第一篇：交通信號燈控制系統[精選]

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摘要

隨著中國城鎮化速度的較快，交通事故也日趨發生，所以合理的交通控制方法能有效的緩解交通擁擠、減少尾氣排放及能源消耗、縮短出行延時，改善我國獨有的交通問題。而平面交叉口是城市交通的關鍵，它是整個城市道路的瓶頸地帶，對其進行交通信號控制方法的研究具有重大意義，所以交通信號燈是維護城市交通的主要設施。

我們本次復雜的十字路口交通燈控制系統設計主要是利用AT89C51制作并仿真.并且在單片機的選擇上，考慮到電路的簡單和成本的削減，我們選擇性價比最好的AT89C51，而且能夠使程序簡單。可以添加恰當的傳感器，實時監控道路情況，對各種情況的處理實行緊急情況優先級最高，其次行人優先通過，最后車流量高的方向，給予更多的通過時間，采用中斷的方法，由中斷根據各種不同的情況選擇合適的處理程序處理。通過單片機控制交通燈不僅能提高我們理論聯系實際的能力，而且能夠熟練掌握C語言的編程方法，掌握定時/計數器、外部中斷的使用方法和簡單程序的編寫，最終提高邏輯抽象能力和動手能力。

關鍵字：AT89C51

中斷

交通信號控制

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目錄1 社會需求.........................................錯誤！未定義書簽。2 設計目的.........................................錯誤！未定義書簽。3 設計思路及框圖....................................................1 3.1 交通燈設計..................................................1 3.2 交通燈定時控制..............................................2 3.3 傳感器智能控制..............................................4 4 硬件電路設計......................................................4 4.1 單片機電源電路..............................................4 4.2 單片機復位電路..............................................4 4.3 交通LED燈外圍驅動電路......................................5 4.4 按鍵控制電路................................................6 4.5 單片機主電路................................................7 4.6 整體電路圖設計..............................................8 5 軟件設計..........................................................9 5.1 系統程序流程圖設計..........................................9 5.2 系統程序設計...............................................10 5.3 仿真顯示結果...............................................17 總 結.............................................................17 參考文獻...........................................................18

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1社會需求

目前在世界范圍內，一個以微電子技術、計算機和通信技術為先導的，以信息技術和信息產業為中心的信息革命方興未艾。為使我國盡快實現經濟信息化，趕上發 達國家水平，必須加速發展我國的信息技術和信息產業。而計算機技術怎樣與實際應用更有效的結合并有效的發揮其作用是科學界最熱門的話題，也是當今計算機應 用中空前活躍的領域。本文主要從單片機的應用上來實現十字路口交通燈的管理，用以控制過往車輛的正常運作。設計目的

本設計首先從定時控制著手，解決交叉口交通控制過程中存在的問題，但是定時控制信號周期固定，不能根據實際的交通流狀況隨時調整信號控制參數，因此造成很多不必要的時間等待和資源浪費。對左轉車輛較少的單交叉口一般采用有固定左轉相位的定時控制方法，此信號控制中的左轉車輛通行對直行車輛影響很大。行人過街信號與上游交叉口的不協調導致車輛通過上游交叉口后遇到行人過街而再次停車。基于上述交叉口信號控制存在的問題，本設計進行了如下研究：①介紹了常用定時信號控制算法和感應信號控制的基本工作原理，分析了傳統定時控制的優越性和局限性。②設計了一種自動信號控制方法，這種方法能使交叉口根據實際交通情況選擇合理的定時信號配時方案，不過這個需要配備額外的感應器。

本設計將要完成紅燈停，綠燈行，黃燈停3S的操作，并且如當一道有車而另一道無車是，交通燈控制系統能立即讓有車的車道放行，單人行道上人數較多時，智能轉換交通燈狀態，行人優先通過，當有緊急車輛（如110、112、119等急救車）要求通過時，此系統應能禁止普通車輛通行，路口的信號燈全部變紅，以便讓緊急車輛通過。假定緊急車輛通過時間為2s，緊急車輛通過后，交通燈恢復先前狀態。

3設計思路及框圖 3.1交通燈設計

首先了解實際交通燈的變化情況和規律。設有一個南北（SN）向和東西(WE)向的十字路口，兩方向各有兩組相同交通控制信號燈，每組各有四盞信號燈，分別為直行信號燈（S）、左拐信號燈（L）、紅燈（R）和黃燈（Y），交通控制信號

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燈布置如圖1所示。

根據交通流量不同，交通信號燈的控制可實現手動、自動兩種控制。平時使用自動控制，高峰區可使用傳感器智能化控制。智能控制時，傳感器通過檢測道路交通情況對交通信號燈進行實時控制；自動控制時，交通信號燈控制規律用圖2狀態轉換圖來描述。

圖1

紅綠燈顯示系統框圖

3.2交通燈定時控制

圖2

紅綠燈系統控制流程圖

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定時控制系統控制流程圖如上圖2，初始狀態0為SN直行WE紅燈，然后轉狀態1為SN黃燈WE紅燈。過一段時間后，轉狀態2為SN左拐WE紅燈。再轉狀態3，SN黃燈WE紅燈。過一段時間后轉狀態4，SN紅燈WE直行。然后狀態4，SN紅燈WE直行。狀態5為SN紅燈WE黃燈。狀態6為SN紅燈WE左拐。狀態7為SN紅燈WE黃燈。又循環至狀態0，重復循環上述狀態。

3.3傳感器智能控制

圖3 磁檢測器方框圖

交通燈在采用智能化控制時，采用磁感應車輛檢測器.這種環形線圈檢測器是傳統的交通檢測器，是目前世界上用量最大的一種檢測設備。這些埋設在道路表面下的線圈可以檢測到車輛通過時的電磁變化進而精確地算出交通流量。交通流量是交通統計和交通規劃的基本數據，通過這些檢測結果可以用來計算占用率(表征交通密度)，在使用雙線圈模式時還可以提供速度、車輛行駛方向、車型分類等數據，這些數據對于交通管理和統計是極為重要的，可通過分析這些數據，然后通過外部中斷動態控制交通燈的狀態，實現道路交通燈的智能化控制，讓交通燈根據實際情況轉換狀態。原理框圖如上圖圖3所示。

