第一篇：智能交通燈控制系統 畢業設計總結

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畢業設計總結 畢業設計總結

本次畢業設計，我的指導老師是李麗老師，首先，我們進行總體規劃，包括控制系統組成、控制系統工作過程、控制系統功能、控制系統技術指標；之后，進行了硬件系統設計，學習單片機原理與接口技術，網上搜索下載AT89C51、數碼顯示管、點亮LED技術資料，并學習消化，設計硬件控制原理，用Protel繪圖軟件設計出控制器原理圖，并對控制器硬件進行了調試；接著，研究設計六線四相步進電機控制方式和方法；而后，規劃出了控制軟件結構圖，設計出了主控模塊程序流程圖、各功能模塊程序流程圖，并逐功能模塊編輯、編譯、連接、測試控制程序，在編程過程中，我一邊學習C51程序設計，一邊熟悉Keil C51開發平臺，一邊編程設計控制程序；最后，對控制程序進行了測試和修改完善。

本次畢業設計創新點一是提出了六線四相步進電機啟動加速控制技術方案，二是研究了六線四相步進電機各種運行控制方式。

本次畢業設計體會一是深刻認識到專業理論對指導實踐工作的重要性，上學期間，專業理論學的不夠扎實，不夠深入、不夠全面、不懂用途；二是現有的技能不能勝任實際工作，實際動手能力欠缺；三是不知道如何進行課題需求分析、課題總體規劃；四是不知道如何進行軟件結構設計；五是實際編程經驗欠缺，缺少排除故障能力。所以，我們即將畢業的大學生需要與時俱進，克服不足，勤學苦練，迎接挑戰，為國爭光。

在該課題后續研究設計時，應重視步進電機特性研究，重視控制方法、控制方式研究；增加聯網控制功能；增加LCD數據顯示功能。

在這篇畢業設計論文即將完成的時候，我突然意識到自己的校園生活即將畫上一個句號。當我踏上工作崗位的時候即將面對的是完全不同于之前十幾年校園生活的新的旅程。如果說之前的日子是學會如何做人、如何做事、如何認識和理解世界、如何學會感恩，那么，今后的日子，我將真正成為一個有用的人，一個能與別人合作或者獨立完成任務的人，一個真正懂得世界、懂得感恩并真正付出的人。

我要感謝我存在的這個世界賦予我的認知和理解，感謝父母給了我機會認識并引導撫育我這個世界，感謝二十幾年來成百上千的老師與朋友讓我能夠在正確的道路上走得更遠并且激勵我成為一個堅定信念不做讓自己后悔事情的人。

“窮則獨善其身，達則兼濟天下”，古訓教導我們不做自私人，懂得盡己所能，知恩圖報。一切來之不易，珍惜且能盡其用，算是在自己能力有限的時候對社會，對生活最大的慰藉和回報。今年的二月份，在經歷了將近一年的苦苦尋覓之后，我終于遇到了一個適合自己發展的崗位，也終于能夠將全部的精力投入到這次畢業設計之中。首先我非常感謝我的導師李老師對我的支持和寬容，因為這次畢設的題目來源于我在生活的靈感，并且有著強烈的愿望，期望它能夠成為現實，期望在離開校園之前見證自己所學是有用的學問。李老師在我的畢設過程中給予我鼎力的支持，因而有機會實現這個愿望。同時，在漫長的設計和實踐過程中，身邊的同學和朋友都給了我很多支持和幫助，這也證明了即便是一個人的任務也需要集體的力量，慶幸自己在離開校園之前學到了很多今后可能及其重要的東西。

回顧自己的學習歷程，感覺今天的生活與狀態是由一系列的偶然與必然串聯成的結果。在這個過程中自己承受了比別人更多的挫折，但也學到了更多的感悟，獲得了比別人更大的成就。我體會了人生的正弦曲線，知道很多情況下結果是之前很長時間的累積，很有趣的是，我的這些感悟在大學的專業課學習的時候得到

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畢業設計總結

了理論上描述的一致。因為我的每一次成功的獲得都比別人晚了許多，但也都是在最關鍵的時候比別人得到了更多的收獲，也比別人體會到更多的付出后的充實。很慶幸自己在過去歲月中每一次困難抉擇中做出的選擇，以及在不斷地激勵中為目標而不斷奮斗的堅持。

“來到社會做什么？畢業后做一個怎樣的人？”雖然即將畢業，但是這兩個問題將常伴左右。第一個問題的答案已經深深寫在自己三年大學生活的美好回憶之中，而第二個問題，將是我今后不斷反省自我并思考未來的信條。

學無止境，無論每天往返于公司和住所，還是奔走于實驗室與宿舍之間，作為一個職員或者學生，無時無刻不在接受新的知識、觀點、理念。即便是創造社會價值，也仍需要不斷補給養分。于此，作為剛剛走出校園的人，我將牢記于心。

最后，真誠期望每一個已經出現在或是即將出現在我不同人生階段卻是同一條生活軌跡的師長、親友、戰友們，能夠始終擁有美好幸福的生活狀態、以及一顆熱忱于探索未知和真理的心，同時也是對自己未來生活的期冀。

第二篇：基于PLC的智能交通燈控制系統畢業設計文獻綜述

文獻綜述

一． 緒論

1.交通燈的由來：

交通燈是指由紅、黃、綠三種顏色燈組成用來指揮交通的信號燈，最早出現在19世紀初在英國中部的約克城的一個典故中，當時交通燈只有兩種顏色紅綠，隨著各種交通工具的發展和交通指揮的需要，第一盞名副其實的三色燈(紅、黃、綠三種標志)于1918年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。2.交通燈的發展史：

19世紀初，在英國中部的約克城，紅、綠裝分別代表女性的不同身份。其中，著紅裝的女人表示我已結婚，而著綠裝的女人則是未婚者。后來，英國倫敦議會大前經常發生馬車軋人的事故，于是人們受到紅綠裝啟發，1868年12月10日，信號燈家族的第一個成員就在倫敦議會大廈的廣場上誕生了，由當時英國機械師德?哈設計、制造的燈柱高7米，身上掛著一盞紅、綠兩色的提燈--煤氣交通信號燈，這是城市街道的第一盞信號燈。在燈的腳下，一名手持長桿的警察隨心所欲地牽動皮帶轉換提燈的顏色。后來在信號燈的中心裝上煤氣燈罩，它的前面有兩塊紅、綠玻璃交替遮擋。不幸的是只面世23天的煤氣燈突然爆炸自滅，使一位正在值勤的警察也因此斷送了性命。

從此，城市的交通信號燈被取締了。直到1914年，在美國的克利夫蘭市才率先恢復了紅綠燈，不過，這時已是“電氣信號燈”。稍后又在紐約和芝加哥等城市，相繼重新出現了交通信號燈。

隨著各種交通工具的發展和交通指揮的需要，第一盞名副其實的三色燈(紅、黃、綠三種標志)于1918年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。

黃色信號燈的發明者是我國的胡汝鼎，他懷著“科學救國”的抱負到美國深造，在大發明家愛迪生為董事長的美國通用電器公司任職員。一天，他站在繁華的十字路口等待綠燈信號，當他看到紅燈而正要過去時，一輛轉彎的汽車呼地一聲擦身而過，嚇了他一身冷汗。回到宿舍，他反復琢磨，終于想到在紅、綠燈中間再加上一個黃色信號燈，提醒人們注意危險。他的建議立即得到有關方面的肯定。于是紅、黃、綠三色信號燈即以一個完整的指揮 1

信號家族，遍及全世界陸、海、空交通領域了。

二． 主體

1.發展智能交通燈系統的意義：

汽車已經逐漸成為了人們日常生活中最主要的交通工具。但是，城市基礎設施建設特別是城市交通道路的發展速度卻滿足不了汽車數量增長的需求，這就使城市交通擁堵現象越來越嚴重，車輛通行速度成為了城市發展的瓶頸。在加強城市基礎建設的同時，改善十字路口的交通信號燈運行模式，提高十字路口的通行效率，對緩解城市交通堵塞有著重要的現實意義。而目前城市的交通燈控制，是根據一定時間段的各車道車流量的調查而分配出的相對合理的同定紅綠燈轉化周期。但在特定的時間段，會出現某一方向車輛早已通行完，而另一方向車輛排隊等綠燈的情況，這嚴重降低了實際的十字路口交通效率。

針對現實中越來越嚴重的城市交通擁堵現象，可設計出一種城市十字路口交通信號燈控制的新方法。可根據車流量來智能控制紅綠燈的讀秒時間，解決了各車道車流量不均衡所造成的十字路口交通資源浪費問題，設計的智能交通控制系統利用對相向車道采用不同步的紅綠燈信號控制方法，能夠減少交通資源浪費，大幅提高十字路口的車輛通行效率。2.國內外智能交通燈系統的發展現狀：

交通信號控制系統是現代城市交通控制和疏導的主要手段。而作為城市交通基本組成部分的平面交叉路口，其通行能力是解決城市交通問題的關鍵，而交通信號燈又是交叉路口必不可少的交通控制手段。隨著計算機技術和自動控制技術的發展，以及交通流理論的不斷發展完善，交通運輸組織與優化理論、技術的不斷提高，國內外逐步形成了一批高水平有實效的城市道路交通控制系統。

（1）澳大利亞SCAT系統：

SCATS采取分層遞階式控制結構。其控制中心備有一臺監控計算機和一臺管理計算機，通過串行數據通訊線路相連。地區級的計算機自動把各種數據送到管理計算機。監控計算機連續地監視所有路El的信號運行、檢測器的工作狀況。地區主控制器用于分析路El控制器送來的車流數據，確定控制策略，并對本區域各路口進行實時控制。SCATS系統充分體現了計算機網絡技術的突出優點，結構易于更改，控制方案較易變換。SCATS系統明顯的不足：第一，系統為一種方案選擇系統，限制了配時參數的優化程度；第二，系統過分依賴于計算機硬件，移植能力差：第三，選擇控制方案時，無實時信息反饋。

（2）英國SCOOT系統：

SCOOT是由英國道路研究所在TRANSYT系統的基礎上采用自適應控制方法于1980年提出的動態交通控制系統。SCOOT的模型與優化原理與TRANSYT相仿，不同的是SCOOT為方案生成的控制系統，是通過安裝在交叉口每條進口車道最上游的車輛檢測器所采集的車輛信息，進行聯機處理，從而形成控制方案，并能連續實時調整周期、綠信比和相位差來適應不同的交通流。SCOOT系統的不足是：相位不能自動增減，任何路E1只能有固定的相序；獨立的控制子區的劃分不能自動完成，只能人工完成；安裝調試困難，對用戶的技術要求過高。

（3）國內智能交通控制系統：

國內應用和研究城市交通控制系統的工作起步較晚，20世紀80年代以來，國家一方面進行以改善城市市中心交通為核心的UTSM(urban traffic sys—tem manage)技術研究；另一方面采取引進與開發相結合的方針，建立了一些城市道路交通控制系統。以北京、上海為代表的大城市，交通控制系統主要是簡易單點信號機、SCOOT系統、TRANSYT系統和SCATS系統其中幾個結合使用；而如湘潭、岳陽等國內中小城市，交通控制系統主要還是使用國產的簡易單點信號機和集中協調式信號機。

3.采用基于PLC的智能交通燈控制系統的好處：

（1）特點：

① 能適應各種惡劣的運行環境，抗干擾能力強，可靠性強，遠高于其他各種機型； ② 通用性高，使用方便； ③ 程序設計簡單，易學，易懂；

④ 采用先進的模塊化結構，系統組合靈活方便； ⑤ 系統設計周期短；

⑥ 安裝簡便，調試方便，維護工作量小；

⑦ 對生產工藝改變的適應性強，可經行柔性生產； ⑧ 體積小，功耗小，性價比高。（2）PLC的應用：

① 開關量的邏輯控制：這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控制及自動化流水線。

② 模擬量控制：在工業生產過程當中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了是可編程控制器處理模擬量，必須實現模擬量和數字量質之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉化模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。

