交通灯的毕业设计

1、 毕 业 论 文题 目交通灯的毕业设计姓 名 学 号 所在系 电子系 专业年级 指导教师 职 称 副教授 二O一一 年 5 月 15 日摘要 随着社会经济的发展,城市交通问题越来越引起人们的关注.人、车、路三者关系的和谐,已成为交通治理部分须要解决的主要问题之一.城市交通节制系统是用于城市交通数据监测、交通讯号灯把持与交通劝导的盘算机综合治理体系,它是现代城市交通监控指挥体系中最主要的组成部分.随着城市灵活车量的不断增添,很多大城市如北京、上海、南京等呈现了交通超负荷运行的情形,因此,自80年代后期,这些城市纷纭修建城市高速道路,在高速途径建设完成的初期,它们也曾有效地改良了交通状态.然而,随

2、着交通量的快速增加和缺少对高速道路的系统研讨和掌握,高速道路没有充足施展出预期的作用.而城市高速道路在结构上的特色,也决议了城市高速途径的交通状态必定受高速道路与普通途径耦合处交通状态的制约.所以,如何采取适合的控制方式,最大限度应用好消耗巨资修建的城市高速道路,缓解主干道与匝道、城区同周边地域的交通拥堵状况,越来越成为交通运输治理和城市计划部分亟待解决的重要问题.为此,笔者进行了深刻的研讨,本文就城乡交通灯模仿控制系统的电路原理、设计盘算和试验调试等问题来进行具体剖析讨论.实现路 * 通灯体系的节制方式很多,可以用尺度逻辑器件、可编程序把持器PLC、单片机等计划来实现.其中用尺度逻辑器件来实

3、现电路在很大水平上要受到逻辑器件如门电路等的影响,调试工作极为不易,而我对单片机应用来进行系统的设计开发也不是很熟习,因此,选择了用可编程的掌握器PLC来实现系统功效的设计,完本钱次课设的标题.关键词:PLC，交通灯，程序，报告，设计目 录摘 要2目 录31 绪论41.1 交通灯研究的背景和意义41.2 交通灯国内外发展概况42 交通灯的设计72.1 设计目的72.2 设计要求72.3 设计任务及内容82.4 控制系统的总体要求83 交通灯的运行及检测93.1 交通信号灯模拟控制系统设计程序流程图93.2 程序运行后状态表103.3 交通信号灯控制程序源代码103.4 调试与检测144 设计心

4、得155 致谢166 参考文献17第一章 绪论11 交通灯研究的背景和意义交通是城市经济活动的命脉，对城市经济发展、人民生活水平的提高起着十分重要的作用。城市交通问题是困扰城市发展、制约城市经济建设的重要因素。城市道路增长的有限与车辆增加的无限这一对矛盾是导致城市交通拥挤的根本原因。城市街道网络上的交通容量的不断增加，表明车辆对道路容量的要求仍然很高，短期内还不可能改变。自从开始使用计算机控制系统后，不管在控制硬件里取得什么样的实际进展，交通控制领域的控制逻辑方面始终没能取得重大突破。可以肯定的说，对于减轻交通拥塞及其副作用一特别是对于大的交通网络而言，仍然缺乏一种真正的交通响应控制策略。计算

5、机硬件能力与控制软件能力很不相符，由此造成的影响是很多交通控制策略根本不能实现。在少数几个例子中，一些新的控制策略确实能得以实现，但他们却没能对早期的控制策略进行改进。由于缺乏能提高交通状况、特别是缺乏拥塞网络交通状况的实时控制策略，几乎可以说真正成熟的控制策略仍然不存在.智能化和集成化是城市交通信号控制系统的发展趋势和研究前沿，而针对交通系统规模复杂性特征的控制结构和针对城市交通瓶颈问题并代表智能决策的阻塞处理则是智能交通控制优化管理的关键和突破口。因此，研究基于智能集成的城市交通信号控制系统具有相当的学术价值和实用价值。把智能控制引入到城市交通控制系统中，未来的城市交通控制系统才能适应城市