對于交通信號燈來說，應該有東西南北共四組燈，但由于同一道上的兩組的信號燈的顯示情況是相同的，所以可以用一個I/O控制相同的兩燈，因此，采用單片機內部的I/O口上的P0口中的8個引腳即可來控制16個信號燈。通過編寫程序，實現對發光二極管的控制，來模擬交通信號燈的管理。每延時一段時間，燈的顯示情況都會按交通燈的顯示規律進行狀態轉換。通過定時器精確延時送顯，在原有的交通信號燈系統的基礎上，增添其倒計時間的顯示功能，實現其功能的擴展。通過添加感應器檢測車流量、人行道情況通過外部中斷動態調節人、山西大學工程學院 第4頁

車流量，使交通更加智能，提高道路運行速率。硬件電路設計 4.1單片機電源電路

圖4 電源電路

如上圖圖4所示是電源電路，這里開關用的雙路開關，雙路開關并聯能更好的確保給后級提供更大電流。電容C4、C5，都是隔離斷開直流的，在這里添加了一個發光二極管指示燈，在我們打開開關的時候，這個二極管會亮，下面的R12為限流電阻，給發光二極管提供合適的電流。

4.2 單片機復位電路

單片機的復位操作有上電自動復位和手動按鍵復位兩種方式。本次設計采用手動按鍵復位設計，如下圖5所示。

圖5 按鍵復位電路

當這個電路處于穩態時，電容起到隔離直流的作用，隔離了+5V，而左側的

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復位按鍵是彈起狀態，下邊部分電路就沒有電壓差的產生，所以按鍵和電容 C1 以下部分的電位都是和GND 相等的。按鍵復位有 2 個過程，按下按鍵之前，RST 的電壓是 0V，當按下按鍵后電路導通，同時電容也會在瞬間進行放電，會處于高電平復位狀態。當松開按鍵后，先是電容充電，然后電流逐漸減小直到 RST 電壓變 0V 的過程。按下按鍵的瞬間，電容兩端的 5V 電壓會被直接接通，此刻會有一個瞬間的大電流沖擊，會在局部范圍內產生電磁干擾，為了抑制這個大電流所引起的干擾，在電容放電回路中串入一個 18 歐的電阻來限流。

4.3 交通LED燈及外圍驅動電路

圖6交通LED燈電路

將NS道上的兩個同色燈連在一起，WS道上的同色燈也彼此相連(此處用發光二極管模擬實際的交通燈，各發光二極管的陽極通過保護電阻接到+5v的電源上，發光二極管的陰極接到單片機的P0口)用AT89C51單片機的P0.0—P0.7共8根輸出線控制各色交通燈的點亮與熄滅；為了更加直觀的顯示紅綠燈的情況，用了共陽極數碼管顯示倒計時，數碼管顯示有動態掃描和靜態顯示，由于靜態顯示需要占用過多的IO口，這里用動態掃描，用P1控制數碼管的斷選信號端，P2.6、P2.7控制數碼管的位選信號端，可以顯示出每個燈的倒計時。緊急車輛通過時，采用外部觸發按鍵實時中斷方式進行處理。根據該系統的功能要求及所用元器件，設計硬件電路，電路原理圖如圖6所示。

由于單片機的輸出電流有限，需要用到芯片驅動LED，使LED可以正常使用，這里使用74LS245，74LS245是一個雙向緩沖器，引腳AB是方向引腳，這

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個引腳為高電平的時候，右側所有的電壓都等于左側對應編號的電壓，所以這里AB引腳接的+5V電源，即高電平。圖中還有排阻RP1做為上拉電阻。引腳OE為輸出使能端，低電平有效。在74LS245輸出端有R3~R10的限流電阻，給LED燈提供恰當的電流。

在LED的陽極接有PNP三極管，可以通過單片的P2.5控制所有的LED的通斷，只有P2.5端電平為高時LED才能正常工作，通過單片機的P0口控制LED的狀態。數碼管的顯示也需要大電流，這里外接上拉電阻可以提供足夠的電流，原理圖中用了排阻RP2，可以使數碼管正常工作。交通LED燈驅動電路如圖7所示。

圖7 交通LED燈驅動電路

4.4 按鍵控制電路

圖8 按鍵控制LED電路圖

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智能化控制中使用到傳感器，傳感器采集到的數據通過系統分析，然后反饋到單片機外部中斷，通過中斷程序選擇合適的處理程序。

整個交通燈控制系統通過按鍵模擬控制LED的狀態，SW1控制LED是定時循環還是智能控制，SW2控制LED燈是順序切換狀態還是手動選擇LED狀態。SW1按下觸發外部中斷0進去中斷程序，在中斷程序中可以通過查詢方式判斷P3.7是否按下，如果檢測到P3.7為低電平則SW2按鍵按下，系統進入只能控制LED狀態模式，單片機通過檢測P2.0~P2.3的電平狀況確定LED燈要顯示的狀態，例如：若單片機檢測到端口P2.0電平為低，則要求交通燈要WE方向左拐，系統調用左拐子程序，使單片機控制LED燈先NS黃燈閃3下，然后NS紅燈亮，WE左拐指示燈變綠。如果系統監測到P3.7為高電平則SW2彈起，系統進入只能順序切換模式，單片機檢測P2.4的電平情況，檢測到一次說明按鍵按下一次，交通的按照定時方式的順序變換狀態，使交通燈穩定順次執行。

如果遇到十字路口發生交通事故，可以觸發緊急逼停按鍵，這樣四個方向都為紅綠燈，等突發情況處理完畢后，然后根據實際情況選擇合適的處理程序。這樣可以根據實際的車、人流量動態調節交通燈，智能解決各種突發情況，按鍵控制電路如圖8所示。

按鍵消抖有兩種方式：硬件消抖和軟件消抖，硬件消抖需要引進RS觸發器或者單穩態電路，這需要額外的硬件開支，而軟件消抖只需要用延時函數就可以完成，因此這里選擇軟件消抖。

4.5 單片機主電路

采用這款芯片及克服了采用8031需要添加外部外部程序存儲器導致電路復雜的缺點，又克服了采用8751導致電路制作成本高的缺點，AT89C51單片機芯片具有以下特性：