③ 運動控制：PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早起直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動的步進電機或者伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。

④ 過程控制：過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機，PLC能編程控制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的調節方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。

⑤ 通信及聯網：PLC通信含PLC間的通信及PLC與其他智能設備間的通行。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網絡發展很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通行功能，紛紛推出各自的網絡系統。新近生產的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

⑥ 數據處理：現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排表、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數據處理一般用于大型的控制系統。

三． 總結

采用基于PLC的智能交通燈控制系統，可以根據車流量合理的調節交通信號燈的讀秒時間，這樣不僅可以有效的防治交通擁堵而且可以合理的利用交通資源，進而大大緩解交通壓力。在基于PLC的智能交通燈控制系

統的設計過程中可能牽涉到信號的采集與傳輸，在考慮到施工的成本以及安裝困難度的前提下，本設計主要想采用光電計數器。因為光電計數器叫一般的傳感器而言，它不僅成本低而且安裝方便。

四． 參考文獻

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[16] 廖常初.PLC梯形圖的順序控制設計法.電子技術雜志.2001.第10期 [17] 吳建強.可編程控制器原理及應用.哈爾濱工業大學出版社.2011.7.12 [18] 邱公偉.可編程網絡通訊及應用.清華大學出版社.2000.3 [19] 鄭鳳翼.輕松解讀三菱FX2N系列PLC原理與應用.機械工業出版社.2011.10

第三篇：基于機器視覺智能交通燈控制系統

機器視覺的論述作業

題

目 ：

基于機器視覺智能交通燈控制系統

學院名稱 ：

電氣工程學院

專業班級 ：

姓

名 ： 學

號 ：

時 間 ： 緒論.........................................................3 2 基于機器視覺的智能交通燈系統設計.............................3 3 智能交通燈控制策略...........................................5 3.1 模糊控制...............................................5 3.2 智能交通燈模糊控制策略.................................5 3.3 解模糊化算法...........................................6 4 系統硬件設計.................................................6 4.1 攝像頭的安裝和特性.....................................6 4.2 視頻采集模塊設計.......................................8 4.3 DSP控制處理模塊設計...................................9 4.4 信號燈驅動模塊設計.....................................9 4.5 電源模塊設計..........................................10 5 系統軟件設計及調試..........................................11 5.1 軟件總體設計方案......................................11 5.2 視頻采集模塊的軟件設計................................12 5.3 系統調試..............................................13 6 總結........................................................13 7 參考文獻........................................................................................................13 緒論

隨著社會經濟的發展，城市車輛數量迅速增長，交通擁擠日益嚴重，造成的交通事故和環境污染等負面效應也日益突出。城市交通問題直接制約著城市的建設和經濟的增長，與人們的日常生活密切相關。通常交通阻塞大都是由于城市路口實際通行能力不足所造成的，路口交通問題逐步成為經濟和社會發展中的重大問題，為此世界大多數國家都在進行智能交通燈控制系統的研究。

本文的目的是對基于機器視覺的智能交通燈控制系統進行了研究。基于機器視覺的智能交通燈控制系統對路口交通燈進行智能控制，根據各相位車流量大小，智能分配紅綠燈時間，徹底改變了傳統交通燈控制方式的不足。目前由于城市路口交通信號燈的控制策略不理想，導致了路口實際通行能力下降，停車次數比較多，車輛通過路口的延誤時間較長，容易造成不必要的擁堵。改善交通燈控制策略，來提高路口的實際通行能力，這是城市交通控制中需要解決的主要問題。自從計算機控制系統應用于交通燈控制以來，硬件設備的不斷更新和改進，智能化和集成化成為城市道路交通信號控制系統的研究趨勢，而路口交通燈控制系統是智能交通系統中的關鍵點和突破口。基于機器視覺的智能交通燈系統設計

基于機器視覺的智能交通燈控制系統是由攝像機、視頻采集模塊、DSP控制處理模塊、信號燈驅動模塊、電源模塊、時鐘模塊、復位模塊和信號燈組等組成，其組成框圖如2.1圖所示

圖2.1系統組成框圖

系統中攝像機是用來拍攝路口車輛視頻，是路口車流量獲取的基礎設備，其

拍攝的視頻圖像質量高低直接影響到系統對交通燈控制的精度。攝像機的選擇決定著視頻的質量，所以一般要選擇穩定性高，分辨率符合系統要求的攝像機。目前攝像機主要分為兩種，一種是電荷耦合器件_℃CD圖像傳感器；一種是互補性氧化金屬半導體—CMoS圖像傳感器。CCD圖像傳感器是由很多感光單位組成的，其表面受到光線照射時，產生的電荷將由感光單位反映在組件上，所有感光單位產生的電信號組合在一起，就能夠形成一幅完整的圖畫。而CMOS圖像傳感器的制造技術與工藝和制造普通計算機芯片的技術非常類似，CMOS中同時存在著N級和P級半導體，這兩個半導體之間互補效應能夠產生的電流信號，能夠被處理芯片記錄，同時將其解讀成影像，形成一幅圖畫。畫。比較CCD和CMOS的結構，ADC(放大兼類比數字信號轉換器)的位置和數量是最大的不同。通常CCD攝像頭每曝光一次，當快門關閉之后立即進行像素的轉移處理，將其每一行中的每一個像素的電信號依次送到“緩沖器"中，再輸入到放大器中進行放大，然后串聯ADC輸出；而CMOS的設計中每個像素旁直接連著ADC，對電信號進行放大同時轉換成數字信號。CCD與CMOS的特性比較如下表2-1 表2-1 CCD和CMOS的比較

通過對CCD和CMOS的特性進行比較，以及視頻處理系統對視頻圖像的要求，本文采用CCD攝像機JAB．55 15EB作為視頻輸入部分的圖像傳感器。智能交通燈控制策略

3.1 模糊控制

模糊控制是將模糊理論引入控制領域，將人的經驗形式化模型化，采用模糊邏輯的近似推理方法，通過計算機系統代替人對被控對象進行有效的實時控制。模糊控制系統是由模糊規則基、模糊推理、模糊化算子和解模糊化算子組成，其組成框圖如圖3．1所示。

圖3.1 模糊控制的組成框圖

模糊化是對系統的輸入量進行論域變換，將精確量轉化成模糊輸入信息的過程。由于實際過程中的輸入值通常為連續變化的，必須將其范圍分成有限個模糊集，并與輸入量相對應，然后通過隸屬函數求出輸入量對各模糊集合的隸屬度，將普通變量轉化為模糊變量，完成了模糊化工作。

3.2 智能交通燈模糊控制策略

模糊控制過程是將實際檢測的當前方向車輛排隊長度進行模糊量化處理，映射到輸入論域的模糊集合，根據實踐經驗確定模糊控制規則，進行模糊推理，再經清晰化處理轉為綠燈延長時間的精確量，實現交通燈智能控制。通常情況下，在某一方向紅燈時間內該車道的車流量在停車線后的排隊長度越長而綠燈方向車流量不多，為了保證下一周期車輛通行最大化，就得適當延長下一周期的綠燈時間。反之，當前綠燈方向的車流量較多而當前紅燈方向車道的車流量在停車線

后的排隊長度較短，就得適當減少下一周期的綠燈時間，以確保路口車輛通行量的最大化。考慮到司機和行人心理承受能力，不至于在其等待過程中產生焦急煩躁的情緒，路口的紅綠燈周期不能過長，通常可以設置一個最大綠燈時間，比如120S。如果系統已經執行了最大綠燈過，立即進行相位切換，當前方向綠燈進入黃閃狀態，一般設定為3秒，然后執行紅燈狀態。當路口的車流量較小時，信號周期則比較短，但一般也要設定一個最小綠燈時間，女1：120S，否則車輛和行人由于來不及通過路VI而影響交通安全n時間，不考慮當前方向還有多少輛車等待通過。

3.3 解模糊化算法

通過對被控制量的模糊化，根據模糊控制規則進行推理，做出模糊決策，得到模糊控制的輸出量，這個輸出量為模糊量，而被控對象最終只能接受精確的控制量，所以必須將輸出的模糊量轉化為精確的控制量，將其轉化為精確量的過程通常稱之為解模糊化。也就是從模糊量變為清晰量的過程，即把通過模糊推理得到的輸出量的模糊集合，一一映射到輸出量的普通集合。解模糊的方法有通常有最大隸屬度法、平均最大隸屬度法、取中位數法以及加權平均法。系統硬件設計

4.1 攝像頭的安裝和特性

（1）所采集車輛視頻圖像質量的高低將直接影響到系統對交通燈控制的精度，而決定視頻質量的關鍵因素在于CCD攝像頭的選擇和安裝。本文采用CCD攝像機JAB-5515EB，可以在室外惡劣環境下全天候工作，其性能如表4-表4-1 JAB-5515EB攝像頭的特性

（2）攝像頭的安裝直接影響到視頻采集的過程，而且安裝攝像頭的位置既要不能對交通產生任何影響，又要滿足視頻采集模塊的需求。圖4．1為兩相位路口示意圖，攝像頭的安裝位置應在圖中A、B、C、D點的上方高于7米為宜。視頻圖像處理只針對車道，所以可視角度只需滿足橫向覆蓋整個車道，縱向能夠覆蓋車輛排隊信息的長度即可。

圖4.1 城市路口示意圖

4.2 視頻采集模塊設計

本設計中的視頻采集模塊主要分為視頻輸入和視頻處理兩個部分，其功能是利用圖像傳感器將物體的光信號轉換成模擬的視頻電信號，然后利用視頻解碼芯片將視頻模擬信號轉化成數字視頻信號輸入到DSP的視頻處理前端。模擬視頻信號主要分為PAL和NTSC兩種制式，在將模擬視頻信號直接轉換成數字信號的時

候，通常需要用到視頻解碼芯片，本設計中選擇TI公司的TVP5150視頻解碼芯片來主要用來完成模擬視頻信號到數字視頻信號的轉換以及對圖像亮度、色度的預處理等。

4.3 DSP控制處理模塊設計

DSP控制處理模塊作為系統的主控模塊，以TMS320DM6437為核心，由視頻處理前端、DDR2存儲器、EMIF接121電路、以太網接口電路、12C總線和JTAG接口電路組成，其設計框圖如圖4.2所示

圖4.2 DSP控制處理模塊設計框圖

視頻處理前端用來接收TVP5150發送的數字視頻信號，DDR2存儲器用來存儲程序和數據，EMIF接口電路可以外接NAND Flash用于固化程序和數據，以太網接口電路用于DM6437與外接設備之間的通信，I2C總線對TVP5150內部存器進行初始化設置，JTAG接121電路主要用來連接DSP仿真器，進行程序的載和系統的調試與仿真。芯片DM6437用于控制各個外圍功能芯片及完成算法處理。

4.4 信號燈驅動模塊設計

LED交通信號燈驅動模塊設計以LM3407芯片核心，其輸入電壓范圍4.5V-30V，并且能夠提供精準的恒定電流輸出，本文所需電壓為24V，電流為350mA，以驅動高功率發光二極管(LED)。常用LED交通燈的燈盤內LED數量約在100-200個

之間，本文采用119個LED燈通過串并聯結合的方式進行連接。每個LED工作電壓為3.3V，工作電流為20mA，結合驅動芯片參數和燈盤的規格，采用并聯17組，每組串聯7個LED燈的方式，對交通信號燈進行驅動。交通燈連接方式如圖4.4所示。