6、交通的发展。从长远来看该研究具有巨大的现实意义。1.2 交通灯国内外发展概况随着经济的发展，城市现代化程度不断提高，交通需求和交通量迅速增长，城市交通网络中交通拥挤日益严重，道路运输所带来的交通拥堵、交通事故和环境污染等负面效应也日益突出，逐步成为经济和社会发展中的全球性共同问题。交通问题已经日益成为世界性的难题，城市交通事故、交通阻塞和交通污染问题愈加突出。为了解决车和路的矛盾，常用的有两种方法：一是控制需求，最直接的办法就是限制车辆的增加；二是增加供给，也就是修路。但是这两个办法都有其局限性。交通是社会发展和人民生活水平提高的基本条件，经济的发展必然带来出行的增加，而且在我国汽车工业正处在

7、起步阶段的时期，因此限制车辆的增加不是解决问题的好方法。而采取增加供给，即大量修筑道路基础设施的方法，在资源、环境矛盾越来越突出的今天，面对越来越拥挤的交通，有限的源和财力以及环境的压力，也将受到限制。这就需要依靠除限制需求和提供道路设施之外的其他方法来满足日益增长的交通需求。交通系统正是解决这一矛盾的途径之一。智能交通系统是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术及计算机处理技术等有效的集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。对城市交通流进行智能控制，可以使道路畅通，提高交通效率。合理进行交通控制可以

8、对交通流进行有效的引导和调度，使交通保持在一个平稳的运行状态，从而避免或缓和交通拥挤状况，大大提高交通运输的运行效率，还可以减少交通事故，增加交通安全，降低污染程度，节省能源消耗，本文就是通过对交叉路口交通信号的智能控制，达到优化路口交通流的目的 进入20世纪70年代，随着计算机技术和自动控制技术的发展，以及交通流理论的不断完善，交通运输组织与优化理论和技术水平不断提高，控制手段越来越先进，形成了一批商水平有实效的城市道路交通控制系统。早在1977年，Pappis等人就将模糊控制运用到交通控制上，通过建立规则库或是专家系统对各种交通状况进行模糊控制，并取得了很好的效果。近年来，欧美日本等相继建

9、立了智能交通控制系统。在这些系统中，大部分都在路口附近安装磁性环路检测器，还使用了新型检测器等技术和设备。这些现代化设备技术加上控制理论和现代化科学管理技术，使得交通控制系统日益完善。随着一些研究控制理论的学者投身到交通控制的研究中，在交通信号控制领域提出了一些新方法、新思路。如静态多段配时控制、准动态多段配时控制、最优控制、大系统递阶控制、模糊控制、神经网络控制，网络路由控制等。模糊交通控制已经成为了交通信号控制的主流方向之一。国内外很多学者都进行了此类研究。 交通系统作为一个时变的、具有随机性的复杂系统，传统的人为设定多种方案或是建立各种预测模型均比较困难。城市交通控制研究的起源比较早。1

10、868年，英国伦敦燃汽信号灯的问世，标志着城市交通控制的开始。1913年，在美国俄亥俄州的Cleveland市出现了世界上最早的交通信号控制。1926年美国的芝加哥市采用了交通灯控制方案，每个交叉口设有唯一的交通灯，适用于单一的交通流。从此，交通控制技术和相关的控制算法得到了发展和改善，提高了交通控制的安全性、有效性，并减少了对环境的影响。虽然模糊控制能有效处理模糊信息，但是产生的规则比较粗糙，利用规则表查表进行控制，运算速度虽然比较快，但没有自学习功能。而且这些研究有些以相序固定为前提。不能保证相序与实际交通流状况的一致性，影响了绿灯时间的利用率。有些研究则提出了可变相序的模糊控制方法，提高

11、了绿灯时间的利用率，弥补了相序固定的缺点，但同时也存在一些不足。例如目前应用比较好的交通系统：SCOOT(经典交通系统)，他们都是主要采用统计模型和经典算法。但城市交通系统是一个复杂的、随机性很强的巨型系统，要想建立实用性较强的数学模型是十分困难。利用模糊控制智能控制技术进行交叉口信号灯控制能取得比定时控制与感应控制更好的效果，是今后单交叉路口信号灯控制的主要研究方向。第二章 基于单片机的交通灯的设计2.1设计目的：1、通过交通信号灯控制系统的设计，掌握8255A并行口传输数据的方法,以控制发光二极管的亮与灭；2、用8255作为输出口,控制十二个发光二极管熄灭,模拟交通灯管理.3、通过单片机课

