第一篇：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?；氐剿奚?，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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第二篇：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?？删幊绦蚩刂破髟诠I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?！娟P鍵詞】:PLC可編程控制器、交通型號燈、可靠性高?！灸夸洝? 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

第三篇：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。

第四篇：智能交通燈控制系統設計文獻綜述

石河子大學信息科學與技術學院

畢業設計(論文)文獻綜述

課題名稱： 智能交通燈控制系統設計 學生姓名： 學 號：

學 院： 信息科學與技術學院 專業年級： 電子信息工程 指導教師： 職 稱： 副教授

完成日期： 二○一五年一月九日

文獻綜述

前言：

隨著人口快速的增多，交通工具爆炸性的發展，以及道路資源有限性，交通控制就應運而生，在人類的生活、工作環境中，交通扮演著極其重要的角色，人們的出行都無時無刻與交通息息相關。自18世紀工業革命以來，工業發展帶動整個交通運輸的發展，從而催生了單獨的交通控制學問與管理機構。

交通控制系統是近現代社會隨著物流、出行等交通發展產生的一套獨特的公共管理系統。要保證高效安全的交通次序，除了制定一系列的交通規則，還必須通過一定的科技手段加以實現?，F代人類科學技術，特別是電子科技的發展和成熟能比較好的解決系統建立中軟硬件方面要求的科技難題。目前交通控制方面的研究能完全實現自動智能化，甚至將整個區域整合成一個統一的系統范圍，還能根據正常時段以及突發時段的情況進行科學的自動調整。交通對于社會的工業發展和人類的生活生產中有著十分重要的意義。隨著單片機和傳感器技術的迅速發展，自動檢測領域發生了巨大的變化，交通監控方面的研究有了明顯的進展，并且必將以其優異的性能比，逐步取代傳統的交通控制措施。

正文

1.交通控制系統的發展

城市進路交通自動控制系統的發展是以城市交通信號控制技術為前導，與汽車工業并行發展的。在其各個發展階段，由于交通的各種矛盾不斷出現，人們總是盡可能地把各個歷史階段當時的最新科技成果應用到交通自動控制中來從而促進了交通自動控制技術的不斷發展。

早在1850年，城市交叉口處不斷增長的交通就引發了人們對安全和擁堵的關注。世界上第一臺交通自動信號燈的誕生，拉開了城市交通控制的序幕，1868年，英國工程師納伊特在倫敦威斯特敏斯特街口安裝了一臺紅綠兩色的煤氣照明燈，用來控制交叉路口馬車行，但一次煤氣爆炸事故致使這種交通信號燈幾乎銷聲匿跡了近半個世紀。1914年及稍晚一些時候，美國的克利夫蘭、紐約和芝加哥才重新出現了交通信號燈，它們采用電力驅動，與現在意義上的信號燈己經相差無幾。1926年英國人第一次安裝和使用自動化的控制器來控制交通信號燈，這是城市交通自動控制的起點。

早期的交通信號燈使用“固定配時”方式實行自動控制，這種方式對于早期交通量不大的情況曾起過一定的作用。但隨著汽車工業的發展、交通流量增加、隨機變化增流強，采用以往那種單一模式的“固定配時”方式己不能滿足客觀需要，于是一種多時段多方案的信號控制器開始出現并逐步取代了傳統的只有一種控制方案的控制器

20世紀30年代初，美國最早開始用車輛感應式信號控制器，之后是英國，當時使用的車輛檢測器是氣動橡皮管檢測器。車輛感應控制器的特點是它能根據檢測器測量的交通流量來調整綠燈時問的長短，使綠燈時間更有效地被利用，減少車輛在交叉口的時問延誤，比定時控制方式有更大的靈活性。車輛感應控制的這一特點刺激了車輛檢測器技術的發展。繼氣動橡皮管式檢測器之后，雷達、超聲波、光電、地磁、電磁、微波、紅外以及環形線圈等檢測器相繼問世。當今在城市道路交通自動控制、交通監測和交通數據采集系統中，應用最廣的是環形線圈車輛檢測器。超聲波檢測器主要在日本等少數國家得到廣泛應用。

計算機技術的出現為交通控制技術的發展注入了新的活力，更是實現了以一個城市或者更大地域，而非簡單的一個路口的交通總體控制系統。1952年，美國科羅拉多州丹佛市首次利用模擬計算機和交通檢測器實現了對交通信號機網的配時方案自動選擇式信號燈控制，而加拿大多倫多市于1964年完成了計算機控制信號燈的實用化，建立了一套由IBh1650型計算機控制的交通信號協調控制系統，成為世界上第一個具有電子數字計算機城市交通控制系統的城市。這是道路交通控制技術發展的里程碑。

