基于单片机的智能交通信号灯控制设计-文献综述

第1页基于单片机的智能交通信号灯控制设计开题报告（文献综述）1.课题背景和意义在当今社会，红绿灯已经安装在各个道路口上，成为指挥交通车辆安全通行最常见并且相当有效的手段。这一技术早在19世纪的时候就已经出现了。1858年，英国伦敦就已经在街头安装了使用燃煤气作为为光源的红、蓝双色的机械扳手式信号灯，用来指挥马车的通行，这就是世界上最早出现的交通信号灯。1868年，英国的机械工程师纳伊特在伦敦的威斯敏斯特区议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气大爆炸炸伤了警察，所以这种红绿灯后来就被就被取消不继续使用了。现今，由于科学技术的不断发展，人类各项工艺的不断进步，各种芯片的出现使得道路交通灯系统又有了更进一步的发展。现今的道路交通灯系统多采用集成电路与编程控制相结合的方式，更加智能化，能够灵活改变行车的时间与方案。另外，现在的交通灯系统还配备一些其他设备共同使用，例如视频监控设备、测速设备等，这些设备共同使用，使得道路交通系统更加完备，有效的降低了交通事故的发生。此外，道路交通标志的发明同样也为交通安全系统带来了很大的帮助，交通灯以及配备系统、安全标志系统共同为当今交通安全奉献着一份力量。随着科技的发展，交通灯的发展也日益完善。经过几十年的探索与创新，交通灯发展至今越来越完善和成熟加完善，交通系统越来越智能化机器化，便于人们识别、更改和控制，给当今的道路交通系统带来了很大的方便与可行性。但是，社会在不断的发展，道路交通安全问题依然值得重视，现在的发展虽然已经比较完善，但是还远远不够，我们要在现在的基础上，进一步加强对交通系统的研究。2.交通灯发展的意义在当今社会，道路安全问题已经成为人们日益关注的问题。在中国每年都会发生很多的意外交通事故，这给我们的生命、财产、亲情等方面带来了极大的影响。尤其是道路交汇处，交通事故的发生频率更是占绝大多数，为了减少十字路口的交通事故，我们就引进了十字路口交通灯系统来规范人们的行车时间。第2页因此，交通信号灯是我们减少交通事故的有效手段，它在一定程度上降低了交通事故的发生，它的发展为舒缓道路拥挤提供了可行手段，但要从根本上根除交通事故，还得靠我们大家的努力来实现。3.智能交通信号灯概述智能交通信号灯主要由单片机控制模块、红绿信号灯显示模块、计时显示模块、电源供电模块以及手动控制模块组成。采用单片机（AT89C51）作为控制核心，对单片机各个端口进行编程输出，控制主干道与支干道红绿灯的点亮与熄灭，同时控制数码管进行倒计时显示。本次设计使用+5V稳压电源作为供电电源，但是要从220V交流电源得到+5V稳压电源还需要进行电源的变压等转换，本次设计设计了一个电源模块可以将220V交流电转换成+5V直流电源。由于涉及到车流量异常情况时候的处理控制，只能交通信号灯的设计还必须添加一个应急处理模块，本次设计采用简单的手动控制来完成应急处理的功能，即当遇到车流量异常情况时，将计时显示模块的显示器全部清零，通过按键来控制各个路口信号灯的亮灭。当车流量又回归正常情况是，断开扫描开关，计时显示与信号灯将会回到原有的计时过程中继续计时与控制路口车辆。4.课题研究的主要内容调查研究基于单片机的智能交通信号灯的发展历史、现状与前景，了解发光二极管、数码管以及单片机芯片的工作原理与编程控制，选择合适的控制芯片与电子元件。通过对高性能单片机（AT89C51）的研究，了解其各个端口的功能，以及利用单片机控制交通信号灯的工作原理，选择合适的供电方式、亮灯顺序、显示方案以及应急处理方案。在设计过程中，先进行方案的选择以及总体模块及其功能实现的设计，然后进行硬件设计，再进行软件设计，最后进行电路的调试与仿真。其中硬件设计包括单片机控制设计、复位电路设计、显示电路设计、电源电路设计和应急处理电路设计。软件设计包括主程序设计、扫描程序设计和定时程序设计。本次设计使用ProtelDXP绘制出相关电路原理图，用Visio绘制相关程序流程图、原理框图等，用Proteus绘制出仿真电路图，利用编程软件Keil进行程序的编写与调试。在不断调试的过程中，对硬件进行检查与修改，优化软件控制程序。完成整个设计主要研究以下内容：一、行车顺序研究：对比论证确定一个方便可行性高的行车顺序方案。二、电源供电方案：一般生活中大都使用220V交流电，本次设计主要使用+5V直流第3页电源，研究可行的变压电源电路，用来给单片机进行供电。三、信号灯的显示：将单片机设定的引脚高低电平信号传送到外接信号灯电路，控制信号灯的点亮与熄灭，从而给出行车信号。四、亮灯计时显示：设置相应的计时时间，通过给定的计时数据来显示亮灯的时间，主干道与支干道采用不同的端口进行计时显示，从而合理安排计时时间的显示。五、异常情况的控制：利用P3.0口作为异常检测端口，检测P3.0口的电平高低从而给出指令，调整行车时间。六、电路的仿真：按照原理图连接电路元器件，连接仿真图。七、电路的检测与调试：在仿真软件中，将已经写好的单片机程序烧写到单片机中，烧写完成后进行调试检测，找出仿真中的问题并进行修改。八、论文的撰写与小结：绘制相关结构框图、电路硬件原理图、程序流程图、模块电路图等，编写设计论文并总结工作，提出可行性改进方案。5.硬件系统设计方案十字路口智能交通信号灯的设计，主要考虑到主干道和支干道的左转、直行与禁行时间，包含控制输出显示两大模块，其中显示又分为计时显示和发光二极管显示。计时显示采用两位8段数码管来显示各个灯亮的剩余时间，发光二极管主要是用来表示各个路口通行与否，主要采用红、黄、绿三种颜色来表示。红色表示禁止通行，绿色表示允许通行，黄色表示警示作用。6.工作进度安排(1).调查、资料收集，了解相关背景知识。2013.11.152013.12.10(2).撰写文献综述、完成外文翻译。2013.12.112013.12.15(3).进行课题的设计工作并进行论文编写。2013.12.162014.1.25(4).制作实物、仿真测试。2014.2.12014.2.20(5).论文定稿、提交打印。2014.2.212014.2.25(6).准备答辩。2014.2.262014.3.5第4页参考文献1谭浩强.C语言设计M.（第三版）.北京：清华大学出版社，2005.2胡花.单片机原理及应用技术M.北京：交通大学出版社，2008.3王效华,张咏梅.单片机原理与应用M.北京：交通大学出版社，2007.4李江全，王卫兵，李玲.计算机控制技术M.北京：机械工业出版社，2007.5杨素行.模拟电子技术基础简明教程（第三版）M.北京：高等教育出版社，2006.6于孟尝.数字电子技术基础简明教程（第三版）M.北京：高等教育出版社，2006.7楼然苗,李光飞.