圖4.4 LED交通燈連接圖

4.5 電源模塊設計

整個系統的硬件平臺采用+5V外接電壓進行供電，但是根據各個模塊對電源電壓需求各有不同，因此對整個硬件平臺的供電設計很重要。DM6437內核使用1.05V1.20V兩種工作電壓，當其工作頻率為600MHz/500MHz/400MH時要求供電電壓為1.20V，當工作頻率為400MHz時要求供電電壓為1.05V。設計中的內核工作頻率為600MHz，故而采用1.2V的內核供電電壓。而系統中TVP5150視頻解碼芯片的內核和外接的以太網物理層芯片等均是采用1.5V電源進行供電，其他則供電電壓為3.3V。在給系統上電的過程中，首先應當確內核電源先上電。關閉電源的時候，同樣先進行內核電源的關閉，然后再關閉I/O電源等。若只對CPU內核進行供電，而對周圍I/O沒有進行供電，則不會對芯片產生任何損害。假如周圍的I/O均獲得供電而對CPU內核沒有進行供電，導致芯片緩沖/驅動部分的晶體管在未知狀態下進行工作，對系統會產生一定的損害。電源模塊設計功能框

圖如圖4.5所示。

圖4.5 電源模塊功能框圖 系統軟件設計及調試

5.1 軟件總體設計方案

基于機器視覺的智能交通燈控制系統的功能主要通過C語言進行軟件編程來實現的，其軟件設計部分主要包括視頻采集模塊軟件、DSP控制處理模塊軟件以及交通燈智能控制軟件。其軟件總體設計框圖如圖5.1所示。視頻采集模塊以TVP5150芯片為核心，接收來自攝像頭的視頻，進行和亮度等預處理，然后將模擬視頻信號轉換為數字視頻信號，其軟件設計主要包括TVP5150芯片的配置、芯片的工作過程；DSP控制處理模塊要對車輛視頻進行圖像處理，計算出精確的車流量，根據模糊控制算法智能控制紅綠燈時間。DSP控制處理模塊軟件設計主要包括模塊主要寄存器配置、CACHE大小配置及存儲器映射、EMIF接口初始化設計

和DSP代碼優化原則；交通燈智能控制軟件主要通過交通燈智能控制策略，根據車流量大小，對綠燈時間進行自動控制。

圖5.1 軟件總體設計框圖

5.2 視頻采集模塊的軟件設計

視頻采集模塊開始工作時，首先讀取跳線設置，進行視頻捕捉參數的更新，然后建立視頻輸入通道，同時為將要獲取的視頻信息分配內存緩沖區，再將獲取的每一個視頻幀發送給視頻解碼芯片TVP5150。當TVP5150發送結束信號，表示視頻采集過程結束。在本文中，CCD攝像頭為PAL制式，輸入的寬度是704，輸入高度是576，幀速是25幀/秒。所以將JPI設置成PAL制式，輸入的視頻數據像素為704x 576。設計中將幀間間隔設置為25，故最大的幀速是每秒25幀。其每個像素點的大小是2Bit，因此一幀數據大小為792KB。再進行視頻輸入通道的創建，創建過程是通過DSP/BIOS系統創建視頻前端微型驅動的管道對象，采用

擴展的GIO函數FVID-create()來進行創建。

5.3 系統調試

電源、時鐘和復位模塊屬于整個系統的最小系統部分，是硬件電路的基礎，所以首先對其進行調試，以保證其正常工作。電源模塊的調試主要通過萬用表進行測量，當電源電路上電后，測試其輸出端口電壓是否符合系統的要求，分別為3.3V、1.8V和1.2V。時鐘模塊在調試過程中采用邏輯分析儀進行觀測輸時鐘頻率，確定其是否滿足系統所需時鐘頻率的要求，視頻解碼芯片TVP5150所需的時鐘輸入頻率為14.31818MHz，CPU核所需的時鐘輸入為27MHz。復位模塊也采用萬用表進行測量，當按下復位鍵輸出為低電平有效，否則輸出為高電平。總結

本文根據國內外交通燈控制系統的研究現狀，分析研究了目前常用的交通燈控制策略，提出了一種基于機器視覺的智能交通燈控制系統的設計方案，將模糊控制理論引入交通燈控制系統中，提出了智能交通燈控制策略。采用了TI公司推出的TMS320C6000系列中性能較高的TMS320DM6437芯片，結合其它外圍電路，設計了智能交通燈控制系統的硬件，并進行了相應的軟件設計。最后進行了實驗和調試。

基于機器視覺的智能交通燈控制系統涉及的領域很多，技術手段較為復雜。由于作者知識有限以及相關條件的限制，有些方面研究不夠深入，還有待于進一步改進與完善。參考文獻

【1】劉智勇．智能交通控制理論及其應用【M】．北京：科學出版社，2003．

【2】高海軍．城市交通信號控制研究[D】．北京：中國科學院自動化研究所，2005．

【3】陳俊．基于DSP的汽車視覺系統研究【D】．武漢：武漢理工大學，2009．

【4】王史春．基于模糊控制算法實現信號燈智能化研究【J】．電子科技．2009 【5】李玉．交通信號燈的模糊控制[D】．遼寧：遼寧科技大學，2008．

第四篇：基于PLC交通燈控制系統畢業設計概要

畢業設計題目: 交通燈畢業論文 系別:電氣與信息工程學院 專業 : 電氣自動化 班級:電氣自動化10-01 姓名: 指導教師: 【摘要】:交通信號燈的出現,使交通得以有效管制,對于疏導交通流量、提高道路通行能力,減少交通事故有明顯效果。為了實現交通道路的管理,力求交通管理先進性、科學化。用可編程控制器實現交通燈管制的控制系統,以及該系統軟、硬件設計方法,實驗證明該系統實現簡單、經濟,能夠有效地疏導交通,提高交通路口的通行能力。分析了現代城市交通控制與管理問題的現狀,結合交通的實際情況闡述了交通燈控制系統的工作原理,給出了一種簡單實用的城市交通燈控制系統的PLC設計方案。可編程序控制器在工業自動化中的地位極為重要,廣泛的應用于各個行業。隨著科技的發展,可編程控制器的功能日益完善,加上小型化、價格低、可靠性高,在現代工業中的作用更加突出

1.1交通信號燈的作用和意義

隨著社會經濟的發展,城市交通問題越來越引起人們的關注。人,車,路三者關系的協調,已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統是用于城市交通數據監測,交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統,它是現代城市交通監控指揮中最重要的組成部分。

隨著城市機動車量的不斷增加,許多大城市如北京,上海,南京等出現了交通超負荷運行的情況,因此,自80年代后期,這些城市紛紛修建城市高速公路,在高速公路建設完成的初期,它們也曾有效地改善了交通狀況。然而,隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統研究和控制,高速道路沒有充分發揮出預期的作用。而城市高

速道路在構造上的特點,也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路和普通道路耦合出交通狀況的制約。所以,如何采用合適的控制方法,最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路,緩解主干道與匝道,城區與周邊地區的交通擁堵狀況,越來越成為交通運輸管理和城市規劃部門亟待解決的主要問題, 根據交通等工藝控制要求和特點,我們采用了日本三菱公司FX2N_48MR。三菱PLC 有小型化,高速度,高性能等特點,三菱可編程控制器指令豐富,可以接各種輸入,輸出擴充設備,有豐富的特殊擴展設備,其中的模擬輸入設備和通信設備是系統所必需的,能夠方便地聯網通信。本系統就是應用可編程控制器(PLC對十字路口交通控制等實現控制。本系統采用PLC是基于以下四個原因:(1PLC具有很高的可靠性,抗干擾能力。通常的平均無障礙時間都在30萬小時以上;(2系統設計周期短,維護方便,改造容易,功能完善,實用性強;(3干擾能力強,具有硬件故障的自我檢查功能,目前空中各種電磁干擾日益嚴重,為了保證交通控制的可靠穩定,我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環境下正常工作的PLC;(4近年來PLC的性能價格比有較大幅度的提高,是的實際應用成為可能。【關鍵詞】:PLC可編程控制器、交通型號燈、可靠性高。【目錄】: 關鍵詞(01 第1章交通信號控制系統(02 1.1十字路口交通燈控制實際情況(04 1.1.1南北向(列和東西向(行主干道(04

1.1.2南北向和東西向人行道(04 1.2結合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗(04 1.2.1南北向(列和東西向(行主干道(04 1.2.2南北向和東西向行人道(04 1.2.3盲人安全通道控制和手動控制車流量(04 1.3流程圖(05 第2章可編程控制器程序設計(07 2.1可編程控制器選擇(07 2.2十字路口交通燈模擬控制時序圖(07 2.3可編程控制器IO端口分配(10 2.4程序設計(10 第3章總結(13 3.1難點分析(13 3.1.1行人道紅綠燈和主干道紅綠燈的對應關系(13 3.1.2盲人脈沖按鍵(13 3.1.3手動車流控制按鍵的控制方式(13 3.1.4交通燈閃亮問題(13 3.2調試錯誤與修改方法(13 3.3PLC智能化控制交通燈的方法(13

3.4收獲與感悟(14 致謝(14 參考文獻(14 第1章交通燈信號控制系統 1.1 十字路口交通燈控制實際情況

a.南北主干道:直行綠27S、直行綠閃3S、左轉綠10S、左轉綠閃3S、黃2S、紅45S;b.東西人行道:紅45S、綠27S、綠閃3S、紅60S;c.東西主干道:紅45S、直行綠27S、直行綠閃3S、左轉綠10S、左轉綠閃3S、黃2S;d.南北人行道:綠27S、綠閃3S、紅60S;e.循環控制方式;f.交通燈變化順序表(單循環周期90秒。1.1.1 南北向(列和東西向(行主干道

南北向(列和東西向(行主干道均設有直行綠燈27S,直行綠燈閃亮3S,左行綠燈10S,左轉綠閃3S,黃燈2S和紅燈45S。當南北主干道紅燈點亮時,東西主干道應依次點亮直行綠燈,直行綠燈閃,左轉綠燈,左轉綠燈閃亮和黃燈;反之,當東西主干道紅燈點亮時,南北主干道依次點亮直行綠燈,直行綠燈閃,左轉綠燈,左轉綠燈閃亮和黃燈。1.1.2南北向和東西向人行道

南北向和東西向人行道均設有通行綠燈和禁行紅燈。南北人行道通行綠燈應在南北主干道直行綠燈點亮時點亮,當南北主干道直行綠燈閃亮時南北行人道綠燈也

要對應閃亮,其它時間為紅燈。東西人行道通行綠燈于東西主干道直行綠燈點亮時點亮,當東西主干道直行綠燈閃亮是東西行人道綠燈也要對應閃亮,其它時間為紅燈。

1.2結合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗

在PLC交通燈模擬模塊中,主干道東西南北每面都有3個控制燈,分別為: ●禁止通行燈(亮時為紅色 ●準備禁止通行燈(亮時為黃色 ●直通燈(亮時為綠色

另外行人道東西南北每面都有2個控制燈,分別為: ●禁止通行燈(亮時為紅色 ●直通燈(亮時為綠色

結合十字路口交通燈實際情況設計交通燈模擬控制系統如下: 當交通燈系統啟動開關接通時。1.2.1南北向(列和東西向(行主干道

南北向(列和東西向(行主干道均設有綠燈 10S,綠燈閃亮2S(亮0.1 滅0.1,黃燈2S和紅燈14S。當南北主干道紅燈點亮時,東西住干道應依次點亮綠燈,綠燈閃亮,黃燈,反之,當東西主干道紅燈點亮時,南北主干道依次點亮綠燈,綠燈閃,黃燈。