1）指令集合芯片引腳與Intel公司的8051兼容； 2）4KB片內在系統可編程FLASH程序存儲器； 3）時鐘頻率為0~33MHZ；

4）128字節片內隨機讀寫存儲器（RAM）； 5）6個中斷源，2級優先級； 6）2個16位定時/記數器；

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圖9 單片機引腳結構圖

4.6 整體電路圖設計

圖10 AT89C21單片機交通燈控制電路

本次設計采用AT89C51單片機，其中P0.0—P0.8共8根輸出線控制各色交通燈的點亮與熄滅，通過外部中斷0控制交通燈的切換方式，端口P3.7控制在

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智能模式下是順次轉換狀態還是動態選擇，在順序轉換模式下P2.4控制交通燈的狀態轉換。在動態模式下，根據傳感器分析數據結果，通過P2.0~P2.3控制交通的的各種狀態。P1和P2.7、P2.6控制數碼管的顯示，可以直觀的看到交通燈的狀態。在傳感器檢測某一方向車流量過多，或者人行道上滯留行人過多，或有緊急車輛通過時，采用外部觸發中斷實時中斷方式進行處理，這時可按下SW1、SW2兩按鍵，然后智能選擇交通燈的狀態，選擇合適的交通燈，讓滯留過多的方向通過時間長點，讓道路更加通暢。上圖10為整個交通燈控制系統的整體電路圖。軟件設計

5.1 系統程序流程圖設計

開始各變量、端口初始化主程序顯示子程序N中斷信號Y中斷子程序

圖11 交通控制系統程序流程圖

根據硬件電路原理圖，并按系統的功能畫出程序流程圖。由于此系統較為簡單，故采用自上而下的設計方法，進行程序設計；對傳感器分析的數據處理，采用中斷的方法，由中斷選擇合適的處理程序處理，在傳感器不工作的時候，可以返回主程序執行。程序流程如下圖11所示。

設計中斷處理程序時，最主要的地方是如何保護進入中斷前的狀態(信號燈、P

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口、單片機寄存器的狀態)，使得中斷程序執行完畢后能問到交通燈中斷前的狀態。除了保護累加器ACC、標志寄存器PSW外，還要注意主程序中的延時程序和中斷處理程序中的延時程序不能混用。

5.2 系統程序設計

如下所示為整個系統控制程序：

#include unsigned int count=0;unsigned int count1=0;unsigned char count2=0;unsigned char count3=0;

//延時計數

//按鍵次數計數

//數碼管顯示數值

//定時1秒計數

unsigned char table[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82，0xF8,0x80,0x90,0x7f};//共陽極數碼管顯示編碼

unsigned char disdata[4];sbit NSL=P0^0;sbit NSS=P0^1;

//NS左拐指示燈 //NS直行指示燈 //NS紅燈指示燈 //NS黃燈指示燈 //WE黃燈指示燈 //WE紅燈指示燈 //WE直行指示燈 //WE左拐指示燈 //控制所有LED的滅 //數碼管位選端 //數碼管位選端 sbit NSR=P0^2;sbit NSY=P0^3;sbit WEY=P0^4;sbit WER=P0^5;sbit WES=P0^6;sbit WEL=P0^7;sbit P2_5=P2^5;sbit P2_6=P2^6;sbit P2_7=P2^7;sbit Key_1=P2^4;sbit Key_2=P2^3;sbit Key_3=P2^2;sbit Key_4=P2^1;sbit Key_5=P2^0;sbit Key_6=P3^7;

//手動切換LED燈狀態

//選擇NS直行

//選擇WE直行

//選擇NS左拐

//選擇WE左拐

//選擇順序、隨機切換

sbit Key_7=P3^6;

//突發情況，四個方向全部紅燈 void Time0_Int()

{

//定時器0初始化

TMOD=0x01;TR0=1;EA=1;

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} ET0=1;IT0 = 0;EX0 = 1;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;

//延時 m 毫秒 void Delay(unsigned int m){

} void NS_stra(){

} void NS_turn(){

} void NS_stop(){

} void WE_stra(){

} void WE_turn(){

} void WE_stop(){

unsigned int i,j;for(i=m;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);

//NS直行，WE紅燈

NSL=1;NSS=0;NSR=1;NSY=1;WEL=1;WES=1;WER=0;WEY=1;

//NS左拐，WE紅燈

NSL=0;NSS=1;NSR=1;NSY=1;WEL=1;WES=1;WER=0;WEY=1;

//NS黃燈，WE紅燈

NSL=1;NSS=1;NSR=1;NSY=0;WEL=1;WES=1;WER=0;WEY=1;

//WE直行，NS紅燈

NSL=1;NSS=1;NSR=0;NSY=1;WEL=1;WES=0;WER=1;WEY=1;

//WE左拐，NS紅燈

NSL=1;NSS=1;NSR=0;NSY=1;WEL=0;WES=1;WER=1;WEY=1;

//WE黃燈，NS紅燈

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NSL=1;NSS=1;NSR=0;NSY=1;WEL=1;WES=1;WER=1;WEY=0;} void Opera_NS_stra()

{ if(Key_2==0){

Delay(10);

if(Key_2==0)

{

WE_stop();

Delay(3000);

NS_stra();

}

while(Key_2==0);} } void Opera_WE_stra()

{ if(Key_3==0){

Delay(10);

if(Key_3==0)

{

NS_stop();

Delay(3000);

WE_stra();

}

while(Key_3==0);} } void Opera_NS_turn()

{ if(Key_4==0){

Delay(10);

if(Key_4==0){

//手動選擇NS直行

//手動選擇WE直行

//手動選擇NS左拐

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}

}

} WE_stop();Delay(3000);NS_turn();while(Key_4==0);void Opera_WE_turn(){

}

void Opera_Red(){

}

void Choose(){

//手動選擇WE左拐

if(Key_5==0){

}

//手動選擇WE左拐 Delay(10);if(Key_5==0){

}

while(Key_5==0);NS_stop();Delay(3000);WE_turn();if(Key_7==0){

} Delay(10);if(Key_7==0){

}

while(Key_7==0);NSY=0;WEY=0;Delay(3000);WER=0;NSR=0;

//數碼管顯示初值判斷程序

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if(count==10||count==470||count==930||count==1390){ } if(count==410||count==870||count==1330||count==1790)count2=20;

//判斷為綠燈，數碼管倒計時初值為20秒

{

count2=3;

} if(count3==20)

{

count2--;

count3=0;} }

void Ledshow()

{

disdata[0]=(count2%10);

disdata[1]=(count2/10);

P2_6=0;P2_7=1;P1=0x00;

P1=table[disdata[0]];

Delay(10);

P2_7=0;P2_6=1;P1=0x00;

P1=table[disdata[1]];

Delay(10);} void Auto()

{ if(count>10&&count<410)

