒計時的顯示計時器來控制行車。對于一般情況下的安全行車，車輛分流尚能發(fā)揮作用，但根據(jù)實際行車過程中出現(xiàn)的情況，還存在以下缺點：</p>

4、;<p>　　1）兩車道的車輛輪流放行時間相同且固定，在十字路口，經(jīng)常一個車道為主干道，車輛較多，放行時間應該長些；另一車道為副干道，車輛較少，放行時間應該短些。</p><p>　　2） 沒有考慮緊急車通過時，兩車道應采取的措施，臂如，消防車執(zhí)行緊急任務通過時，兩車道的車都應停止，讓緊急車通過?；趥鹘y(tǒng)交通燈控制系統(tǒng)設計過于死板，紅綠燈交替是間過于程式化的缺點，智能交通燈控制系統(tǒng)的設計就更顯示出了

5、它的研究意義，它能根據(jù)道路交通擁護，交叉路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況。利用單片機控制技術．提出了軟件和硬件設計方案，能夠?qū)崿F(xiàn)道路的最大通行效率。</p><p>　　2、國內(nèi)外發(fā)展情況(文獻綜述) </p><p>　　在今天，紅綠燈安裝在各個道口上，已經(jīng)成為疏導交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術在19世紀就已出現(xiàn)了。</p><p>　　1858年，在英

6、國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩色旋轉式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914年，電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號大街

7、的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。而中國最早的馬路交通燈卻是誕生于1928年的上海英租界。從最早的手牽皮帶到20世紀50年代的電氣控制,從采用計算機控制到現(xiàn)代化的電子定時監(jiān)控，交通信號燈在科學化、自動化上不斷地更新、發(fā)展和完善。但是，隨著社會的不斷進步，傳統(tǒng)的交通燈的缺陷也日益出現(xiàn)，其中設計過于死板，達不到道路的最大通行效率是最明顯的問題，紅綠燈交替變換時間過于程式化。</p><p>　　隨

8、著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們對各種交通車輛的需求量不斷增大，城市的交通擁護問題日益嚴重，目前，大部分城市的十字路口的交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過車輛流量的調(diào)查，</p><p>　　利用傳統(tǒng)的方法設計好紅綠燈的延時，然而，實際上的車流量是不斷變化的，有的路口在不同的時間段車流量的大小甚至有很大的差異，所以說，統(tǒng)計的方法己不能適應迅速發(fā)展的交通現(xiàn)狀。</p><p>　　3、研究/設計的

9、目標</p><p>　　本設計的目的在于設計出一個具有實用價值、性價比較高的智能交通燈控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)性能較好，且穩(wěn)定性高，可實現(xiàn)十字路口城鄉(xiāng)交通自動控制和緊急情況下能夠手動切換信號燈讓特殊車輛優(yōu)先通行。設計一種以STC89C52單片機為核心芯片，并外加輸入和輸出電路，由四部分組成：車檢測電路，信號燈電路，時間顯示電路，緊急轉換開關。在此交通燈系統(tǒng)中設計出最佳的檢測車流量大小的硬件電路，并對其主要部分進行詳細分

10、析，完成主電路和控制電路的設計，并對智能交通燈的運行過程中存在的問題進行分析，得到可行性方案。</p><p>　　4、設計方案（研究/設計方法、理論分析、計算、實驗方法和步驟等）</p><p>　　1） 設計一個十字路口的交通燈控制電路，要求南北方向和 東西方向兩個交叉路口的車輛交替運行，兩個方向能根據(jù)車流量大小自動調(diào)節(jié)通行時間，車流量大，通行時間長，車流量小，通行時間短。</p

11、><p>　　2） 每次綠燈變紅燈時要求黃燈先亮5S,才能變換運行輛。</p><p>　　3）東西方向、南北方向車道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時間都用數(shù)碼管顯示器進行顯示（采用倒計時的方法）。</p><p>　　4）考慮到特殊車輛情況，設置緊急轉換開頭。</p><p>　　針對道路交通擁擠，交叉路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況。

12、我準備利用單片機控制技術來設計。</p><p>　　設計方案及兩點改進措施：</p><p>　　1）根據(jù)各道路路口車流量的大小自動調(diào)節(jié)通行間。</p><p>　　2）考慮特殊車輛通行情況，設計緊急切換開關。由AT89C51</p><p>　　單片機自單帶有2計數(shù)器，6個中斷源，能滿足系統(tǒng)的設計要求。用單片機設計不但設計簡單，而且成本低

13、，用其設計的交通燈也滿足了要求，所以本文采用單片機設計交通燈， 系統(tǒng)構圖如圖1所示</p><p><b>　　圖1系統(tǒng)結構框圖</b></p><p>　　根據(jù)設計任務和要求,可畫出該控制器的原理框圖, 為確保十字路口的交通安全，往往都采用交通燈自動控制系統(tǒng)來控制交通信號。其中紅燈（R）亮，表示禁止通行；黃燈（Y）亮表示暫停；綠燈（G）亮表示允許通行。&l