1.2.2南北向和東西向行人道

南北向和東西向行人道均設為通行綠燈和禁行紅燈。南北人行道通行綠燈應在南北主干道綠燈點亮時點亮,當南北主干道綠燈閃亮和黃燈點亮時南北行人道綠燈也要對應閃亮,其它時間為紅燈。東西行人道通行綠燈于東西主干道綠燈點亮是點

亮,當東西主干道綠燈閃亮和黃燈點亮時東西行人道綠燈也要對應閃亮,其它時間為紅燈。

1.2.3盲人安全通道控制和手動控制車流量

除此之外另設兩個功能,使用10個脈沖開關。實現讓盲人可以方便通過十字路口和手動控制車流量。其中8個安裝在人行道的兩邊當東西方向行走的盲人要過馬路的時候,按下脈沖開關東西向行人道綠燈亮起,南北向主干道紅燈閃亮,延遲10秒恢復原來的控制系統。南北向脈沖開關對應東西向功能相同,另外兩個脈沖開可以控制車流量,當東西向主干道等待車量較多的時候,按下東西向控制脈沖開關,東西向主干道延長綠燈點亮時間到15秒。東西向行人道綠燈也要對應延長。南北向脈沖開關對應東西向功能相同。

1.3 流程圖 啟動開關

東西綠燈亮 東西綠燈閃 東西黃燈亮 東西紅燈亮 東西主干道 10S 2S 2S 14 南北紅燈亮 南北綠燈亮 南北綠燈閃 南北黃燈亮 南北主干道 14S 10S 2S 2S 啟動開關

南北紅燈亮 南北綠燈 南北綠燈閃 14S 10S 4S 東西綠燈亮 東西綠燈閃 東西紅燈亮 10S 4S 14S 東西行人道 南北行人道 結束 結束

交通燈模擬控制系統流程圖 啟動開關 按下脈沖開關

原來控制循環系統

行人道綠燈點亮,主干道紅燈閃亮 結束 Y N 啟動開關 按下脈沖開 關

對應方向綠燈點亮時間延長到15秒,另一方向紅燈點亮延長到15秒 再次按下啟動 開關

按此次控制方式進行循環 原來方式控制系統 結束 Y N Y

N 手動控制車流量流程圖 第2章 可編程控制器程序設計 2.1 可編程控制器選擇

本次交通燈設計用的是來自OMRON 的CPM1A-30CDR-A 可編程控制器。產品規格:CPM1A CPU 單元CPM1A 在編程環境等方面,它不僅具備了以往的小型PLC 所具有的功能,盡可能使安裝空間最小化,并實現了具有10點-100點輸入輸出點數的彈性構成。而且還可 連接可編程控制終端,創造了尚無前例的靈活運用。它不僅可以替代繼電器控制柜,就是作為小型控制器或在傳感器應用中,亦能適應生產現場不同的需求AC 電源輸入,繼電器輸出,能加擴展單元。

2.2 十字路口交通燈模擬控制時序圖 啟動 行人道綠燈 2S 10S 盲人脈沖按鍵控制時序圖 和此行人道相交叉的主干道紅燈 啟動 南北紅 東西綠

東西紅 南北綠 4S 14S 啟動

南北紅東西綠 東西黃東西紅 南北綠南北黃 10S 2 S 2 S 10S 2 S 2 S 14S 10S 2 S 2 S

ON OFF 十字路口主干道交通燈模擬控制時序圖 南北紅東西綠 東西黃東西紅 南北綠南北黃 15 2 S 2 S 10S 2 S 2 S 14S 15 2 S 2 S 東西向綠燈延時時序圖 啟

動 OFF ON 2.3 可編程控制器I/O 端口分配 啟動開關 0000 停止開關

0001 東西主干道綠燈 1000 東西主干道黃燈 1001 東西主干道紅燈 1002 南北主干道綠燈 1003 南北主干道黃燈 1004 南北主干道紅燈 1005 東西行人道綠燈 1100 東西行人道紅燈 1101 南北行人道綠燈

1102 南北行人道紅燈 1103 東西向綠燈延遲控制按鈕 0004 南北向綠燈延遲控制按鈕 0005 東西盲人脈沖按鈕

0003 南北盲人脈沖按鈕 0002 2.4 程序設計 0 LD 0000 1 OR 20300 2 AND-NOT 0001 3 AND-NOT 20000 4 OUT 20300 LD 20300 6 AND-NOT 20001 7 AND-NOT 20203 8 OUT 20301 PLC 0000 0001 1000 1001 1002 1003 1004 1005 1100 1101 1102 1103 交通燈控制PLC I/O 端口 0002 0003 0004 0005 9 LD 20301 10 OR TIM 005 11 OR TIM 027 12 OR 20000 13 AND-NOT TIM 002 14 AND-NOT 20103 15 AND-NOT 0001 16 OUT 20000 17 TIM 000 #100 18 TIM 001 #120 19 TIM 002 #140 20 LD TIM 002 21 OR 20001 22 OR TIM 018 23 AND-NOT TIM 005 24 AND-NOT 0001 25 AND-NOT 20203 26 OUT 2001 TIM 003 #100 28 TIM 004 #120 29 TIM 005 #140 30 LD 0004 31 OR 20100 32 AND-NOT 0000 33 AND-NOT 0005 34 AND-NOT 0001 35 OUT 20100 36 LD 20100 37 AND 20105 38 OUT 20102 39 LD TIM 005 40 OR TIM 027 41 OUT 20105 42 LD 20102 43 OR 20103 44 AND-NOT 0001 45 AND-NOT TIM 018 46 OUT 20103 47 TIM 016 #150 48 TIM 017 #170 49 TIM 018 #190 50 LD 0005 51 OR 20200 52 AND-NOT 0001 53 AND-NOT 0000 54 AND-NOT 0004 55 OUT 20200 56 LD TIM 002 57 LD TIM 018 58 OUT 20205 59 LD TIM 20200 60 AND 20205 61 OUT 20202 62 LD 20202 63 OR 20203 64 AND-NOT 0001 65 AND-NOT 027 66 OUT 20203 67 TIM 025 #150 68 TIM 026 #170 69 TIM 027 #190 70 LD 20000 71 AND-NOT TIM 000 72 LD 20103 73 AND-NOT TIM 016 74 OR LD 75 AND-NOT 0001 76 OUT 20002 77 LD TIM 000 78 AND-NOT TIM 001 79 LD TIM 016 80 AND-NOT TIM 017 81 OR LD 82 AND-NOT 20004 83 AND-NOT 0001

OUT 20003 85 TIM 006 #002 86 LD TIM 006 87 OR TIM 008 88 OR TIM 010 89 OR TIM 009 90 OR 20004 91 AND-NOT TIM 007 92 AND-NOT 0001 93 OUT 20004 94 TIM 007 #002 95 LD 20002 96 OR 20003 97 AND-NOT 0001 98 AND-NOT 20009 99 OUT 1000 100 LD TIM 001 101 AND-NOT TIM 002 102 LD TIM 017 103 AND-NOT TIM 018 104 OR LD 105 AND-NOT 20009 106 AND-NOT 0001 107 OUT 1001 108 LD 20000 109 AND-NOT TIM 002 110 LD 20103 111 AND-NOT TIM 018 112 OR LD 113 AND-NOT 20009 114 AND-NOT 0001 115 OUT 1103 116 LD20000 117 AND-NOT TIM 002 118 LD 20103 119 AND-NOT TIM 018 120 OR LD 121 AND-NOT 20103 122 AND-NOT 0001 123 OUT 20015 124 LD 20015 125 OR 20014 126 AND-NOT 0001 127 OUT 1005 128 LD 20001 129 AND-NOT TIM 003 130 LD 20203 131 AND-NOT TIM 025 132 OR LD 133 AND-NOT 0001 134 OUT 20005 135 LD TIM 003 136 AND-NOT TIM 004 137 LD TIM025 138 AND-NOT TIM 026 139 OR LD 140 AND-NOT 20004 141 AND-NOT 0001 142 OUT 20006 143 TIM 008 #002 144 LD 20005 145 OR 20006 146 AND-NOT 20013 147 AND-NOT 0001 148 OUT 1003 149 LD TIM 004

AND-NOT TIM 005 151 LD TIM 026 152 AND-NOT TIM 027 153 OR LD 154 AND-NOT 0001 155 AND-NOT 20013 156 OUT 1101 157 LD 20001 158 AND-NOT TIM 005 159 LD 20203 160 AND-NOT TIM 027 161 OR LD 162 AND-NOT 20013 163 AND-NOT 0001 164 OUT 1101 165 LD 20001 166 AND-NOT TIM 005 167 LD 20203 168 AND-NOT TIM 027 169 OR LD 170 AND-NOT 0001 171 AND-NOT 20009 172 OUT21000 173 LD 21000 174 OR 20011 175 AND-NOT 0001 176 OUT 1002 177 LD TIM 001 178 AND-NOT TIM 002 179 LD TIM 017 180 AND-NOT TIM 018 181 OR LD 182 AND-NOT 20004 183 AND-NOT 0001 184 OUT 20007 185 TIM 009 #002 186 LD TIM 004 187 AND-NOT TIM 005 188 LD TIM 026 189 AND-NOT TIM 027 190 OR LD 191 AND-NOT 20004 192 AND-NOT 0001 193 OUT 20008 194 TIM 010 #2 195 LD 20007 196 OR 20003 197 OR 20002 198 OR 20013 199 AND-NOT 0001 200 OUT 1100 201 LD 20008 202 OR 20005 203 OR 20006 204 OR 20009 205 AND-NOT 0001 206 OUT 1102 207 LD 0002 208 OR 20009 209 AND-NOT TIM 011 210 OUT 20009 211 TIM 011 #100 212 LD 20009 213 AND-NOT 20010 214 OUT 20011 215 TIM 012 #010

216 LD TIM 012 217 OR TIM 015 218 OR 20010 219 AND-NOT TIM 013 220 OUT 20010 221 TIM 013 #010 222 LD 0003 223 OR 20013 224 AND-NOT TIM 014 225 OUT 20013 226 TIM 014 #100 227 LD 20013 228 AND-NOT 20010 229 OUT 20014 230 TIM 015 #010 231 END 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 第3章總結 3.1 難點分析

本程序在設計過程遇到了一些難點我把它整理了一下發現有以下幾個問題。3.1.1行人道紅綠燈和主干道紅綠燈的對應關系

因為實際的紅綠燈控制中行人道的紅綠燈和主干道的紅綠燈是有這一定的對應關系的,所以在編程前一定要理清它們,這樣有利于在編程時簡化程序、減少PLC不必要的運算。

3.1.2盲人脈沖按鍵

盲人在東西南北的行人道同時通過十字路口的情況不會經常出現,可以說是非少的,如果我們要把盲人脈沖分開東西控制和南北控制使他不影響和它沒關系的主干道就可以使車輛行走更加通順減少車輛堵塞的情況。要實現這樣的功能就要在脈

沖按鍵按下時不影響他們的計時程序只在對應的主干道紅綠燈輸出程序上進行插入常閉繼電器以此把輸出程序斷開。

3.1.3手動車流控制按鍵的控制方式

手動車流控制按鍵是對相應的主干道綠燈延長的進行控制,但不能使它在按下時使改變當時的紅綠燈顯示情況,如現在是南北紅燈東西綠燈時按下南北綠燈延長按鍵就不能使它變成南北綠燈東西紅燈。這就涉及到了一個請求和響應的關系。