可以說，在近百年的發展中，道路交通信號控制系統經歷了手動到自動，從固定配時到靈活配時，從無感應控制到有感應控制，從單點控制到干線控制，從區域控制到網絡控制的長遠過程。交通控制研究的發展，旨在解決人類交通因需求的增多而日益繁重帶來的問題，局限于進路建設的暫時不足和交通工具的快速增長，就要使更多的車輛安全高效的利用有限的道路資源，避免因無序和搶行等無控制原因造成的不必要阻塞甚至癱瘓，另外，針對整個交通線路車輛的多少實時調整和轉移多條線路的分流也十分必要。

交通網絡是城市的動脈，象征著一個城市的工業文明水平。交通關系著人們對于財產、安全和時間相關的利益。具有優良科學的交通控制技術對資源物流和人們出行都是十分有價值的，保證交通線路的暢通安全，才能保證出行舒暢，物流準時到位，甚至是生命通道的延伸。

2.國內外交通控制技術研究現狀

當前世界各國廣泛使用的最具代表性卻有實施的城市道路交通信號控制系統有英國的TRANSYT與SCOOTS交通控制系統和澳大利亞的SCATS系統。信號機的發展歷程中，自適應理論一直受到各研究機構的歡迎，比如上面所述的SCOOTS和SCATS系統。最近幾年，國外仍偏向于引進自適應理論來對交通信號控制系統進行研制，特別是美國有十幾個大學或研制機構正在研制自適應交通信號控制系統，具有代表性的有美國亞利桑那大學研制的RHODES。

我國交通領域的發展起步較晚，基本是從新中國建國之后，隨著各方面的條件的成熟以及社會發展的要求，才建立及健全交通控制系統的，主要引用國外的交通控制系統。各級交通管理部門通過技術引進和自主創新，在中國部分大中城市里，摒棄舊有的控制方式，一些先進的控制技術得到應用。雖然在整體規模和層次上與世界發達國家還有不少差距，但部分領域技術水平已處于世界先進位置。目前，我國交通控制系統己不單單是對交叉口信號燈進行控制，而是集交叉口信號的控制和干線控制以及現代城市高速公路交通控制于一體的混合型交通，實現區域信號控制和城市高速公路集成控制。

3.交通控制存在的問題

目前，城市交通控制還存在如下問題:(1)隨著城市機動車增長速度加快的同時，城市道路建設規模也在加大，我國城市普遍存在進路密度，進路面積率偏低的問題，這是我國城市尤其是大城市進路交通出現問題的一個重要原因。我國城市道路的密度只有6.8k.每平方千米，而在20世紀80年代，世界發達國家就己到達20km每平方千米。20世紀90年代，我國部分城市道路面積率，北京為5.9%，上海為6.4%，而國外東京為13.8%，巴黎為25%}普遍高于我國。近幾年，國家雖不斷加大城市道路建設的力度，但仍趕不上車輛的增長速度，且與世界其他國家相比，差距仍很大。

(2)出租車以及公交的發展運營情況并不盡如人意，雖然車輛和線路長度增長，但運營速度成了瓶頸，新增的運力被運輸效率低下所抵消。

(3)交通管理方面水平還欠發展，隨著交通需求越來越旺盛，而我國城市中小交通管理和交通安全的現代化設施卻做得不足。在車輛、道路和交通管理系統，城市交通信號控制系統，城市交通管制中應用人工智能技術、信息采集和信息提供技術等方面都與發達國家有很大差距。近幾年，雖然有部分城市研究和引進一些國外先進的交通信號管理系統，但是由于交通管理設施不足等原因，我國交通事故率居高不下。城市車流行駛速度逐年下降，目前不少城市交通運量年年增長，但運輸速度普遍下降，這都源于交通通行不佳。

針對我國城市交通運輸的現狀和存在的問題，應采取如下對策:借鑒國外城市交通管理的先進經驗，強調建立城市交通管理體制的重要性，提出加強城市交通研究的交通規劃，建立穩定的交通基礎設施建設的資金出道，實行公交優先政策，建立先進的交通信息系統等。

4.交通控制系統的發展方向

綜合分析國內外先進的城市交通控制系統，結合我國城市道路及交通的實際情況，同時也對今后城市交通與道路建設的發展的前瞻性考量，我國道路智能交通控制系統的發展模式應具有如下功能：

(1)多模式化。首先從系統結構上吸收集中式SCOOT、分布式SCAT等智能交通系統的長處，在控制范圍內各個區域采用靈活可轉換的系統結構，使系統結構根據交通流的區域變化而改變。此外，充分根據不同地區實時交通情況，對路口能力最大、延遲時間最短等作為遴選不同系統的參考標準。