{

NS_stra();Ledshow();} if(count>410&&count<470){

NS_stop();Ledshow();} if(count>470&&count<870){

//判斷為黃燈，數碼管倒計時初值為3秒

//定時1秒，每隔一秒倒計時減一

//數碼管顯示程序

//十位顯示的數值

//個位顯示的數值

//自動轉換LED燈狀態，綠燈20秒，黃燈3秒

//NS直行指示燈顯示20秒，數碼管倒計時顯示

//NS黃色指示燈顯示 3秒，數碼管倒計時顯示 //NS左拐指示燈顯示20秒，數碼管倒計時顯示

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} NS_turn();Ledshow();if(count>870&&count<930)

//NS黃色指示燈顯示 3秒，數碼管倒計時顯示

{

NS_stop();Ledshow();} if(count>930&&count<1330){

WE_stra();Ledshow();} if(count>1330&&count<1390){

WE_stop();Ledshow();} if(count>1390&&count<1790){

WE_turn();Ledshow();} if(count>1790&&count<1850){

WE_stop();Ledshow();} if(count>1850){

count=0;} } void main()

{ Time0_Int();P2_5=1;while(1){ Auto();Choose();

} }

//WE直行指示燈顯示20秒，數碼管倒計時顯示

//WE黃色指示燈顯示 3秒，數碼管倒計時顯示 //WE左拐指示燈顯示20秒，數碼管倒計時顯示 //WE黃色指示燈顯示 3秒，數碼管倒計時顯示

//主函數

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void Time0()interrupt 1 {

}

//定時50ms TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;TR0=1;count++;count3++;void Interrput0()interrupt 0

//外部中斷0，用按鍵手動切換LED燈狀態 {

while(Key_6==0){

} P2_7=0;P2_6=0;if(Key_1==0){

} switch(count1){

case 1 :NS_stra();break;case 2 :NS_stop();break;case 3 :NS_turn();break;case 4 :NS_stop();break;

//根據按下的次數選擇顯示狀態 Delay(10);if(Key_1==0){ } while(Key_1==0);count1++;

//檢測按鍵按下次數 Delay(10);while(Key_6==0){

} Opera_NS_stra();Opera_WE_stra();Opera_NS_turn();Opera_WE_turn();

//判斷是順序，隨機顯示

Opera_Red();

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}

} case 5 :WE_stra();break;case 6 :WE_stop();break;case 7 :count1=1;break;default: break;

5.3 仿真結果顯示

NS直行

NS左拐 NS黃燈

WE直行 WE左拐 WE黃燈

通過Protues對整個電路和程序仿真，仿真結果如上圖，啟動電源后，交通燈先按照定時方式按照變換程序依次變換，同時數碼管顯示倒計時。在傳感器檢測道路情況后并分析，把結果傳給單片機，通過外部中斷切換交通燈的變換狀態，這里用按鍵模擬傳感器檢測到的結果，可以實現根據檢測到的流量情況不同，對交通燈實時變換，按照行人優先、高流量方向長時間放行設計，基本上達到了設計要求。

總

結

通過本次課程設計，我們在收獲知識的同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟.。在此過程中，我們通過查找資料，請教老師，以及不懈的努力，不僅培養了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑

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戰，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。使用Protues和Keil作為我們的設計工具，很好地鍛煉自己的語言編程能力和軟件仿真能力，養成良好的語言編程風格和模擬操作方式。不管怎樣，這些都是一種鍛煉，一種知識的積累，能力的提高。完全可以把這個當作基礎東西，只有掌握了這些最基礎的，才可以更進一步，取得更好的成績。當然，我們還存在著很多不足，設計中有很多還完善的地方，期望以后可以做得更好

參考文獻

【1】《手把手教你學 51 單片機-C 語言版》--金沙灘工作室宋雪松編著，清華大學出版社。

【2】《單片機原理與應用及C51程序設計》—楊家國、謝維成，清華大學出版社。

【3】肖洪兵.跟我學用單片機[M].北京：北京航空航天大學出版社,2002.8． 【4】徐惠民、安德寧． 單片微型計算機原理接口與應用[M]．第1版．北京：北京郵電大學出版社，1996.【5】于鳳明．單片機原理及接口技術[M]．北京：中國輕工業出版社．1998． 【6】陳偉人.單片微型計算機原理與應用[M].北京：清華大學出版社, 2006.5.【7】趙曉安.MCS-51單片機原理及應用[M].天津：天津大學出版社，2001.3． 【8】《單片機原理與接口技術》--牛昱光、李曉林等編著，電子工業出版社

第二篇：交通信號燈控制系統

交通信號燈控制系統(紅綠燈系統)

1、概述

近年來，隨著經濟發展，營運車輛擁有量的增加使道路市場必須規范有序，交通安全管理必須上一新臺階。按照“高起點規劃，高標準建設，高效能管理”的思路，堅持把城市化作為城市經濟的一大戰略來抓，積極建設城區交通基礎設施工程，建立交通安全管理網絡。嚴格抓好交通管理，以加強交通隊伍建設和行業文明建設。

對****信號控制系統進行升級改造，在*****新建設一套信號控制系統

2、設計依據

? 《道路交通信號控制機》（GB25280-2010）? 《道路交通信號燈》（GB14887-2011）

? 《道路交通信號燈設置與安裝規范》（GB14886-2006）? 《道路交通信號倒計時顯示器》（GA/T508-2004）

? 《道路交通安全違法行為圖像取證技術規范》（GA/T832-2009）? 《交通信號機技術要求與測試方法》（GA/T47-93）? 《道路交通信號機標準》（GA47-2002）? 《道路交通信號燈安裝規范》（GB14866-94）

3、設計原則

本期工程按“國內領先、國際先進”的原則設計方案，提供完整、最新而成熟的產品，并保證各項技術和設備的先進性、實用性和擴展性。提高交通道路口的車輛通行速度，保證道路暢通。因此該系統是建設暢通工程中的重要措施之一。

信號控制系統的設置應充分結合本路段的工程自身特點，在達到適時、適量地提供交通信息，確保行車安全目的的同時，盡可能與道路的整體效果相結合。

1）設計思路

以有效地管理道路交通，達到安全、經濟、合理、美觀為目的，嚴格按照國家有關規定設置信號燈等交通設施。交通擁擠情況主要發生在車流人流相對集中的主要繁華城區路口和路段，根據現有主要交通干道路面寬度劃分車道，基本可以滿足城區車輛通行的需要。