14、t;/p><p>　　控制器的系統(tǒng)框圖如圖2所示。</p><p>　　圖2 交通燈控制器系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　5、工作原理</b></p><p>　　大家都明白，綠燈的放行時間與車輛通過數(shù)量不成正比。比如說20秒內(nèi)每車道可以通過20輛車，40秒內(nèi)每車道卻可以通過45輛車。因為這有一個起步的問題，

15、還有一個黃燈等待問題。也就是說，綠燈放行時間越長，單位時間通過車輛的數(shù)量就越多。我們來計算一下，每車道通行20秒內(nèi)可以通過20輛車，一個綠燈循環(huán)是40秒(單交叉路口)，加上每次狀態(tài)轉換的黃燈5秒（一個循環(huán)要兩次轉換），即一個紅綠黃燈循環(huán)要50秒，即50秒內(nèi)通行的車輛為40輛。通過一輛車的平均電源與上位機通訊時間是1.25秒。如果每次車輛通行的時間改為40秒，40秒可以通過40輛，一個紅綠燈循環(huán)是80秒(單交叉路口)，加上每次狀態(tài)轉換的黃

16、燈5秒（一個循環(huán)要兩次轉換），即一個紅綠黃燈循環(huán)要90秒，即90秒內(nèi)通行的車輛為90輛。通過一輛車的平均時間只需1秒。顯然在車輛擁擠的情況下綠燈的通行時間越長，單位時間內(nèi)通行的車輛越多，可以有效緩解車輛擁堵問題。</p><p>　　當然綠燈時間也不可能無限長，要考慮到讓另一路口的等待時間不能過長。人們總是希望在交通燈前等候的時間越短越好。所以筆者設定了綠燈通行時間的上限為40秒。在非擁擠時段綠燈的通行時間的下限

17、為20秒，當交叉路口雙方車輛較少時通行時間設為20秒，這樣可以大大縮短車輛在紅燈面前的等待時間。當交叉路口雙方車輛較多時通行時間設為40秒。</p><p>　　6、方案的可行性分析</p><p>　　能交通燈控制系統(tǒng)的工作原理學習，在所學的單片機原理及接口技術、傳感器技術，自動控制原理，電力電子技術等課程的基礎上，對設計題目進行了詳細分析，將所要設計的交通</p><

18、;p>　　燈系統(tǒng)分為車檢測電路，信號燈電路，時間顯示電路，緊急轉換開關等幾個部分，并對每個小電路進行了可行性分析，因此該設計方案可行，能夠完成設計要求，達到預期目標。</p><p>　　7、該設計的創(chuàng)新之處</p><p>　　交通系統(tǒng)實現(xiàn)是目前研究的方向，也已經(jīng)取得不少成果，但傳統(tǒng)的定時交通燈控制仍然在一些地方廣泛應用，那是車流量不大，而且交通道路相對好的地方，傳統(tǒng)的定時交通燈控

19、</p><p>　　制還是起到了一定的作用。但隨著社會的高速發(fā)展，城市化日益完善，車的數(shù)量必然增多，給交通的壓力也增大，這時候，智能交通燈控制將會起到疏導交通，改善城市交通環(huán)境，推動城市化日益完善!基于Proteus智能交通燈控制系統(tǒng)軟件設計上有兩個主要特點，一方面是本設計采用模糊控制方法實現(xiàn)交通的控制，由于模糊控制不需要建立被控對象精確的數(shù)學模型，特別適用于隨機的．復雜的城市交通控制，因此以多變少為例子，在通

20、行時間方面控制設置為20s→25s→40s→45s→20s為一個循環(huán)，根據(jù)車流量,合理分配了通行時間。另一方面，設計應急轉換開關，考慮緊急車通過時，譬如，急救車或消防車執(zhí)行緊急任務通過時，兩車道的車都應停止，讓緊急車通過。實驗測試結果證明用本系統(tǒng)PIC單片機能完成交通燈控制過程,有效地疏導交通,提高了交通路口的通行能力. </p><p>　　該系統(tǒng)應用了單片機實現(xiàn)智能交通燈管制的控制系統(tǒng),以及該系統(tǒng)軟

21、、硬件設計方法,實驗證明該系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟,能夠有效地疏導交通,提高交通路口的通行能力. </p><p><b>　　時間進程</b></p><p>　　1、查閱文獻，翻譯英文資料，書寫開題報告; 第1--4周 </p><p>　　2、相關資料的獲取和必要知識的學習 ； 第5--9周</p><p

22、>　　3、設計系統(tǒng)的硬件和軟件模塊并調(diào)試 ; 第10--14周</p><p>　　4、撰寫論文； 第15--16周</p><p>　　5、總結，準備答辯； 第17--18周</p><p><b>　　8、參考文獻</b>&

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