(2)智能化。隨著信息技術的高度發展，作為道路交通控制系統所承擔的工作不僅僅是對交通流的引導，更承擔了諸如為車輛提供道路交通信息的職能，利用對車輛的CPS誘導，使道路通行更加順暢。3)最優化。隨著計算機技術和優化理論的發展，模型算法的求解和交通模型的建立就有可能獲得最優解并建立最佳模型。當我們建立整個交通路網的動態交通分配模型和整體優化模型并求最優解，從而達到對路口的控制參數進行調整進而實現某個地域范圍內對交通流進行動態協調控制就成為可行口

(4)規整化。任何控制系統部是立足于具體的道路和交通條件，所以采用道路的方法和疏導交通流的方法對控制系統會有很大的參考作用.我國在建立完整的道路交通控制系統之前，必須針對進路狀況和交通流做出若干種交通疏導預案和進路使用預案，從而使交通和進路更加規整。

(5)通用性和模塊化。根據計算科學的發展，我國在制定和實施智能交通控制系統時必須在硬件設計和軟件編程上采用通用化和模塊化，有利于將來的逐步升級和換代。

5.交通燈控制系統方案比較

交通控制系統有許多方案:PLC交通控制系統、單片機交通控制系統等。(1)PLC具有以下特點

PLC(Programmable Logic Controller)可編程邏輯控制器，是工業控制計算機。采用梯形圖、助記符、功能圖等編程語言，完成邏輯運算、順序控制、記數、定時、計算及模擬量處理等功能。具有光電隔離的輸入輸出端子，可代替大量的定時器、記數器、繼電器，具有極高的可靠性。通過各種擴展模塊，可增加輸入/輸出點數，增加模擬量功能如可直接接熱電偶等，增加通信功能及特殊通信協議等，具有較高的使用靈活性。PLC包括操作系統及強電的光電隔離的輸入/輸出，方便應用并具有極高的可靠性與抗干擾能力、擴展能力及使用方便性。但是相對于它強大的功能而言，價格也是十分昂貴的。(2)單片機具有以下特點

單片計算機是將電子計算機的基本環節，如:CPU，存儲器，總線，輸入輸出接口等，采用集成電路技術集成在一片硅基片上。由于單片計算機體積很小(僅手指般大小)，功能強(控制功能強大、指令簡單等)，它還具有抗干擾性強、可靠性高、電磁輻封小、更新換代速度慢等優點，因而廣泛用于電子設備中作控制器之用。

城市交通是一個高度綜合而又復雜的問題，必須從政策、機構、體制、管理、收費價格、基礎設施建設和投資各個方面同時入手解決。單片機具有抗干擾性強、可靠性高、電磁輻射小等優點，但是它的價格相對于PLC來說就便宜的多。因此，本文中采用單片機作為交通燈控制系統。

6.單片機交通控制系統主要研究的內容

基于整個交通控制系統的發展情況，本設計主要進行如下方面的研究:用智能、集成，且功能強大的單片機芯片為控制中心，設計出一套十字路口的交通控制系統，以指揮該路口的實時通行狀態。本設計中將采用8051系列單片機交通控制系統實現多時段多相位的交通控制目的。

8051單片機的交通燈控制系統由8051單片機、交通燈顯示、車流量檢測及調整、緊急處理、時間模式手動設置等模塊組成。系統除基本交通燈功能外，還具有通行時問手動設置、可倒計時顯示、急車強行通過、車流量多時段調整、多相位、交通異常狀況判別及處理等相關功。本設計主要做了以下幾方面的工作:(1)確定系統交通控制的總體設計，包括:十字路口具體的通行禁行方案設計以及系統應擁有的各項功能。本設計除了有信號燈狀態控制能實現基本的交通功能，還增加了倒計時顯示提示等?；趯嶋H情況，又要求了對車流量多時段調整模擬功能，多相位，緊急狀況處理盲人提示音和鍵盤可設置等強大功能。(2)控制系統硬件電路設計，包括CPU、存儲器、顯示電路等模塊的選擇及連接，大體分配各個器件及模塊的基本功能要求。

(3)軟件系統的設計，對于本系統，擬采用單片機匯編語言編寫，目前己對單片機內部結構和工作情況做了充足的研究，了解定時器，中斷以及延時原理。

結論

城市交通是一個高度綜合而又復雜的問題，必須從政策、機構、體制、管理、收費價格、基礎設施建設和投資各個方面同時入手解決。我國城市經濟和社會的高速發展使得社會對交通的需求急劇增加，也對此提出了嚴峻的挑戰。要保證高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通規則，還必須通過一定的科技手段加以實現。本文在對目前交通控制進行深入分析的基礎上，運用實時調整智能化控制的實現技術，擬將實時調整車輛通行時問的算法與單片機控制作用相結合，提出多時段多相位控制的單片機交通控制系統，來實現基本交通燈功能、倒計時顯示、車流量多時段調整、多相位、急車強行通過、通行時間手動設置等功能，實現多時段多相位控制的以AT89C51為基礎的單片機交通控制系統。

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第五篇：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?；跈C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?？紤]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?？梢栽O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

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