2）預期實現目標

完善城區交通安全設施布局，規范行車和行人秩序，減少交通事故，一定程度上改善城市形象。

4、交通信號控制系統功能

（1）圖形與界面

系統界面中文化、圖形化、菜單化。命令操作方式靈活多樣，并對錯誤操作發出警告或禁止執行。

能多用戶、多窗口顯示，顯示窗口可縮放、移動。

具有圖形編輯工具，可以對圖形的區域背景、路口背景等進行用戶化編輯。背景地圖可按管理區域和路口進行縮放和漫游顯示。

能夠實時顯示路口設備、路口設備工作狀態及信號控制模式等信息。系統可動態、實時地顯示路口信號燈的運行狀況，并可對某一路口的信號燈變化進行實時顯示；還可以根據需要直接對信號機進行手動操作功能。

能夠用圖表顯示交通流量、占有率等統計分析數據。（2）用戶管理

系統能夠支持至少50個用戶的使用和管理，對用戶的名稱、密碼和訪問角色等相關內容進行設置。

能夠設立訪問角色，能夠定義相應的訪問權限，每個用戶可以對應多個角色。組管理：每個組可以有多個用戶，所有用戶不能重名，不同的組可以管理不同的路口設備。

記錄用戶登錄和退出系統的時間及用戶使用過的操作命令，顯示用戶是否在線。

禁止多用戶對同一對象同時進行控制操作，并給出提示信息。（3）日志管理

操作員記錄：操作員登錄/退出時間、部分重要操作命令記錄。記錄保存時間：系統至少保留最近12個月的綜合日志記錄。記錄查詢：可根據日期范圍、時間范圍、用戶等各種限定，方便快捷地查詢各類日志記錄。（4）系統數據庫

總體要求：支持Oracle數據庫，具有系統參數設置、交通數據存儲、數據管理功能。

參數設置：每個數據項均附有數據定義和有效值范圍的在線說明；系統自動檢測所有數據項輸入數據的合理性，提示并拒絕不合理及非法的數據輸入；易于數據修改和更新。

交通數據存儲：能夠對采集的交通實時數據和歷史數據進行儲存和管理，保證數據的快速存取、編輯和刪除。

數據庫管理：

禁止未授權使用者進入數據庫操作界面。

多用戶同時對不同數據對象的修改、刪除無沖突，禁止同時修改同一數據對象并有沖突報警顯示。

詳細記錄數據修改人員、修改內容和時間。支持多用戶數據庫查詢、訪問。（5）數據采集存儲

中心計算機從現場設備實時（秒級）采集以下交通數據： 路口到達方向分流向（左、直、右）的車流量 路口到達方向分流向（左、直、右）的車輛占有率 路口到達方向分流向（左、直、右）的放行時間 路口到達方向分流向（左、直、右）的斷流次數 路口到達方向分流向（左、直、右）的最大斷流間隔 以上數據保存15日。

流量、占有率的實時統計數據隨時向交通信號控制系統管理平臺開放性提供。（6）數據統計分析

中心計算機對采集的交通數據進行各種統計分析，形成設定時間、區域范圍的交通統計分析報告，內容包括：路口的交通流量、路口交通占有率； 中心計算機對采集的交通數據進行統計處理，分別形成15分鐘和1小時時間段的交通統計數據，并按15分鐘數據保存半年、1小時數據保存一年進行存儲，并隨時向交通信號控制系統管理平臺開放性提供。（7）系統狀態監視

中心計算機能夠實時監視：

系統中心設備、傳輸設備及路口設備工作狀態

路口信號控制模式、控制方案、信號狀態等交通控制狀態

交通信號狀態信息在信號燈色變化時向交通信號控制系統管理平臺實時開放性傳送。（8）系統故障報警

中心計算機監視以下各類故障： 系統中心軟/硬件故障 傳輸單元故障

信號控制器、車輛檢測器等路口設備故障

上述故障均有詳細的分類故障代碼；故障發生時通過異常信息顯示進行報警并生成故障記錄；故障消除后或操作員確認后取消報警。（9）時鐘校準功能

中心計算機具有如下時鐘校準功能：

接受交通信號控制系統管理平臺的時鐘校準。

對路口信號控制器進行自動時鐘校準，校時命令每天執行1次,校時時間可設置。

時鐘格式為：年、月、周、日、時、分、秒，校時誤差小于1秒。（10）時間表功能

系統具有時間表控制功能

設置時間包括年、月、周、日、時、分、秒。日時段劃分不得低于16個，方案數不得少于32個。設置內容應包括事件、控制模式、控制方案等。

系統可分別設置工作日、周末、節日或特別指定日的時間表，系統根據日期自動改變執行時間表。（11）系統優化

根據路口檢測的交通流信息自動進行交通控制參數的優化并執行優化配時方案，提高路口通行能力。（12）動態方案選擇控制

根據實時交通流檢測信息，從預設方案庫中調用適宜方案。（13）線協調控制

按照系統時間表設置進行線協調控制。（14）感應式控制

系統能夠響應沖突方向的車輛感應請求，進行半感應或全感應控制。（15）行人控制

路口行人過街控制應具有請求式控制方式和預案式控制方式。

系統能夠在線協調或區域協調控制的條件下及時響應或等待響應路段行人過街請求，使行人利用交通流間隙過街通行。（16）緊急車輛優先控制

系統能夠按預定時間和預定路線進行綠波信號推進，以滿足各種重大活動、重大事件及特殊警務的通行需求。

系統對路口信號機強行控制，指定某一階段放行、黃閃或者全紅。能響應特殊情況下的警務、消防、救護、搶險等特種車輛的緊急請求，使車輛迅速通過沿線路口。

（17）方案模擬演示

設置好的配時方案，模擬演示路口信號燈的變化情況，查看運行效果以便于分析配時方案中存在的潛在影響。（18）強制控制

允許系統中心操作員直接控制系統內設置的相位組信號。（19）上下載功能

中心計算機能選擇性地上載和動態存儲路口信號控制器的基本配置、時間表以及各種控制方案。

中心計算機能選擇性地下載基本配置、系統時間表和各種控制方案給路口信號控制器。

5、交通信號控制機

信號機

信號機符合行標《GA47－2002道路交通信號控制機》的標準、國標《GB-25280-2010集中協調式信號機》的標準，并兼容國標GB－T20999的通訊協議。本信號機采用多智能節點分布式架構，各節點以32位微處理器作為控制核心，通過CAN總線進行內部通訊。32路環型線圈車輛檢測或視頻車輛檢測器（可選）本信號機具有獨立硬黃閃功能，可以在不關燈的情況下進行現場維護，給現場維護帶來方便。支持無線遙控、點動等現場人工控制功能；持GPS模塊對本地進行校時；支持多達32組的獨立燈組通道輸出；支持視頻和線圈車流輛檢測；具有單燈組輸出回路檢測功能，對紅綠沖突等各種嚴重故障有著完善的降級處理。本機有著多種人機交互接口，通過本地信號機內的液晶模塊、設置終端、指揮中心都可以實現完整的方案設置和信號機運行狀態監測。對于各用戶的不同控燈需求，方案設置方便、靈活、易于操作。軟件系統設計中，有著完善的事務管理機制并能對信號機發生事件、故障等信息進行存儲及顯示。信號機內具有加熱和排風的裝置，可根據外界的溫度不同自動加熱或排風，以適應外界環境溫度變化。