12、程设计，熟练掌握汇编语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力；4、完成控制系统的硬件设计、软件设计、仿真调试。2.2设计要求：交通信号灯模拟控制系统设计利用单片机的定时器定时，令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭，并且用LED数码管显示时间。用8051做输出口，控制十二个发光二极管燃灭，模拟交通灯管理。在一个交通十字路口有一条主干道（东西方向），一条从干道（南北方向），主干道的通行时间比从干道通行时间长，四个路口安装红，黄，蓝，灯各一盏； 1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，时间可设置修改。2

13、、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮，才能变换运行车道3、黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。4、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用计时的方法）。5、同步设置人行横道红、绿灯指示。2.3设计任务和内容：任务：设计一个能够控制十二盏交通信号灯的模拟系统。并且要求交通信号灯按照交通规则的模试来运行。内容：因为本课程设计是交通灯的控制设计，所以要了解实际交通灯的变化情况和规律。假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态0为东西红灯，南北红灯。然后转状态1东西红灯，南北绿灯通车，。过一段时间转状态2南北绿灯灭，黄灯闪烁几次，东西仍然红灯。再转状态3，东西绿灯通车

14、，南北红灯。过一段时间转状态4，东西绿灯灭，闪几次黄灯，南北仍然红灯。最后循环至状态1。2.4控制系统的总体要求： 1.执行程序时，初始态为四个路口的红灯全亮之后； 2东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西路口方向通车； 3.延时一段时间后，东西路口的绿灯熄灭，黄灯开始延时并且开始闪烁，闪烁5次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北路口方向开始通车； 4.延时一段时间之后，南北路口的绿灯熄灭，黄灯开始延时并且开始闪烁，闪烁3次之后，再切换到东西路口方向； 之后重复2到4过程。 第三章 交通灯的运行及检测3.1交通信号灯模拟控制系统设计程序流程图：东西黄灯闪烁，南北红灯亮，延时东西绿

15、灯亮，南北红灯亮，延时东西红灯亮，南北黄灯闪烁，延时东西红灯亮，南北绿灯亮，延时8255初始化四个路口红灯亮开始 3.2程序运行后状态表：其中0代表灯灭，1代表灯亮。状态南东北西黄绿红黄绿红黄绿红黄绿红PB3PB2PB1PB0PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0开始4个红灯亮001001011001该四个工作状态按此次序将重复出现南北红灯亮，东西绿灯亮001010001010南北红灯亮，东西黄灯亮001100001100南北绿灯亮，东西红灯亮010001010001南北黄灯亮，东西红灯亮1000011000013.3交通信号灯控制程序代码：（汇编语言版本）编程提示：(1) 通过82

16、55控制发光二极管PB3 PB0 PA5 PA2对应黄灯，PB1 PA6 PA3 PA0对应红灯，PB2 PA7 PA4 PA1对应绿灯，以模拟交通灯的管理.(2) 程序中设定好8255A的工作方式，三个端口均工作在方式0处于输出状态。(3) 各发光二极管共阳极，使其点亮应使对应的端口输出低电平 ORG 0BB0HJOD0: MOV SP, #60H MOV DPTR,#0FF2BH ； 指向8255控制寄存器地址 MOV A,#88H ； 设置控制字（方式字送A、B、C口） MOVX DPTR,A ；8255初始化,写入控制字 MOV DPTR,#0FF28H ；指向PA口地址 MOV A

17、, #0B6H ；A的内容为 MOVX DPTR,A ；从PA 口输出 ，即PA6、PA3、PA0分别为0，表明与这些端口相联的（发光二极管）红灯点亮 INC DPTR ；指向PB口地址 MOV A ,#0DH ；A的内容为 MOVX DPTR,A ；从PB口输出，即PB1为0，表明与该端口相联的（发光二极管）红灯点亮，因此4个红灯 MOV R2,#25H ；延时 LCALL DELYJOD3: MOV DPTR, #0FF28H MOV A, #75H MOVX DPTR, A ；PA口为，即与PA7东绿、PA3北红、PA1西绿相联的灯 INC DPTR MOV A, #0DH ；A为 MO

