《智能交通信号灯控制指挥系统设计》12000字（论文）

第1章绪论所示：图4.5初始周期车辆通行状态二：黄灯倒计时信号灯例如在初始周期中，上半个周期里，在道路东西两侧，黄灯亮起其交通灯显示时间为5s，绿灯和红灯熄灭；在下半个周期里，在道路南北两侧，红灯亮起其交通灯显示时间为5s，绿灯和黄灯熄灭。在这时间段里，考虑到车俩通行的安全以及有序，黄灯闪烁的过程中，要求路面上正在驾驶的继续行驶，其余的车子保持不运行的状态。要求驾驶员们不可急于赶着黄灯通行。如图4.6所示：图4.6初始周期黄灯信号在此，应当要注意路面黄灯的设置其最大的功能以及目的就是警示行人和驾驶员的作用。虽然黄灯不如红灯和绿灯那样含义明显严格规定了通行的允许和禁止，但随着黄灯的发明，提高了交通行驶的安全度，极大协助了交通管理人员们的工作。状态三：车流量调节信号灯当路面拥堵方向车流量通过超过15时，在下一个周期该方向的通行时间会自动增加5s。例如东西方向上车流量数超过15，在状态一的基础上东西方向的绿灯设置位25s。判断路面行驶的情况，有效采取措施帮助解决问题。如图4.7所示：图4.7车流量调节状态四：夜间通行模式信号灯（即按键K0）当处在夜间状态时，城市道路上来来往往的车流量会大幅度的减少，而且系统长时间工作之后也需要低强度的工作休息时间。所以将道路四个路口通行方向灯皆设置为黄灯闪烁的工作状态，同时也将红灯与绿灯熄灭，以及各个方向显示灯的时间均为00s。如图4.8所示：图4.8夜间通行模式信号灯状态五：禁止通行状态信号灯（即按键K1）当有工作人员要对路面进行维修等类似情况时，四个方向都需要禁止车辆通行。以防路面机动车和非机动车的行驶给城市施工带来不必要的麻烦，所以电路系统将道路四个路口通行方向灯皆设置为红灯亮起，黄灯与绿灯熄灭的工作状态，以及各个方向显示灯的时间均为00s。如图4.9所示：图4.9禁止通行状态信号灯状态六：紧急通行状态信号灯（即按键K2与K3）当出现救护车，消防车以及特警车等特殊状况时，需要紧急通行，这时需要紧急改变路面上四个方向路口的灯况，安排普通通行的车辆适当停止行驶来给紧急车辆快速通行。所以对于这类情形，电路会控制相对的双方向通行，另一对方向禁止通行，四个方向时间均为00s。如图4.10所示和图4.11所示图4.10紧急通行状态信号灯1图4.11紧急通行状态信号灯2特别说明按键K4、K5以及复位按键。按键K4是系统电路的通行时间查询按键，通过按键K4可以查看该周期时四个方向的通行时间。而按键K5是系统电路的车流量查询按键，利用按键K5，可以查看在该周期时相应的车辆经过数目。复位按键是系统电路状态恢复按键。第5章实物调试与结果分析5实物调试与结果分析5.1电路图设计Protel99SE软件用于电子电路设计，由于它的内容板块丰富，帮助绘制原理图，还可以对电路的原理图进行后期加工处理等。由于它实用简单且操作简易，所以得到工程师们的广泛使用。其中Protel99SE的一些主要特点，如下：首先它拥有综合数据库文件，这样便于把与设计相关的所有文件打包在同一个数据库的文件里。然后它首次推出了网络设计组的理念，这样方便不同组员间可以管理共享的文件。最后当需用PCB图，同时也要运行使用系统电路原理图，两者之间允许交叉寻找所需要的元件、网络以及引脚等。利用Protel软件功能绘制了PCB图以及电路的原理图，然后通过这两张图制作出相应的实物，接着对实物进行程序编写加载文件至制作的单片机上，最后进行调试与结果分析，查验是否达到预期目标的功能。绘制的电路原理图，如图5.1示：图5.1电路的整体原理图5.2实物调试本系统主要是由STC89C51单片机作为最小单片机系统组成，然而在模拟仿真理想状态下实物操作的过程和结果会有所不同，所以课题研究中也碰到了些问题。