【《智能交通灯模拟系统的设计与实现》9800字】

智能交通灯模拟系统的设计与实现前言 PAGEREF_Ref532473962\h11.2前人研究现状 12.系统方案设计 42.1系统组成 42.1.1系统的整体设计 42.1.2系统的硬件设计 42.1.3系统的功能设计 52.2系统的硬件选择 52.2.1单片机模块 52.2.2显示驱动模块 62.2.3红外传感器模块 62.3算法设计 72.3.1智能车流量算法概述 72.3.2智能车流量算法优化 82.4开发工具介绍 103.系统方案实现 113.1系统的硬件实现 113.1.1单片机最小电路 113.1.2车流量检测模块 113.1.3显示模块 123.1.4按键模块 133.2系统的软件实现 133.2.1主程序流程 133.2.2子程序流程 143.2.3算法流程 154.系统方案测试 174.1电路测试 174.2按键模块测试 174.3算法功能测试 185.总结与展望 195.1总结 195.2展望 19参考文献 21附录 24【内容摘要】近年来社会经济飞速发展，人们的出行方式得到了改善的同时，也带来了堵车等的交通问题。为了疏导交通以及提升对道路的利用率，交通信号灯的自动指挥系统是最有效的解决途径。智能化交通灯系统这一举措对缓解道路交通压力具有广泛的现实应用前景。智能交通信号灯的控制方法有很多种，而如今科学技术不断在发展，单片机以其快捷、小巧的特点，应用日益深入，以STC89C51单片机和74h245驱动芯片，以及红外漫反射传感器、按键、数码管和LED等电子器件来设计一种车流量自适应智能交通模拟系统，该系统由两位数码管进行显示，并通过按钮设置信号灯，控制实现车流量自动配时、紧急交通等功能，可实现夜间交通和特殊交通的功能。【关键词】智能化，交通系统，单片机，车流量。1.前言随着近年来社会经济的高速发展，人们的生活条件逐步改善，家家户户基本都拥有了自己的小车，以车代步，让人们享受更舒适的出行方式的同时也带来了出行拥堵的交通现象。为了改善人们的出行环境，城市交通控制系统就此出现REF_Ref8404\r\h[1]。交通灯是该系统最主要的组成部分，对交通疏导，提高道路通行效率有着显著的作用，能大大减少交通事故的发生REF_Ref8777\r\h[2]。目前我国的交通灯大多数采用定时控制，对交通状况的应变收效甚微，做不到依据当前道路车流状况改变交通灯的控制时长，使得交通拥堵的现象频频出现。因此，智能化交通灯系统这一举措对缓解道路交通压力具有广泛的现实应用前景。1.1前人研究现状车流量检测方法有很多，文献REF_Ref9452\r\h[3]中提到了很多与车流量有关的检测技术，有利用磁感应，波频或图像、RFID等等方式来检测REF_Ref9452\r\h。线圈相互之间容易发生干扰是磁感应检测的主要缺点，造成精度不准确的问题，图像视频检测缺点是对会产生车辆换道时图像重叠导致的检测误差的问题，RFID检测虽然精确，但考虑到RFID需要嵌入被检测物体内，该技术实际应用技术没有得到大面积推广，会人为造成不精确问题等，本文是以模拟系统为参考，考虑设计造价及实物展示因素，选用价格便宜且短距离内检测精度的红外漫反射传感器来检测车流量。智能交通灯算法也有很多，智能交通系统（ITS）研发在近五年里有不少的研究成果：2017年INCOS国际研讨会上使用基于代理的仿真来评估智能交通灯系统控制算法，有了初步云算法来控制信号灯的雏形REF_Ref9152\r\h[5]。2018年先后由土耳其的学者对基于安全消息感知的智能交通进行研究，美国学者构建了一种云计算的交通智能灯系统的框架REF_Ref9596\r\h[6]。