3.1.4交通燈的閃亮

交通燈綠燈在實際運行中是要經過閃爍的,所以在設計程序中也要加入這個功能,參考了一些PLC的交通燈程序介紹時發現PLC中有一些繼電器可以實現閃爍這些繼電器也就是PLC內部的功能繼電器,這是一種硬件實現功能的方法,雖然程序可以減少但比較死板閃爍頻率不能控制。由于對PLC內部的功能繼電器不太熟悉(不同型號的PLC內部功能繼電器編號也不一樣我想了一個用程序實現的方法(程序段在第86條~第94條指令之間,此方法可以說是軟件實現功能的方法,雖然程序加長了但閃爍頻率可以控制比較靈活。

3.2調試錯誤與修改方法

經過設計,想一次性把程序完成是非常難的,在調試中就出現了不少的錯誤。剛開始的時候把程序寫進去然后運行卻發現有些燈亮不起來而且在完成了一個周期后就循環不起來了。那時真的不知道從哪里入手,只好一條一條地檢查才發現了一條指令把常閉寫成了輸出真正的輸出口就沒有收到信號了。燈雖然是亮了但仍然循環不起來。從梯形圖又仔細的看了一次卻看不出什么問題出來。突然想起來編程器還可以進行監控于是再在運行的同時進行監控,于是發現了在程序的第一周期一切都運行正常但再運行下去的時候第二周期就再沒有反應了,包括里面的輔助繼電器,最后發現原來是程序前面沒有并上完成這個循環的繼電器號。后來就這樣把加上其他功能出現的錯誤也找出來了。雖然找錯誤是一個枯燥無味的工作,但只要你耐心的去做的話,你肯定能學到有用的動西。

3.3PLC智能化控制交通燈的方法

傳統的十字路口交通控制燈,通常是事先經過交通流量的調查,運用統計的方法將兩個方向紅綠燈的延時預先設置好。然而實際上交通流量的變化往往是不確定的,有的路口在不同的時段甚至可能產生很大的差異。即使是經過長期運行、適用的方案,仍然會發生這樣的現象:綠燈方向幾乎沒有什么車輛,而紅燈方向卻排著長隊等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準確模型的,統計的方法已不能適應迅猛發展的交通現狀,需要有一種能夠根據流量變化情況自適應控制的交通燈。而模糊控制恰恰具有這方面的優勢。此系統就是應

用可編程序控制器(PLC對十字路口交通控制燈實現模糊控制傳統的十字路口交通控制燈,通常是事先經過交通流量的調查,運用統計的方法將兩個方向紅綠燈的延時預先設置好。然而實際上交通流量的變化往往是不確定的,有的路口在不同的時段甚至可能產生很大的差異。即使是經過長期運行、適用的方案,仍然會發生這樣的現象:綠燈方向幾乎沒有什么車輛,而紅燈方向卻排著長隊等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準確模型的,統計的方法已不能適應迅猛發展的交通現狀,需要有一種能夠根據流量變化情況自適應控制的交通燈。而模糊控制恰恰具有這方面的優勢。

此系統就是應用可編程序控制器(PLC對十字路口交通控制燈實現模糊控制此控制系統的輸入量是指十字路口各方向上車輛數的動態變化量。具體由傳感器采集后送入可編程序控制器。在十字路口的四個方向(E、S、W、N的近端J(斑馬線附近和遠端Y(距斑馬線約100米處各設置一個傳感器,分別統計通過該處的車輛數。為了實現模糊控制,需要將綠燈時間分為兩部分:其一是固定的10秒作為路口車輛狀態參數的采集時間t1;其二是根據兩個方向車輛流量變化進行模糊決策的延時t2。然后通過傳感器采集后的排隊等候的車輛數送往PLC進行模糊推理運算得出延遲時t2,最后由t1和t2來實現對十字路口車流量的靈活控制。

3.4收獲與感悟

經過半個多月的艱苦奮斗,設計成果終于出來了,我才松了一口氣,我通過采集資料、進行實際考察后,做出以上設計的方法。

查找資料也是一件繁瑣的事情,雖說網上有資料但要找到一些真正有用的資料也不是一件容易的事,需要耐心查找。

花了整整十幾天,終于完成了設計,不過調試的時候卻發現結果和想的有所不同,通過監控和修改才得出了需要的設計。這次的設計讓我們增長了實踐技能,還增加了有關交通知識,這些對于我們真是受益匪淺。最后,我們覺得,不見風雨,怎么能見彩虹呢?我把體會用十個字概括:天下無難事,只怕有心人

一次又一次的學習,我們慢慢地在體會,研究和感悟,終于領會到成功的那一份喜悅,從撰寫開報告,查找資料,程序設計,到整理每一個次的調試,我們學會了細心和耐心,也品嘗到了酸、甜、苦、辣,無數的成功與失敗更加肯定了我們的研究成果。興趣是自發形成的,而默契是慢慢培養出來的。當前的社會,科技迅速發展,知識更新速度大大加快,只有我們共同去探索,用自己的雙手去征服每一片天空,用我們新的力量去打造一片創新的領域。結束語

通過這次設計,我對PLC設計控制有了深刻的認識,對以前學的PLC又有了一定的新認識,溫習了以前學的知識,就像人們常說的溫故而知新嘛,但在設計的過程中,遇到了很多的問題,我和同學之間互相幫助,有什么不懂的大家在一起商量,聽聽不同的看法對我們更好的理解知識,所以在這里非常感謝幫助我的同學。

在此要感謝我的指導老師徐彬,以及李頌洲老師和甘小梅老師,感謝老師給我這樣的機會鍛煉。在整個畢業設計過程中我懂得了許多東西,也培養了我獨立工作的能力,樹立了對自己工作能力的信心,相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力,使我充分體會到了在創造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個項目還不是很完善,但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業設計的最大收獲和財富,使我終身受益。

參考文獻 [1]．廖常初著.PLC 基礎及應用.第 2 版.北京：機械工業出版社,2007.[2].廖常初編.S7-300/400PLC 應用技術[M].北京：機械工業出版社，2005.[3]．三菱電機.FX3U,FX3UC 微型可編程控制器編程手冊.2005.[4].三菱電機.FX1S,FX1N,FX2N,FX2NC 編程手冊.2002.電氣自動化 2012 年 5 月 16

第五篇：畢業論文---智能交通燈控制系統設計

目 錄

摘 要...........................................................2 第一章 概述.....................................................3 1.1交通燈的發展及現狀...........................................3 1.2 單片機說明.................................................3 第二章 智能交通燈的設計原理.....................................6 2.1 智能交通燈的設計框圖........................................6 2.2智能交通燈的設計方案及改進措施...............................6 第三章 智能交通燈電路設計.......................................6 3.1控制器的系統框圖.............................................7 3.2智能交通燈控制系統電路圖.....................錯誤！未定義書簽。3.3工作原理....................................................8 第四章 智能交通燈軟件系統設計..................................14 4.1 智能交通燈的軟件設計流程圖.................................14 4.2 程序源代碼.................................................14 第五章 智能交通燈方案的仿真....................................14 小結...........................................................18 致謝詞.........................................................18 參考文獻.......................................................18 附 錄..........................................................21 附錄A：智能交通燈控制程序：....................................21

摘 要

本文介紹的是一個基于PROTEUS的智能交通燈控制系統的設計與仿真，系統根據交通十字路口雙車道車流量的情況控制交通信號燈按特定的規律變化。

本文首先對智能交通燈的研究意義和智能交通燈的研究現狀進行了分析，指出了現狀交通燈存在的缺點，并提出了改進方法。智能交通燈控制系統通常要實現自動控制和在緊急情況下能夠手動切換信號燈讓特殊車輛優先通行。本文還對AT89C51單片機的結構特點和重要引腳功能進行了介紹，同時對智能交通燈控制系統的設計進行了詳細的分析。最后利用PROTEUS軟件，通過其平臺對交通燈控制系統進行了仿真，仿真結果表明系統工作性能良好。

關 鍵 詞：PROTEUS、AT89C51單片機、智能交通燈；

第一章 概述

1.1交通燈的發展及現狀

中國車輛數量不斷增加，交通管制的工作量越來越大，利用計算機代替人進行高效交通管理是必然的發展趨勢，而讓計算機控制的交通燈擁有類似人類的感知智能，具有很強的現實意義，比如通過攝像機讓交通燈控制系統獲得視覺感知功能，就可以代替人類的眼睛，使系統根據所“看到”交通情況自適應改變管制策略，提高了交通管理的自動化水平，使得交通更高效、更順暢。

目前設計交通燈的方案有很多，有應用CPLD設計實現交通信號燈控制器方法;有應用PLC實現對交通燈控制系統的設計;有應用單片機實現對交通信號燈設計的方法。目前，國內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，車輛分流尚能發揮作用，但根據實際行車過程中出現的情況，還存在以下缺點：1．兩車道的車輛輪流放行時間相同且固定，在十字路口，經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。2．沒有考慮緊急車通過時，兩車道應采取的措施，臂如，消防車執行緊急任務通過時，兩車道的車都應停止，讓緊急車通過。

1.2 單片機說明

按照單片機系統擴展與系統配置狀況，單片機應用系統可分為最小系統、最小功耗系統及典型系統等。AT89C51單片機是美國ATMEL公司生產的低電壓、高性能CMOS 8位單片機，具有豐富的內部資源：4kB閃存、128BRAM、32根I/O口線、2個16位定時/計數器、5個向量兩級中斷結構、2個全雙工的串行口，具有4.25～5.50V的電壓工作范圍和0～24MHz工作頻率，使用AT89C51單片機時無須外擴存儲器。因此，本流水燈實際上就是一個帶有八個發光二極管的單片機最小應用系統，即為由發光二極管、晶振、復位、電源等電路和必要的軟件組成的單個單片機。

1.2.1 AT89C51單片機硬件結構

AT89C51是一種帶4K字節閃存可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的單片機芯片，它采用靜態CMOS 工藝制造8位微處理器，最高工作頻率位24MHZ。AT89C5外形及引腳排列如圖1所示：

圖1

1.2.2管腳說明

RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。

P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。

P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸 入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。

P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。

P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。

ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態ALE禁止，置位無效。

PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現。

EA/VPP：當EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，EA將內部鎖定為RESET；當EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。

XTAL1和XTAL2：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。

第二章 智能交通燈的設計原理

2.1 智能交通燈的設計框圖

2.2智能交通燈的設計方案及改進措施

交通燈系統由四部分組成：車檢測電路，信號燈電路，時間顯示電路，緊急轉換開關。

針對道路交通擁擠，交叉路口經常出現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及兩點改進措施。

1、根據各道路路口車流量的大小自動調節通行時間。

2、考慮特殊車輛通行情況，設計緊急切換開關。

AT89S51單片機有2計數器，6個中斷源，能滿足系統的設計要求。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。

第三章 智能交通燈電路設計

根據設計任務和要求,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。

3.1控制器的系統框圖如圖3所示

圖3

3.2智能交通燈控制系統電路圖 智能交通燈電路圖如圖4所示：

圖4

交通燈系統由四部分組成：車檢測電路，信號燈電路，時間顯示電路，緊急轉換開關。

3.3工作原理

綠燈的放行時間與車輛通過數量不成正比。比如說20秒內每車道可以通過20輛車，40秒內每車道卻可以通過45輛車。因為這有一個起步的問題，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量就越多。我們來計算一下，每車道通行20秒內可以通過20輛車，一個紅綠燈循環是40秒(單交叉路口)，加上每次狀態轉換的黃燈5秒（一個循環要兩次轉換），即一個紅綠黃燈循環要50秒，即50秒內通行的車輛為40輛。通過一輛車的平均時間是1.25秒。如果每次車輛通行的時間改為40秒，40秒內每車道可以通過45輛，一個紅綠燈循環是80秒(單交叉路口)，加上每次狀態轉換的黃燈5秒（一個循環要兩次轉換），即一個紅綠黃燈循環要90秒，即90秒內通行的車輛為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，單位時間內通行的車輛越多，可以有效緩解車輛擁堵問題。我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。3.3.1車檢測電路