关于如何在周期内适当安排复位点在设计过程中，启动电路的时候，必须安排一次复位，这等同电脑的开启。当按下按键时会再一次启用复位，这等同电脑的重启功能。所以根据系统电路的功能安排，可以利用电路中的有关按键是否按下来运行控制电路的复位点。关于判断单片机不起振的原因单片机不起振的原因有很多：一首先可以换一片单片机再试用一下，检查问题是否在单片机本身；二应当注意制作过程中的虚焊也有可能会造成不起振。三需要注意STC系列的起振会比AT89S52等缓慢些，但对于STC系列，可以在30引脚（即ALE引脚）接入小灯，根据灯是否发光来判断单片机是否起振。关于数码管显示不正常的情况当数码管无法正常显示时，首先要检查下电路数码管的位与型的连接是否正确，其次在实际情况下，焊接单片机的过程中由于存在粗心手误的可能并且数码管较多，容易出现数码管焊接错误。最后在找出单片机中数码管焊接错误的地方，注意标注，重新焊接数码管的过程中避免再犯。5.3结果分析经过前期的设计、规划和仿真等一系列的工作，根据整体的安排最终完成了实物部分。如图5.2可以清楚了解到在正面包含的各个模块，然后再看图6.3虽然是复杂的线路，但也是制作过程中最重要以及最应当谨慎的部分。图5.2正面图图5.3背面图状态一是本系统设置的初始周期状态，可以用流程图来表示，如图5.4所示。它作为电路的初始状态便于后期状态改变进行比较，所以一开始设计时，需要记录下它的灯况。如图6.5所示可清楚的了解到初始周期四个方向的灯况和它们相应的时间安排。东西：绿灯20s+黄灯5s南北：红灯25s东西：绿灯20s+黄灯5s南北：红灯25s东西：红灯30s南北：绿灯25s+黄灯5s图5.4初始周期状态图5.5状态一图在状态二中如东西方向上黄灯设置5s倒计时间，而南北方向上红灯5s。在这时间段里，考虑到车俩通行的安全以及有序，黄灯闪烁的过程中，要求路面上正在驾驶的继续行驶，其余的车子保持不运行的状态。要求驾驶员们不可急于赶着黄灯通行。如图5.6所示：图5.6状态二图在状态三中由于道路直行方向上车流量增加超过15，使得该方向通行时间在状态一的基础上自动增加5s，并且时间增加在下一个周期发生。这一状态有效体现本系统设计核心目的：要实现智能化。判断路面情况，采取有效措施帮助解决问题。如图5.7所示：图5.7状态三图状态四为夜间状态，在此状态中四个方向上皆为黄灯闪烁，红灯与绿灯熄灭，四个方向时间均为00s。如图5.8所示：图5.8状态四图状态五为禁止通行状态，此状态一般是指当有工作人员要对路面进行维修等类似情况时，四个方向都需要禁止车辆通行。四个方向上皆为红灯亮，黄灯与绿灯熄灭并且四个方向时间均为00s。如图5.9所示：图5.9状态五图状态六为紧急通行状态，此状态一般是出现救护车，消防车以及特警车等特殊状况时，救援车等需要紧急通行。所以这时会控制相对的双方向通行，另一对方向禁止通行，四个方向时间均为00s。首先设置道路东西两侧为紧急通行，同时道路南北两侧设置为禁止通行，如图5.10所示；其次，通过所设计的电路，需要将道路南北两侧设置为紧急通行，同时道路东西两侧禁止通行，如图5.11所示：图5.10状态六图1图5.11状态六图2经过实物运行，可了解到本课题设计的系统运行的概况。不同的状态模式对应着不同的交通情景，虽然本系统无法做到全面而又误差的解决所有交通矛盾问题，但是本着最初的设计目的，基本实现了绝大多是的交通工作状态，对城市交通问题的解决也会尽到一份绵薄之力。结束语结束语在本课题中，研究系统主要是以单片机STC89C51作为最小系统，其含车流量检测模块、倒计时显示模块、信号驱动模块以及按键输入模块。结合硬件与软件基本实现预期设计的系统功能：智能化管理交通以解决城市交通拥堵等问题，最终实现智慧城市优化管理。通过完成这次毕业设计，我学习和巩固了许多本科知识。