18、VX DPTR,A ；PB口的PB1南红灯亮，因此东西绿灯亮，南北红灯亮 MOV R2, # 55H LCALL DELY ；延时 MOV R7,#05H ；闪烁次数JOD1: MOV DPTR, #0FF28H MOV A, #0F3H MOVX DPTR, A ；PA为，即PA3北红、PA2西黄灯亮 INC DPTR MOV A, #0CH MOVX DPTR,A ；PB为，即PB1南红、PB0东黄亮，因此东西黄灯亮，南北红灯亮 MOV R2, #20H LCALL DELY ；延时 MOV DPTR, #0FF28H MOV A, #0F7H MOVX DPTR, A ；PA为，即PA3

19、北红亮 INC DPTR MOV A , # 0DH MOVX DPTR,A ；PB为，即PB1南红亮，因此南北红灯亮 ，此时黄灯灭了 MOV R2, #20H LCALL DELY ；延时 DJNZ R7,JOD1 ；闪烁次数未到继续 MOV DPTR, #0FF28H MOV A, #0AEH MOVX DPTR, A INC DPTR MOV A, #0BH MOVX DPTR,A ；东西红灯亮，南北绿灯亮 MOV R2, #55H LCALL DELY ；延时 MOV R7,#05H ；闪烁次数JOD2: MOV DPTR, #0FF28H MOV A, #9EH MOVX DPTR,

20、 A INC DPTR MOV A, #07H MOVX DPTR,A ；东西红灯亮，南北黄灯亮 MOV R2, #20H LCALL DELY ；延时 MOV DPTR, #0FF28H MOV A, #0BEH MOVX DPTR, A INC DPTR MOV A, #0FH MOVX DPTR,A ；东西红灯亮，南北黄灯灭了 MOV R2, #20H LCALL DELY ；延时 DJNZ R7,JOD2 ；闪烁次数未到继续 LJMP JOD3 ；循环 ORG 0C30HDELY: PUSH 02HDEL2: PUSH 02HDEL3: PUSH 02H ；延时DEL4: DJNZ R

21、2, DEL4 POP 02H DJNZ R2, DEL3 POP 02H DJNZ R2, DEL2 POP 02H DJNZ R2, DELY RET END运行实验程序编译程序时，在系统“P.”状态后，运行程序时 L1L12发光二极管模拟交通灯显示。3.4调试与检测：a.硬件检测：硬件检测又分为，静态检测和动态检测，静态检测为： 第一步：目测，检查外部的各种元件或则电路是否有断点； 第二步：用万用表测试。先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象； 第三步：加电检测。给板加电，检测所有的插座或是器件的电源端是否符合要求的值； 第四步：是联机检查。因为只有

22、用单片机开发系统才能完成对用户系统的调试。 动态检测为： 动态检测是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。动态调试的一般方法是由近及远、由分到合。由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时，与该元件无关的 器件全部从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。当各块电路无故障后，将各电路逐块加入系统中，在对各块电路功能及各电路间可能存在的相互联系进行调试。由分到合的调试既告完成。由近及远是将信号流经的各器件按照距离单片机的逻辑距离进行由近及远的分层，然后分层调试。调试时，仍采用去掉无关元件的方

23、法，逐层调试下去，就会定位故障元件了。b.软件调试：软件调试是通过对拥护程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。程序后，编辑，查看程序是否有逻辑的错误。第四章 设计心得经过半个多月的艰苦奋斗，设计成果终于出来了，我才松了一口气，我通过采集资料、进行实际考察后，做出以上设计的方法。查找资料也是一件繁琐的事情，虽说网上有资料但要找到一些真正有用的资料也不是一件容易的事，需要耐心查找。花了整整十几天，终于完成了设计，不过调试的时候却发现结果和想的有所不同，通过监控和修改才得出了需要的设计。这次的设计让我们增长了实践技能，还增加了有关交通知识，这些对于我们真是受益匪浅。最后，我们觉得，不见风雨，怎么能见彩虹呢？我把体会用