信號機具有無纜線控、單點優化、感應控制等功能；在智能交通指揮中心控制系統中可實現線控、區域協調控制、系統優化控制等功能；

1、具備32位微處理器

2、可編程的32相位控制，96路可控硅輸出（可選）

3、相位沖突監視和控制，信號燈故障檢測及報警

4、掉電時采集數據和配時參數不丟失

5、具有手動、自動、遠程控制方式

6、具有強制、黃閃、四面紅功能

7、具有本地遙控功能

8、具有固定方式、多時段控制方式、多方案選擇控制方式、感應控制方式等多種控制方式

9、在線修改配時參數，在線顯示各相位狀態、故障狀態

10、時段劃分多達48個時段，可存儲32種控制方案

11、提供4個RS232接口、一個RS485接口，一個以太網接口，可實現電話線、專線、光纖、無線多種通訊

12、適合于單路口控制、主干道控制、區域控制。出現故障自動降級使用

13、時鐘、日歷顯示和修改，支持GPS授時功能

14、自動排風、加熱功能

15、具有防雷、漏電保護功能

16、提供8路行人過街輸入接口 主要特點

1、全中文手動操作界面

2、交通信息存儲功能

3、獨有的路口協調小面控功能

4、基于車頭時距的感應控制功能

5、信號相位與信號燈組的自由編程

6、沖突相位硬件和軟件雙重監視

7、信號燈故障檢測和報警

8、掉電數據不丟失，保存5年以上

9、輸入和輸出信號全部光電隔離

10、車輛數據檢測準確率高

11、具有多相位的強制遙控

12、提供以太網接口和多個串口，便于網絡化

13、提供二次開發的透明接口，便于多系統的集成

14、模塊化設計，便于維護

15、指揮中心軟件可實現信號機的遠程控制

16、本地單點路口或區域的自適應協調控制

17、實時檢測交通流量數據；并將采集到的實時交通流量數據進行分析、處理，傳送至本地、區域或中央控制系統 主要技術指標

1)控制最大相位：32個；控制最多信號燈組：32組；車輛檢測最大路數：32路；

2)機柜外殼采用鋁合金材料或不銹鋼材料；遙控相位：8個；

3)遙控器：每臺信號機配2臺遙控器，8個相位選擇鍵，1個黃閃鍵、1個全紅鍵、4)1個全滅鍵、1個取消鍵，遙控距離大于50米，遙控器應以燈光、聲響或振動方式提示操作人員，交通信號控制機是否成功接收并執行指令。5)為保證信號機用電安全，信號機機柜和驅動線路應采用漏電保護電路裝置。

6)信號機的機柜外側面應設有手動控制門，在僅打開手動控制門的情況下可以實現

7)單點控制、黃閃控制、指定相位控制、關閉信號燈、關閉倒計時器、關閉遙控功能等操作。

智能交通信號控制機屬協調式戶外網絡型的交通信號控制機，適合于單路口多時段定時控制、多方案選擇控制、全（半）感應控制，適合于多路口無纜協調、有纜協調的綠波帶控制，適合于指揮中心的遠程控制、區域控制。在感應控制、多方案選擇以及時制計劃生成方面均有自己的控制算法。智能交通信號控制機具有技術先進、使用方便、功能齊全、模塊化設計、維護簡單，控制軟件接口透明，便于二次開發。采用自主開發的機動車輛線圈檢測器、自有專利技術的單元式檢測型負載開關，整機性能價格比高。智能交通信號控制機具有多時段定時控制、多方案選擇控制、感應控制、主干道無纜協調控制、集中協調控制等功能。將多個智能交通信號控制機通過調制解調器連成交通控制網，對城市多路口、多條干線進行控制，其基本架構如下：

通過以太網通訊接口，與指揮中心控制系統聯成網絡、接收指揮中心的遠程控制、有纜線控、區域控制，并實現交通流量的自動采集。

6、機動車信號燈

發光單元透光面直徑為400mm，紅黃綠豎向組燈，光源采用超高亮發光二極管。紅滿屏+黃滿屏內含雙色數顯+綠滿屏，符合2011新國標；倒15秒顯示，通訊式（通訊協議為行業標準）信號燈取電，豎裝；

7、方向指示信號燈

發光單元透光面直徑為400mm，紅黃綠豎向組燈，光源采用超高亮發光二極管；紅箭頭+黃箭頭內含雙色數顯+紅箭屏，符合2011新國標；倒15秒顯示，通訊式（通訊協議為行業標準）信號燈取電，豎裝；

8、人行橫道信號燈

發光單元透光面直徑為300mm，光源采用超高亮發光二極管；紅、綠二色行人圖案單屏顯示，紅、綠二色數顯同屏顯示（綠色行人靜態/非機動車）七字形連接片，2011新國標；倒15秒顯示，通訊式（通訊協議為行業標準）信號燈取電；

第三篇：交通信號燈控制系統

交通信號控制系統

1.設計任務

設計一個十字路口交通控制系統，要求：（1）東西（用A表示）、南北（用B表示）方向均有綠燈、黃燈、紅燈指示，其持續時間分別是30秒、3秒和30秒，交通燈運行的切換示意圖如圖1-1所示。

（2）系統設有時鐘，以倒計時方式顯示每一路允許通行的時間。

（3）

當東西或南北兩路中任意一路出現特殊情況時，系統可由交警手動控制立即進入特殊運行狀態，即紅燈全亮，時鐘停止記時，東西、南北兩路所有車輛停止通行；當特殊運行狀態結束后，系統恢復工作，繼續正常運行。