用來判斷各方向車輛狀況,比如：20秒內可以通過的車輛為20輛，當20秒內南往北方向車輛通過車輛達不到20輛時，判斷該方向為少車，當20秒內北往南方向車輛通過車輛也達不到20輛時，判斷該方向也為少車，下一次通行仍為20秒，當20秒時間內南往北或北往南任意一個方向通過的車輛達20輛時證明該狀態車輛較多，下一次該方向綠燈放行時間改為40秒，當40秒內通過的車輛數達45輛時車輛判斷為擁擠，下一次綠燈放行時間改仍為40秒，當40秒車輛上通過車輛達不到45輛時，判斷為少車，下次綠燈放行時間改為20秒，依此類推。綠燈下限時間為20秒，上限值為40秒，初始時間為20秒。這樣檢測，某次可能不準確，但下次肯定能彌補回來，累積計算是很準確的，這就是人們常說的“模糊控制”。因為路上的車不可能突然增多，塞車都有一個累積過程。這樣控制可以把不斷增多的車輛一步一步消化，雖然最后由于每個路口的綠燈放行時間延長而使等候的時間變長，但比塞車等候的時間短得多。本系統的特點是成本低，控制準確。十字路口車輛通行順序如圖5所示：

圖5十字路口車輛通行順序

由于南往北，北往南時間顯示相同，所以只要一個方向多車，下次時間就要加長東往西，西往東也一樣，顯示時間選擇如表1。

表1 顯示時間選擇

車輛情況

本次該方向通行時間 20秒 20秒 20秒 20秒 20秒 20秒 20秒 20秒

下次該方向通行時間 20秒 40秒 40秒 40秒 20秒 40秒 40秒 40秒

本次該方向通行時

間 40秒 40秒 40秒 40秒 40秒 40秒 40秒 40秒

本次該方向通行時間 20秒 40秒 40秒 40秒 20秒 40秒 40秒 40秒 南往北少車，北往南少車

南往北少車，北往南多車

南往北多車，北往南少車

南往北多車，北往南多車

東往西少車，西往東少車

東往西少車，西往東多車

東往西多車，西往東少車

東往西多車，西往東多車

3.3.2信號燈電路

信號燈用來顯示車輛通行狀況，下面以一個十字路口為例，說明一個交通燈的四種狀態見圖6。每個路口的信號的的轉換順序為：綠—>黃—>紅 綠燈表示允許通行，黃燈表示禁止通行，但已經駛過安全線的車輛可以繼續通行，是綠燈過渡到紅燈提示燈。紅燈表示禁止通行。綠燈的最短時間為20秒，最長時間為40秒，紅紅最短時間為25秒，最長時間為45秒，黃燈時間為5秒。

圖6交通信號燈運行狀態

3.3.3時間顯示電路

在交通信號燈的正上方安裝一個可以顯示綠燈通行時間，紅燈等待時間的顯示電路，采用數碼管顯示電路是一種很好的方法。由于東往西方向和西往東方向顯示的時間相同，南往北方向和北往南方向顯示的時間也相同，所以只需要考慮四位數碼管顯示電路，其中東西方向兩位，南北方向兩位，兩位數碼管可以時間的時間為0-99秒完全可以滿足系統的要求，數碼管連接方法如圖7所示。

圖7 數碼管連接方法

下面我們用這種方法顯示交通燈的時間，南北方向要顯示20秒，東西方向要顯示25秒，那么我們先給P0口送2的共陰極碼即5BH，讓第一位2要顯示的 位碼GND段為低電平，其它三位的控制端都接高電平，那么第一位就顯示2，其它三位不亮。讓其顯示1MS后再給P0口送0的共陰極碼即3FH，讓第二位要顯示0的位碼GND段為低電平，其它三位的控制端都接高電平，那么第二位就顯示0，其它三位不亮。依此類推分別送完第一位2，第二位0，第三位2，第四位5，每一位點亮1MS一個掃描周期為4MS，一秒時間就要掃描250次其程序如下： MOV R6,#250;顯掃描次數 LOOP：

MOV P0,#5BH;送2的共陰極碼 CLR P2.0；第一位顯示2 ACALL D1MS;延時1MS SETB P2.0;滅第一位

MOV P0,#3FH;送0的共陰極碼 CLR P2.1；第二位顯示0 ACALL D1MS;延時1MS SETB P2.1;滅第二位

MOV P0,#5BH;送2的共陰極碼 CLR P2.2；第三位顯示2 ACALL D1MS;延時1MS SETB P2.2;滅第三位

MOV P0,#6DH;送5的共陰極碼 CLR P2.3；第四位顯示5 ACALL D1MS;延時1MS SETB P2.3;滅第四位

DJNZ R7，LOOP；不夠一秒，繼續掃描 NEXTNUMBER；到一秒顯示下一個數 D1MS:;1MS延時程序

STAT1：MOV R4，#2 MOV R3,#250 DJNZ R3,$ DJNZ R4，STAT1 RET

3.3.4緊急轉換開關電路

一般情況下交通燈按照車流量大小合理分配通行時間，按一定規律變化，但考慮緊急車通行車況，設計緊急通行開關,下面簡述單片機的中斷原理。

1、Mcs—51的中斷源

8051有5個中斷源，它們是兩個外中斷INT0（P3.2）和INT1（P3.3）、兩個片內定時/計數器溢出中斷TF0和TF1，一個是片內串行口中斷TI或RI，這幾個中斷源由TCON和SCON兩個特殊功能寄存器進行控制,其中5個中斷源的程序 11 入口地址如表2所示：

表2 中斷源程序入口 中斷源的服務程序入口地址 中斷源 外中斷0 定時/計數器0 外中斷1 定時/計數器0 串行口中斷

2、中斷的處理流程

CPU響應中斷請求后，就立即轉入執行中斷服務程序。不同的中斷源、不同的中斷要求可能有不同的中斷處理方法，但它們的處理流程一般都如下所述：

1）現場保護和現場恢復：

中斷是在執行其它任務的過程中轉去執行臨時的任務，為了在執行完中斷服務程序后，回頭執行原先的程序時，知道程序原來在何處打斷的，各有關寄存器的內容如何，就必須在轉入執行中斷服務程序前，將這些內容和狀態進行備份——即保護現場。中斷開始前需將有關寄存器的內容壓入堆棧進行保存，以便在恢復原來程序時使用。中斷服務程序完成后，繼續執行原先的程序，就需把保存的現場內容從堆棧中彈出，恢復積存器和存儲單元的原有內容，這就是現場恢復。如果在執行中斷服務時不是按上述方法進行現場保護和恢復現場，就會是程序運行紊亂，單片機不能正常工作。

2）中斷打開和中斷關閉：

在中斷處理進行過程中，可能又有新的中斷請求到來，這里規定，現場保護和現場恢復的操作是不允許打擾的，否則保護和恢復的過程就可能使數據出錯，為此在進行現場保護和現場恢復的過程中，必須關閉總中斷，屏蔽其它所有的中斷，待這個操作完成后再打開總中斷，以便實現中斷嵌套。

3）中斷服務程序：

既然有中斷產生，就必然有其具體的需執行的任務，中斷服務程序就是執行中斷處理的具體內容，一般以子程序的形式出現，所有的中斷都要轉去執行中斷服務程序，進行中斷服務。

4）中斷返回：

入口地址 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H 執行完中斷服務程序后，必然要返回，中斷返回就是被程序運行從中斷服務程序轉回到原工作程序上來。在MCS-51單片機中，中斷返回是通過一條專門的指令實現的，自然這條指令是中斷服務程序的最后一條指令。

5）交通燈中的中斷處理流程：（1）現場保護和現場恢復：

有特殊車輛要通過時就要進行中斷，在中斷之前，先將交通燈中斷前情況保護好，當中斷執行后再恢復現場，包括信號燈和時間顯示電路。

（2）中斷打開和中斷關閉：

為了使特殊車輛通行按一下打開中斷開關就可以打開中斷，關閉中斷開關就關閉中斷。

（3）中斷服務程序：

有中斷產生，就必然有其具體的需執行的任務，中斷服務程序就是執行中斷處理的具體內容：即如果南北方向有特殊車輛要求通過，南北方向轉換為綠燈，東西方向為紅燈；如果東西方向有特殊車輛要求通過，東西方向轉換為綠燈，南北方向為紅燈。

（4）中斷返回：

執行完中斷服務程序后，必然要返回，即回交通燈信號回到中斷前狀態，顯示時間也和中斷前一樣。

第四章 智能交通燈軟件系統設計

4.1 智能交通燈的軟件設計流程圖

智能交通燈的軟件設計流程圖如圖8所示：

圖8交通燈的軟件設計流程圖

4.2 程序源代碼

見附錄

第五章 智能交通燈方案的仿真

PROTEUS嵌入式系統仿真軟件在設計時已經注意到和單片機各種編譯程序的整合了，如它可以和Keil ,Wave6000等編譯模擬軟件結合使用。由于Wave6000使用方便，具備強大的軟件仿真和硬件仿真功能。把Proteus和Wave6000結合起來調試硬件就方便多了，這里就是采用“Proteus+Wave6000”的仿真方法，具體步驟如下：

1）首先運行PROTEUS VSM 的ISIS，選擇Source→Define Code Generation Tool 菜單項，將出現如圖8所示定義代碼生成工具對話框。

圖9 定義代碼生成工具對話框

在Tool下拉列表框中選擇代碼生成工具，在這一示例中，電路中的微處理器為8051系列單片機，因此選擇ASEM51, 單擊Browse按鈕，選取Wave6000的安裝路徑。單擊OK按鈕，結束代碼生成工具的定義。

選擇Source→Add/Remove Source File 菜單項，將出現Add/Remove Source Code Files對話框，如圖10所示：

圖10添加/刪除源文件對話框

2）在Code Generation Tool 選項區，單擊下三角按鈕，選擇ASEM51工具 單擊New按鈕，將出現如圖11所示對話框。

圖11 創建源代碼對話框

選擇用Wave6000創建好的AA.ASM文件，即完成了文件的創建。就這樣當用Wave6000對AA.ASM 文件進行更改時每一次運行PROTEUS VSM 的ISIS對電路進行仿真時Wave6000都會對AA.ASM進行編譯，AA.HEX文件也會隨時更新。

電路圖繪制完成后, 再添加AT89C51 的應用程序。將鼠標移至AT89C51 上, 單擊鼠標右鍵使之處于選中狀態, 在該器件上單擊左鍵, 打開如圖12所示的對話框。在 Program File 欄添加編譯好的十六進制格式的程序文件AA.hex(可以接受3 種格式的文件),給AT89C51輸入晶振頻率，此處默認為12MHZ，單擊OK 按鈕完成程序添加工作, 下面就可以進行系統仿真了。單擊主界面下方的按鈕開始系統仿真。PROTEUS VSM 所進行的是一種交互式仿真, 在仿真進行中可以對各控制按鈕、開關等進行操作, 系統對輸入的響應會被真實的反映出來如圖13。

圖12 AT89C51添加程序文件

圖13 交通燈仿真界面

小

結

在畢業設計的整個過程中，我深切地體會到:實踐是理論運用的最好檢驗。畢業設計是對我們3年所學知識的一次綜合性測試和考驗，無論是在動手能力方面還是理論知識的運用能力方面，都使得我有了很大的提高。