主要有如下：（1）在完成自己课题的研究过程中，自已在选择单片机机型时，认真学习了不同单片机的优缺点，以及着重思考了对于自己本系统而言何种单片机最为合适。在这个过程中还认真学习和了解了单片机的内部结构和引脚功能作用，还学习巩固了定时与中断的相关知识。（2）通过此次的学习经历，我逐渐熟悉设计项目的过程：从理论知识到设计一个完整的系统，接着实现该系统最终做出实物。在这个过程中我学到了该如何分配自己的功能模块，如何选择器件制作自己的原理图，又该如何将软件与硬件相结合等等。这一切不仅锻炼了我自己的思维能力，而且还挺高自己的实践水平与设计规划能力。（3）在这过程中，深切体会到知识与实践的结合过程。同时自己也认识到在这个过程中无论是理论知识部分还是实践操作部分都还存在很多的不足，除了吸取经验之外，自己也对犯过的错误进行了反省和改正，希望日后能够利用这次的宝贵经验可以不断提升和充实自己。综上所述，往后的日子还需要更多的学习与积累，不断创新和突破自己，也希望得到各位老师同学们的指正来提升和完善自己。致谢参考文献[1]刘燕.基于车流量检测的交通灯控制系统设计[J].智能计算机与应用,2018,8(01):148-150.[2]吴文兵,张云秀.智能交通信号灯控制系统设计与研究[J].信息技术与信息化,2019(09):49-50.[3]吕晓颖.基于车流量检测的智能交通控制系统设计与仿真[J].科技创新与应用,2019(25):42-43.[4]卢东祥.以云计算为基础的智能交通信号灯控制系统设计与实现探讨[J].电子世界,2017(18):21-22.[5]卢家凰.常用EDA软件介绍[J].科技信息,2012(01):213+186.[6]崔瑾娟.基于单片机的智能交通信号灯控制系统设计及仿真[J].现代制造技术与装备,2020,56(10):34-35.[7]申宇.基于51单片机的智能交通信号灯控制系统[J].科技信息,2011(20):106.[8]张李云.分布式智能交通信号灯控制系统设计与研究[D].武汉科技大学,2011.[9]童瑶.基于车流量红外检测的自适应交通灯设计[J].电子测试,2017(06):17-19.[10]李娣娜,黄同,薛娓娓.一种十字路口交通灯智能控制系统的设计[J].科技资讯,2016,14(22):1+3.[11]于希辰.基于STC89C51单片机的数显交通灯设计[J].科技资讯,2017,(27):39-40.[12]朱旭东.基于车流量的自适应智能交通信号灯控制算法[J].电子世界,2019(04):100-103.[13]李晓芳,马野,蔡畅.基于单片机的交通信号灯控制系统设计与仿真[J].科技创新导报,2019,16(02):89-90.[14]郑晓静.基于单片机的交通信号灯控制系统设计[J].长江工程职业技术学院学报,2013,30(3):32-33.[15]张成法,张东霞,付宁.基于proteus的单片机控制交通信号灯仿真系统设计[J].电子技术与软件工程,2018(24):241.[16]郑丽敏.基于单片机交通信号灯控制系统的设计与仿真[J].产业与科技论坛,2017,16(16):56-57.[17]郑晓静.基于单片机的交通信号灯控制系统设计[J].长江工程职业技术学院学报,2013,30(03):32-33.[18]潘永雄.电子线路CAD实用教程（第四版）[M].西安电子科技大学出版社,2012.[19]徐万明,陈克林,杨敏,田绍东,杨思阳,周爽.基于单片机的交通信号灯模拟演示平台设计[J].电脑与电信,2017,(11):58-61.[20]潘琳.基于STC89C51单片机的智能交通灯控制系统设计[J].信息化研究,2018,44(03):74-78.[21]漆颢,胡敏,龚晚林.基于单片机的智能交通灯的设计[J].物联网技术,2021,11(02):87-89+94.