2．總體框圖

本系統主要由分頻計、計數器和控制器等電路組成，總體框圖如1-2所示。分頻計將晶振送來的信號變為1Hz時鐘信號；當緊急制動信號無效時，選擇開關將1Hz脈沖信號送至計數器進行倒計時計數，并使控制器同步控制兩路紅、黃、綠指示燈時序切換；當緊急制動信號有效時，選擇開關將緊急制動信號送至計數器使其停止計數，同時控制器控制兩路紅燈全亮，所有車輛停止運行。

2-1 交通燈總體結構框圖 模塊設計

（1）分頻器

設晶振產生的信號為2MHz，要求輸出1Hz時鐘信號，則分頻系數為2M，需要21位計數器。用VHDL設計的2M分頻器文本文件如下:

LIBRARY

IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY fenpin2m IS

PORT(clk:IN STD_LOGIC;

reset:IN STD_LOGIC;

--時鐘輸入

clk_out:out STD_LOGIC);END ENTITY fenpin2m;

ARCHITECTURE one OF fenpin2m IS signal count:integer range 0 to 1999999;

BEGIN

PROCESS(clk)

BEGIN

if reset='1' then

count<=0;

clk_out<='0';

else

if clk'EVENT and clk='1'THEN

IF count<999999 THEN

count<=count+1;

clk_out<='0';

ELSif count<1999999 then

count<=count+1;

clk_out<='1';

else

count<=0;

END IF;

END IF;

END IF;

END PROCESS;END one;

(2)模30倒計時計數器 采用原理圖輸入法，用兩片74168實現。74168為十進制可逆計數器，當U/DN=0時實現9~0減法計數，記到0時TCN=0;當U/DN=1時實現0~9加法計數，計到9時TCN=0；ENTN+ENPN=0時執行計數，否則計數器保持。該電路執行減法計數，當兩片計數器計到0時同步置數，因此該計數器的計數范圍是29~0，當系統檢測到緊急制動信號有效時，CP=0計數器停止計數。

圖3-1 模30減法計數器電路圖

圖3-2 模30減法計數器仿真波形

（3）顯示譯碼器

顯示譯碼器為動態顯示，用VHDL文本輸入法設計的七子段譯碼器如下：

圖3-3 顯示譯碼器的仿真波形

LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

--調用庫文件

ENTITY xianshi IS

--實體開始

PORT(CLK:IN STD_LOGIC;

datain1:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

datain2:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

--掃描時鐘信號

SEL:OUT STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);--數碼管選擇信號

q: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));--數碼管八端輸入 end xianshi;

--實體結束 ARCHITECTURE one OF xianshi IS

--結構體開始 begin

PROCESS(CLK)

--進程開始 VARIABLE TMP:STD_LOGIC_vector(1 downto 0);VARIABLE d:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);--中間變量

begin

IF(CLK'EVENT AND CLK='1')THEN

--時鐘上升沿有效

IF(TMP=“00”)THEN

TMP:=“01”;

d:=datain2;

CASE d IS

WHEN“0000”=>q<=“00111111”;

--0

WHEN“0001”=>q<=“00000110”;

--1

WHEN“0010”=>q<=“01011011”;

--2

WHEN“0011”=>q<=“01001111”;

--3 WHEN“0100”=>q<=“01100110”;

--4 WHEN“0101”=>q<=“01101101”;

--5 WHEN“0110”=>q<=“01111101”;

--6

WHEN“0111”=>q<=“00000111”;

--7

WHEN“1000”=>q<=“01111111”;

--8

WHEN“1001”=>q<=“01100111”;

--9

WHEN OTHERS=>q<=“00000000”;--數碼管不顯示

END CASE;

elsif(tmp=“01”)then

TMP:=“00”;

--如果tmp為“001”即第2個數碼管顯示b輸入

d:=datain1;

CASE d IS

WHEN“0000”=>q<=“00111111”;

--0

WHEN“0001”=>q<=“00000110”;

--1

WHEN“0010”=>q<=“01011011”;

--2

WHEN“0011”=>q<=“01001111”;

--3

WHEN“0100”=>q<=“01100110”;

--4

WHEN“0101”=>q<=“01101101”;

--5

WHEN“0110”=>q<=“01111101”;

--6

WHEN“0111”=>q<=“00000111”;

--7

WHEN“1000”=>q<=“01111111”;

--8

WHEN“1001”=>q<=“01100111”;

--9

WHEN OTHERS=>q<=“00000000”;--數碼管不顯示

END CASE;

end if;

end if;sel<=tmp;

--把tmp的值賦予sel

end process;

--進程結束

end one;

（4）控制器

該模塊輸入為1Hz時鐘，和緊急制動信號PE,輸出為兩路紅、黃、綠指示燈，當緊急制動信號無效（PE=1）時，兩路紅、黃、綠燈時序切換。當緊急制動信號有效時，選項開關將緊急制動信號送至計數器使其停止計數，同時使控制器控制兩路紅燈全亮，所有車輛停止通行。用VHDL文本輸入法設計的控制器如下；

圖3-4控制器的仿真波形

LIBRARY

IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY contr IS

PORT(cp1:IN STD_LOGIC;

pe:IN STD_LOGIC;

chan:IN STD_LOGIC;

ra,ga,ya,rb,gb,yb:out STD_LOGIC);END ENTITY contr;ARCHITECTURE one OF contr IS signal count:integer range 0 to 59;

BEGIN

process(cp1)

begin

if pe='0'then

count<=0;

else

IF(cp1'EVENT AND cp1='1')THEN

if count<59 then

count<=count+1;

else

count<=0;

end if;

end if;end if;END PROCESS;PROCESS BEGIN

if pe='1'then

if chan='1' then

if count<30 then

rb<='0';

gb<='1';

yb<='1';

ra<='1';

if count<27 then

ga<='0';

ya<='1';

else

ga<='1';

ya<='0';

end if;

else

rb<='1';

ga<='1';

ya<='1';

ra<='0';

if count<57 then

gb<='0';

yb<='1';

else

gb<='1';

yb<='0';

end if;

end if;

else

if count<30 then

rb<='1';

ga<='1';

ya<='1';

ra<='0';

if count<27 then

gb<='0';

yb<='1';

else

gb<='1';

yb<='0';

end if;

else

rb<='0';

gb<='1';

yb<='1';

ra<='1';

if count<57 then

ga<='0';

ya<='1';

else

ga<='1';

ya<='0';

end if;

end if;

end if;

else

rb<='0';

ra<='0';

gb<='0';

yb<='0';

ga<='0';

ya<='0';

end if;end process;end one;交通燈原理圖

圖4-1 交通燈原理圖

第四篇：十字路口交通信號燈PLC控制系統摘要

摘 要

隨著社會的發展和進步以及人民生活水平的提高，上路的車輛越來越多，但相應的公路設施卻沒有相應的改善，這就導致了城市交通擁堵問題突出，而且擁堵的地方多是十字路口等車輛匯集處。如何改善交通燈控制系統，以適應現在的交通狀況，成為競相研究的課題，本文對該問題給予了深刻地研究。本文十字路口交通燈控制系統主要用于處理十字路口車輛及行人通過的問題，使其減少相互干擾，提高了十字路口的通行能力。