經過總結和分析，我意識到在設計程序之前，對所用單片機的內部結構有一個系統的了解，知道該單片機內有哪些資源；要有一個清晰的思路和一個完整的的軟件流程圖；在設計程序時，不能妄想一次就將整個程序設計好，反復修改、不斷改進是程序設計的必經之路；要養成注釋程序的好習慣，一個程序的完美與否不僅僅是實現功能，而應該讓人一看就能明白你的思路，這樣也為資料的保存和交流提供了方便；在設計課程過程中遇到問題是很正常,但我們應該將每次遇到的問題記錄下來，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題。本次畢業設計為我的大學生活畫上了圓滿的句號，為我即將的工作和生活奠定了堅實的基礎。

致謝詞

在整個畢業設計中，我得到了學校電子實驗室的大力支持，為我提供了各種所需的儀器設備。感謝學校為我們安排了本次畢業設計，讓我們的理論知識和實際操作經驗更加緊密的結合了在一起；同時又拓展了我們的知識面。同時十分感激夏老師對我的悉心指導和幫助，使我能夠順利的完成此次畢業設計。此次畢業設計讓我從中受益匪淺，最后再次感謝老師對我的培養和教育！

參考文獻

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[10] 黃智偉： 《凌陽單片機設計指導》，北京： 北京航空航天大學出版社，2007年

附 錄

附錄A：智能交通燈控制程序：

ORG 0000H A_BIT EQU 20H;用于存放南北十位數 B_BIT EQU 21H;用于存放南北十位數 C_BIT EQU 22H;用于存放東西十位數 D_BIT EQU 23H;用于存放東西位數

TEMP1 EQU 24H;用于存放第一二南北狀態要顯示的時間 TEMP2 EQU 25H;用于存放第一二東西狀態要顯示的時間 TEMP3 EQU 26H;用于存放第三第四南北狀態要顯示的時間 TEMP4 EQU 27H;用于存放第三第四南北狀態要顯示的時間 LJMP MAIN ORG 0003H;外部中斷0入口 LJMP INT0;跳轉到外部0中斷 ORG 0013H;外部中斷1入口 LJMP INT1;跳轉到外部1中斷 INT0: MOV A,P1;外部0中斷 PUSH ACC MOV A,P2;中斷保護 PUSH ACC MOV P1,#0FFH;清除先前狀態 MOV P2,#0FFH CLR P1.0 CLR P1.4;南北通行，東西禁止通行 CLR P1.6 CLR P2.3 JNB P3.2 ,$;判斷是否還在中斷狀態 POP ACC MOV P2,A;返回中斷前狀態 POP ACC MOV P1,ACC RETI;中斷返回 INT1:MOV A,P1;外部1中斷 PUSH ACC;中斷保護 MOV A,P2 PUSH ACC MOV P1,#0FFH;清除先前狀態 MOV P2,#0FFH CLR P1.2 CLR P2.1 CLR P1.3;東西通行，南北禁止通行 CLR P1.5 JNB P3.3 ,$;判斷是否還在中斷狀態 POP ACC MOV P2,A;返回中斷前狀態 POP ACC MOV P1,A RETI;中斷返回 MAIN: ORG 0100H;初始情況 MOV P1,#0FFH MOV P2,#0FFH;滅所有燈

MOV TMOD,#55H;計數方式方式1 MOV IE,#85H;開中斷 MOV TEMP1,#20;MOV TEMP2,#25 MOV TEMP3,#25 MOV TEMP4,#20 STAR: MOV P1,#0FFH MOV P2,#0FFH;滅所有燈 MOV A,24H;將顯示時間送A CJNE A,#20,T40T;判斷時間，選初始值

T20T:;南北通行要顯示的時間為20的計數器初始值 CLR TF0;清TF0 CLR TF1;清TF1 MOV TH1 ,#0FFH;送20秒時的初始值

MOV TL1 ,#0FCH;在些設計20秒6輛為多車 MOV TH0 ,#0FFH MOV TL0 ,#0FCH LJMP TEMP20;跳到20秒

T40T:;南北通行要顯示的時間為40的計數器初始值 CLR TF0;清TF0 CLR TF1;清TF1 MOV TH1,#0FFH;送40秒時的初始值

MOV TL1 ,#0F8H;在些設計40秒8輛為多車 MOV TH0 ,#0FFH MOV TL0 ,#0F8H LJMP TEMP40;跳到40秒 TEMP20:;TEMP1=20情況 SETB TR0;開始計數 SETB TR1 CLR P1.2 CLR P2.1;南北通行，東西禁止通行 CLR P1.3 CLR P1.5 MOV TEMP1,#20;南北要顯示的時間，MOV TEMP2,#25;東西要顯示的時間 STLOP: ACALL DISPLAY1;調用顯示

DEC TEMP1;時間夠一秒顯示時間減1 DEC TEMP2 MOV A,TEMP1 CJNE A,#0,NEXT;若顯示時間不為0保持現在狀態 LJMP STAR2;若顯示時間為 0跳到第二狀態 NEXT: LJMP STLOP STAR2:;狀態1 SETB P1.2 CLR P1.1;南北黃燈，東西禁止通行 SETB P1.3 CLR P1.4 MOV TEMP1,#05;南北要顯示的時間，MOV TEMP2,#05;東西要顯示的時間，STLOP2: ACALL DISPLAY1;調用顯示

DEC TEMP1;時間夠一秒顯示時間減1 DEC TEMP2 MOV A,TEMP1 CJNE A,#0,NEXT2;若顯示時間不為0保持現在狀態 JB TF1 ,T40;判斷南北是否多車 JB TF0 ,T40;判斷北南是否多車

MOV TEMP1,#20;少車下次顯示時間為20秒 LJMP STAR3;跳到狀態3 T40: MOV TEMP1,#40;多車下次顯示時間為40秒 LJMP STAR3;若顯示時間為 0跳到第三狀態 NEXT2:LJMP STLOP2 TEMP40:;TEM=40 程序 SETB TR0;開始計數 SETB TR1 CLR P1.2 CLR P2.1;南北通行，東西禁止通行 CLR P1.3 CLR P1.5 MOV TEMP1,#40;南北要顯示的時間，MOV TEMP2,#45;東西要顯示的時間 STLOP11: ACALL DISPLAY1;調用顯示

DEC TEMP1;時間夠一秒顯示時間減1 DEC TEMP2 MOV A,TEMP1 CJNE A,#0,NEXT11;若顯示時間不為0保持現在狀態 LJMP STAR22;若顯示時間為 0跳到第二狀態 NEXT11: LJMP STLOP11 STAR22:;狀態1 SETB P1.2 CLR P1.1;南北黃燈，東西禁止通行 SETB P1.3 CLR P1.4 MOV TEMP1,#05;南北要顯示的時間，MOV TEMP2,#05;東西要顯示的時間，STLOP22: ACALL DISPLAY1;調用顯示

DEC TEMP1;時間夠一秒顯示時間減1 DEC TEMP2 MOV A,TEMP1 CJNE A,#0,NEXT22;若顯示時間不為0保持現在狀態 JB TF1 ,T401;判斷是否多車 JB TF0 ,T401 MOV TEMP1,#20;少車下次顯示時間為20秒 LJMP STAR3 T401:MOV TEMP1,#40;多車下次顯示時間為40秒 LJMP STAR3;若顯示時間為 0跳到第三狀態 NEXT22:LJMP STLOP22 STAR3: MOV A,26H CJNE A,#25,T40T1;判斷時間，選初始值

T20T1:;南北通行要顯示的時間為20的計數器初始值 CLR TF0;清溢出位 CLR TF1 MOV TH1 ,#0FFH;給初值 MOV TL1 ,#0FCH MOV TH0 ,#0FFH MOV TL0 ,#0FCH LJMP TEMP320 T40T1:;南北通行要顯示的時間為40的計數器初始值 CLR TF0;CLR TF1 MOV TH1,#0FFH;給初值 MOV TL1 ,#0F8H MOV TH0 ,#0FFH MOV TL0 ,#0F8H LJMP TEMP340 TEMP320:;狀態三

SETB TR1;南北停止計數 SETB TR0;東西開始計數

SETB P1.1;東西通行，南北禁止通行 CLR P1.0 SETB P1.1 CLR P1.0 SETB P1.5 CLR P1.6 SETB P2.1 CLR P2.3 MOV TEMP3,#25;南北要顯示的時間，MOV TEMP4,#20;東西要顯示的時間，STLOP33: ACALL DISPLAY;調用顯示

DEC TEMP3;時間夠一秒顯示時間減1 DEC TEMP4 MOV A,TEMP4 CJNE A,#0,NEXT33;若顯示時間不為0保持現在狀態 LJMP STAR34;若顯示時間為 0跳到第四狀態 NEXT33:LJMP STLOP33 STAR34:;狀態四 SETB P2.3 CLR P2.2 SETB P1.6;東西黃燈，南北禁止通行 CLR P1.5 MOV TEMP3,#05;南北要顯示的時間，MOV TEMP4,#05;東西要顯示的時間，STLOP34: ACALL DISPLAY;調用顯示

DEC TEMP3;時間夠一秒顯示時間減1 DEC TEMP4 MOV A,TEMP4 CJNE A,#0,NEXT34;若顯示時間不為0保持現在狀態 JB TF1 ,T402 JB TF0 ,T402 MOV TEMP3,#25 LJMP STAR T402: MOV TEMP3,#45 LJMP STAR NEXT34: LJMP STLOP34 TEMP340 : SETB TR1;南北停止計數 SETB TR0;東西開始計數

SETB P1.1;東西通行，南北禁止通行 CLR P1.0 SETB P1.1 CLR P1.0 SETB P1.5 CLR P1.6 SETB P2.1 CLR P2.3 MOV TEMP3,#45;南北要顯示的時間，MOV TEMP4,#40;東西要顯示的時間，STLOP43: ACALL DISPLAY;調用顯示

DEC TEMP3;時間夠一秒顯示時間減1 DEC TEMP4 MOV A,TEMP4 CJNE A,#0,NEXT43;若顯示時間不為0保持現在狀態 LJMP STAR44;若顯示時間為 0跳到第四狀態 NEXT43:LJMP STLOP43 STAR44:;狀態四 SETB P2.3 CLR P2.2 SETB P1.6;東西黃燈，南北禁止通行 CLR P1.5 MOV TEMP3,#05;南北要顯示的時間，MOV TEMP4,#05;東西要顯示的時間，STLOP44: ACALL DISPLAY;調用顯示

DEC TEMP3;時間夠一秒顯示時間減1 DEC TEMP4 MOV A,TEMP3 CJNE A,#0,NEXT44;若顯示時間不為0保持現在狀態 JB TF1 ,T403 JB TF0 ,T403 MOV TEMP3,#25 LJMP STAR T403: MOV TEMP3,#45 LJMP STAR NEXT44: LJMP STLOP44;顯示 DISPLAY1: MOV A,TEMP1;將南北要顯示的數存放到A MOV B,#10;B=10 DIV AB;A除以B商存A，余數B MOV B_BIT,A;將A放到20H MOV A_BIT,B;將B放到21H MOV A,TEMP2;將東西要顯示的數存放到A MOV B,#10;B=10 DIV AB;A除以B商存A，余數B MOV C_BIT,A;將A放到22H MOV D_BIT,B;將B放到23H MOV DPTR ,#NUMT;MOV R0,#2;R0=2 DPL11: MOV R1,#250;R1=250 DPLOP1: MOV A,A_BIT;將南北要顯示的10位數送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;顯示南北10位數 CLR P2.7 ACALL D1MS;延時1MS SETB P2.7;滅南北10位數