本文總結了交通燈控制技術的發展，討論了基于PLC的十字路口交通信號燈控制系統的設計可行性。根據PLC的工作原理并結合城市交通的實際狀況，本文提出了以三菱公司生產的FX2N-128MT-001型PLC作為基本控制核心，安排了四個方向的直行、左轉紅黃綠燈，人行道紅綠燈以及倒計時數碼管的具體配置；設計完成了PLC的I/O端口分配和控制程序；探索了基于紅外遙控的十字路口交通信號燈的無線強通控制方案并設計了具體的硬件電路及軟件控制程序。

關鍵詞：十字路口；信號燈；PLC；三菱；無線控制器

ABSTRACT

As the development of society and the advance in people’s living standard, More and more vehicles drive on road, meanwhile, road facilities corresponding haven’t got improved, which leads to the prominent of traffic jam.What’s more, traffic jams appear mainly at the gathering area of vehicles such as crossroad.How to improve the current traffic system becomes a hot point to research, and the paper revealed it deeply.Traffic light control system is mainly used to process passing of vehicles and pedestrians, reducing interference between vehicles and to promote the traffic capacity.The paper summarized the development of traffic light control technology and discussed the feasibility of crossroad traffic signal light control system based on PLC.According to the PLC work principle and practical situation of crossroad, the paper presents FX2N-128MT-001 of Mitsubishi Corporation as control core, making arrangements of red, yellow, green light for straight going and for left-face;red，green light on sidewalk and figure manifestation of count down.Completed I/O port-settings and control procedure of PLC.The paper also searched the project of crossroad traffic signal light based on infrared remote control and designed the specific hardware circuit and software control programs.Keywords: crossroad;traffic light;PLC;Mitsubishi Corporation;remote controller

第五篇：十字路口交通信號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)開題報告

課題名稱： 十字路口交通信號燈控制系統設計 學生姓名： 孔森 學 號： 2009082362 學 院： 信息科學與技術學院 專業年級： 電子信息工程09級（1）班 指導教師： 裘祖旗 職 稱： 副教授

完成日期： 二○一三年一月八日

信息科學與技術學院本科生畢業設計（論文）文獻綜述

文 獻 綜 述

前言

交通是當今世界上一大熱門課題，也是世界上多發性災害中發生頻率較高的一種災害，它給人們帶來便捷服務同時，也威脅著人們的生命安全，是世界各國人民所面臨的一個共同的問題。隨著社會的日益進步，人民的生活質量也有很大的提高，人們出行的安全問題也成了重要話題。因此，如何防止交通事故，保護人們的出行安全，減少傷亡，已成了當今至關重要的問題，而十字路口是交通事故最多發生的地點。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實現這井然秩序呢？靠的就是交通信號燈的自動指揮系統。因此本課題設計基于stc-89c52的十字路口交通燈控制器，以使城市交通安全暢通。

正文

1.國內外對十字路口交通信號燈的研究現狀及存在問題 1.1 國外研究現狀

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，這一次的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已經相差無幾。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。

信息科學與技術學院本科生畢業設計（論文）文獻綜述

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間的長短，使綠燈時間更有效地被利用，減少車輛在交叉口的時間延誤，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。

當前世界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。在信號機的發展過程中，自適應理論一直受到各研究機構的歡迎，比如上面所說的SCOOTS與SCATS系統。最近幾年，國外仍偏向與引進自適應理論來對交通控制系統進行研究，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.1.2 國內研究現狀

我國交通領域的發展起步比較晚，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，才建立及健全的交通系統。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，基礎設施和投資各個方面同時入手解決。我國城市經濟和社會告訴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。

目前國內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。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，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。2．兩條干道的紅綠時間不能隨時間的改變而修改。

信息科學與技術學院本科生畢業設計（論文）文獻綜述

1.3 存在問題

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。

目前我國城市道路普遍存在以下三個弊端：①路網密度低；②交通干道少；③路口平面交叉。

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，主要有以下表現：

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。尤其是一些中小城市，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，嚴重影響了人們的生活節奏和出行效率。1.4 發展前景

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

信息科學與技術學院本科生畢業設計（論文）文獻綜述 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GPS 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。

（4）規整化。任何控制系統都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，必須針對道路狀況和交通流做出若干種交通疏導預案和道路使用預案，從而使交通和道路更加規整。

（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。1.5 stc89-c52單片機：

STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統可編程Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標準功能： 8k字節Flash，512字節RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，內置4KB EEPROM，MAX810復位電路，2個16 位 定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 靜態邏輯操作，支持2種軟件可選擇節電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。其工作參數為：

（1）6 時鐘/機器周期和12 時鐘/機器周期可以任意 選擇。

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（2）工作電壓：5.5V～3.3V。

（3）工作頻率范圍：0～40MHz，相當于普通8051的0～80MHz，實際工作頻率可達48MHz。

（4）用戶應用程序空間為8K字節。

（5）片上集成512字節RAM。

（6）通用I/O 口（32 個），復位后為：P0/P1/P2/P3 是準雙向口/弱上拉，P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻。

（7）ISP（在系統可編程）/IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數秒即可完成一片。

（8）具有EEPROM功能。

（9）具有看門狗功能。

（10）共3 個16位定時器/計數器。即定時器T0、T1、T2。

(11)外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發電路，Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發中斷方式喚醒。

(12)通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實現多個UART。(13)工作溫度范圍：-40～+85℃（工業級）/0～75℃（商業級）。(14)PDIP封裝。

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，運用使用stc89-c52單片機作為中央控制器，STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統可編程Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統可編程Flash，使得STC89C52為

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眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。編程語言采用單片機c語言設計主要功能，時間采用兩位七段共陰數碼管來顯示，采用發光二極管來模擬交通燈信號。

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