MOV A,B_BIT;將南北要顯示的個位數送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;顯示南北個位數 CLR P2.6 ACALL D1MS;延時1MS SETB P2.6;滅南北個位數

MOV A,C_BIT;將東西要顯示的10位數送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;顯示東西10位數 CLR P2.5 ACALL D1MS;延時1MS SETB P2.5;滅東西10位數

MOV A,D_BIT;將東西要顯示的個位數送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;顯示東西東西位數 CLR P2.4 ACALL D1MS;延時1MS SETB P2.4;滅東西個位數 DJNZ R1,DPLOP;循環掃描 DJNZ R0,DPL1 RET；;等待1秒返回 顯示 DISPLAY: MOV A,TEMP3;將南北要顯示的數存放到A MOV B,#10;B=10 DIV AB;A除以B商存A，余數B MOV B_BIT,A;將A放到20H MOV A_BIT,B;將B放到21H MOV A,TEMP4;將東西要顯示的數存放到A MOV B,#10;B=10 DIV AB;A除以B商存A，余數B MOV C_BIT,A;將A放到22H MOV D_BIT,B;將B放到23H MOV DPTR ,#NUMT;MOV R0,#2;R0=2 DPL1: MOV R1,#250;R1=250 DPLOP: MOV A,A_BIT;將南北要顯示的10位數送A MOVC A,@A+DPTR;查表 MOV P0,A;顯示南北10位數 CLR P2.7 ACALL D1MS;延時1MS SETB P2.7;滅南北10位數

MOV A,B_BIT;將南北要顯示的個位數送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;顯示南北個位數 CLR P2.6 ACALL D1MS;延時1MS SETB P2.6;滅南北個位數

MOV A,C_BIT;將東西要顯示的10位數送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;顯示東西10位數 CLR P2.5 ACALL D1MS;延時1MS SETB P2.5;滅東西10位數

MOV A,D_BIT;將東西要顯示的個位數送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;顯示東西東西位數 CLR P2.4 ACALL D1MS;延時1MS SETB P2.4;滅東西個位數 DJNZ R1,DPLOP;循環掃描 DJNZ R0,DPL1 RET;等待1秒返回

D1MS: MOV R7,#250;1MS延時程序 DJNZ R7,$ RET；

1到10對應電路圖數碼管表

NUMT: DB 7EH,48H,67H,6BH,59H DB 3BH,3FH,68H,7FH,7BH

中英文摘要---目錄---引言----研究現狀---背景----思路---整體原理---部分電路介紹--程序介紹----總結---------------謝詞==參考文獻===附件 可以聯系我，有程序。仿真，原理圖，等

.南北方向綠燈和東西方向綠燈不能同時亮，如果同時亮，則立刻關閉信號燈系統，并報警。同理，東西向綠燈與南北向轉彎燈也不能同時亮。

2.南北及南北轉彎紅燈亮并保持40秒，同時東西綠燈亮，但只保持35秒，到35秒時東西綠燈閃3次（每周期為1秒）后熄滅，繼而東西黃燈亮，并保持2秒，到2秒后，東西黃燈滅，東西紅燈亮，同時南北紅燈熄滅和南北綠燈亮；南北轉彎紅燈繼續亮著。

3.東西及南北轉彎紅燈亮并保持30秒，同時南北綠燈亮，但只保持25秒，到25秒時南北綠燈閃亮3次（每周期1秒）后熄滅，繼而南北黃燈亮，并保持2秒，到2秒后，南北黃燈滅，南北紅燈亮，同時南北向轉彎紅燈滅，綠燈亮。

4.南北向轉彎綠燈亮25秒，同時南北向和東西向紅燈亮并保持25秒，待南北向轉彎綠燈亮25秒后，紅燈亮起，東西向紅燈滅，綠燈亮，并保持35秒，南北向紅燈繼續亮著，后接2.中繼續循環。

5.各燈能手動控制也能自動轉換，并且能周而復始的進行工作。緒論

1.1 道路交通控制的發展背景

隨著經濟發展，城市化速度加快，機動車輛占有量急劇增加，由此引發出日益嚴重的交通問題：交通擁擠甚至堵塞，交通事故頻繁，空氣和噪聲污染嚴重，公共運輸系統效率下降等。解決這一問題通常有兩種辦法，一種是修路造橋，這對道路交通狀況的改善是一種最直接的辦法，但它需要巨額的投資，且在城市中心區受拆遷的限制，很難實施．另一種是在現有的道路交通條件下，實施交通控制和管理，充分發揮現有道路的通行能力，大量事實已經證明這種方法的有效性。

通常，一個經驗豐富的交通警察能在極短的時間內把一個交叉路口的交通阻塞緩解或解除，但他的作用范圍往往局限于單個交叉路口。而現代的道路交通非常復雜，常常是幾個或幾十個甚至是成百上千個路口互相關聯，在這種情況下，任何一個經驗豐富的交通警察都無能為力了．因此，人們越來越關注把先進的科學技術用于交通管理，從而促進了交通自動控制技術的不斷發展。

1.2 道路交通控制的目的和作用

道路交通控制的目的可定義為：在確定的行政規定約束下，采用合適的營運 方法來確保公共和私人運輸方式具有最佳的交通運行狀態。圍繞這一目的研制出的道路交通控制系統，把受控對象看成一個整體，采用對交通流科學地時間分割的方法，最大限度地保證交通流運動的連續性，使受控區域的交通流減少沖突，同時平穩地、有規則地運動。道路交通控制的作用主要表現為以下幾個方面：

（1）改善交通秩序，增加交通安全。

（2）減少交通延誤，提高經濟效益。

（3）降低污染程度，保護生態環境。（4）節省能源和土地消耗。

1.3 我國城市交通特點分析

人、車、路是構成城市交通的三大要素，要探討我國城市交通特點，必須從分析這三大要素的基本特點著手。

1.3.1 人的交通素質

人是交通的主體，與世界發達國家相比，我國人的社會交通意識還沒有真正形成，少數領導部門交通觀念淡薄，對城市交通建設在國民經濟建設中的重要性認識不足，交通政策時有失誤。機動車駕駛員文化水平低，又缺乏系統訓練，尤其缺乏心理素質，感知能力和判斷能力的培養，因而，對人，車的運動特征不能很好掌握。行人與非機動車駕駛員普遍不懂，甚至漠視交通法規。交通管理人員交通工程和心理學知識貧乏，感知，分析交通信息和處理特發性事件的能力不強。總的來看，我國人的交通素質距離現代化城市交通要求還相差甚遠，而交通與人密切相關，城市交通中出現的問題幾乎都離不開人的因素，因此，想方設法提高全社會的文化素質，健全交通法規，加強交通宣傳教育，增強人的社會交通意識，培養良好的交通習慣，使參與交通的每個人都認識到交通的重要性，自覺順應交通規律，是建立我國城市交通控制系統，使之有效運行的前提條件。

1.3.2 城市道路狀況

路是交通的物質基礎，有路才能通車，行人。我國是一個文明古國，許多城市已有上千年的歷史，城市布局和道路結構是在漫長的歷史進程中逐步形成的，近幾年雖然作了些改建和擴建，但畢竟還難以沖破原來的基本格局。我國城市道路普遍存在的弊端是：

（1）路網密度低

（2）交通干道少

（3）路口平面交叉

1.3.3 我國城市交通的特殊性

道路狀況與車輛狀況的綜合作用形成了我國城市交通的特殊性，主要表現是：

城市路網稀，干道少，間距大，市區人口稠密，出行需求集中，迫使車輛集中于少數干道上行駛。至于中小城市，干道特征更為明顯，往往只有一兩條干道貫穿全市，而其他支路上交通量極小。從流量變化情況來看，除外圍過境干道外，都是有一定規律的，高峰小時基本上都集中在幾個時段內。

我國城市機動車車種繁雜，從50年代的老式車到80年代的新型車，從大貨車到小轎車 30 都在一個平面上行駛，不少城市拖拉機還是一種主要運輸工具，前面一輛舊車擋道，尾隨的新型車只能跟著爬行，過交叉口時經常出現啟動慢的車擋住啟動快的車，使交通工程師精心設計的交通配時方案不能很好發揮效益。

1.4 我國城市交通控制策略探討

本著不盲目照搬現成系統的經驗，或一味追求控制策略與原理的新穎性，而是根據我國城市交通的實際情況，從簡從易，逐步完善的原則，我國城市交通控制策略宜采取：

（1）根據干道特征明顯的特點，系統以線控制為主。

（2）根據干線上交通流有規律可循的特點，系統以定時控制為主。

（3）根據車種混雜和路網稀，路口間距相差懸殊，難以建立精確交通預測模型的特點，系統應加強路口應變能力，強化感應控制功能。

（4）根據機非混合交通特點，系統要處理好自行車交通，常用的方法有： 1）實現自行車與機動車的分離

自行車與機動車的突出矛盾在于混行，要在我國現有道路基礎上，開辟出規模龐大的自行車道路網是不現實的，但各城市確有許多小街小巷可利用，對它們進行合理規劃，造成自行車專用道，消除或減少自行車與機動車的相互干擾是可能的。

2）增設左轉相位

對機動車干擾最大的是 左 轉自行車，在自行車高峰時，對左 轉自行車流較大的路口增設 左 轉相位，時間不需很長便可利用自行車啟動，疏散快的特點，使左轉自行車基本通過。

3）控制信號分時使用

自行車與機動車高峰出現時間是交錯的，在自行車高峰期間，自行車是構成交通流的主體，系統進行信號配時優化時，可優先考慮自行車。

（5）可能的系統結構

確定系統的硬件結構主要是依據系統控制策略要求，系統成本分析和城市的財政承受能力，同時也要受到系統管理維護人員技術水平的制約。縱合考慮，我國城市采用兩級控制結構為宜，即由中心計算機和終端——交通信號控制器組成，信號配時方案存于終端中，終端將處理好的檢測器數據和交叉口工作狀態數據定時傳送至中心計算機，中心計算機經優化計算后給出下一個配時方案指令，由交通信號控制器執行。這種結構形式的突出優點是：

1）減少數據傳輸量，控制中心與終端間只需低容量傳輸系統即可有效地進行數據通信。

2）主要控制和處理功能由終端——交通信號控制器完成，大大減輕了中心計算機的負擔，只要配置功能稍強的微機系統即可建成一個相當規模的控制系統。

按上述設想建立起來的將是一個旨在解決機非混合交通問題，以線控制為主，方案選擇型實時自適應城市交通控制系統。

（6）可能出現的動向

1）系統功能的縮小

我國建制市370多個，絕大多數還難以投入足夠的資金建立一個功能齊備的控制系統，從幾個引進系統的實施情況來看，并不需要，實際上也沒有用到這些系統的全部功能，因此，系統發展的一個可能趨勢是系統功能的縮小，國外也提出了基本系統的概念，基本系統不以交通應答作為基本設計依據，只是按照一天內劃分的時段或根據控制中心的人工干預執行簡單的時間表，因而不需車輛檢測器和大量的數據處理。功能縮小后的系統不需配置動態地圖顯示板等外圍設備，便于控制中心主機微機化，耗資少，使用方便，對我國大中城市有很吸引力。

2）交通信號控制器微機化、系列化

我國有2000多個縣，每個縣都有幾個城鎮，計算機區域控制目前對這些小城市來說是不現實的，以微機為基礎的交通信號控制器功能靈活，便于實現無電纜協調控制，必將成為小城市交通控制的主體。大中小城市對信號控制器的使用要求不同，對交通信號控制器的微機化，系列化勢在必行。

本論文正是以此為出發點，對單片機控制的交通信號燈模型作了較詳盡的介紹。