给未来智能交通控制系统的可行性提供了一个新的安全框架方案。同年，韩国学者申请了《基于视觉图像分析的智能交通灯控制方法与控制器》的专利，该发明利用视频分析的人工智能信号灯控制器放置在交通路口，根据视频传达分析的数据：人流量，车流量以及移速等分析结果，生成交通实时控制信号来控制信号灯。但是该发明基数庞大，造价昂贵，还有待进一步优化REF_Ref9707\r\h[7]。2015年河北建筑学院的麻振华、吴占兵等学者对智能红绿灯进行了研究，用数学模型以及计算机技术创建了自己的关于车流量的“T型路口模型”算法，将传统红绿灯由固定变成实时，目前成果尚在研究理论阶段。但为后续智能红绿灯提供了新的算法REF_Ref9802\r\h[8]。2017年IOP会议上林梅学者提出了《基于PLC控制的智能交通灯》的畅想及方案，在单片机交通控制系统上提出了创新，该方案简易可行，但具体功能有待进一步分析和探究REF_Ref9929\r\h[9]。2018年郑州科技学院研究出了《交通灯状态智能检测系统》，可以通过对交通灯的定位对交通灯进行管理和控制，对该路况的实时监测并对交通灯进行时间的修改配置。但该方案虽然结果精确，但各基站数量庞大，不便于对现有的交通系统进行更改实行REF_Ref10057\r\h[10]。2020年香港学者庞国善做了《基于对象检测和进化算法缓解香港交通拥堵的智能灯系统》，研究里面运用到的系统及方法比较创新，设计了一种新的交通灯系统，该系统设计了一种对交通路口的信号灯进行实时的策略性信号切换配置的进化算法，达到了减少行人和车辆的等待时间的功能，为道路使用者提供了更好的出行体验，目前尚在研究理论阶段REF_Ref10155\r\h[11]。而在文献REF_Ref10262\r\h[4]中提到了一个车流量比值配时的智能车流量算法，该算法简明易懂，容易实现，但该算法存在一些情况没有考虑。本文将分析和设计一款红外漫反射车流量统计和优化过的智能车流量比值算法相结合的智能配时的车流量自适应的交通灯模拟系统，为智能化交通提出新的解决思路。2.系统方案设计2.1系统组成2.1.1系统的整体设计本系统设计要求的主要功能有车流量统计配时及车辆紧急情况和特殊情况下的交通灯控制。模拟系统大致如图2-1：303030红外传感器数码管小车30303030红外传感器数码管小车30图2-1模拟系统示意图系统能根据各方向上的车流量进行统计，将数据传输到单片机由单片机根据智能车流量比值算法进行红绿灯的时长分配给各个方向，在有紧急情况如交通事故时由按键控制全面红灯，禁止通行，有特殊情况如消防车，救护车通过时由按键控制信号灯，特殊车辆通行一侧绿灯，其他方向亮红灯来确保该类车辆的顺利通行。在夜间时段少车通行时，设置夜间模式，按键黄灯亮使得车辆能够快速通行。2.1.2系统的硬件设计本系统设计以宏晶公司旗下的STC89C51单片机为主，由芯片最小控制电路（复位电路，时钟电路和电源）、数码管显示电路、LED灯显示电路、车流量检测电路和按键控制电路构成。其中数码管和led为外接模块。系统组块如图2-2所示：单片机单片机LED显示模块数码管显示模块复位电路和电源时钟电路按键控制车流量检测图2-2系统的总体框图2.1.3系统的功能设计系统功能分为车流量算法和按键功能。车流量算法采用比值算法针对设计需求进行优化，跟据各方向上车流量不均进行调和配时，让车多的方向绿灯时间更长，车少绿灯时间更少，空车时能快速通过。设置四个按键来分别应对不同的情况：（1）禁止按键：所有方向的数码管全都显示00，表示没有通车时间，所有方向上红灯变亮，不让车辆通过。应对紧急情况，暂停交通。（2）夜间模式：各方向上的数码管全都显示00，所有黄灯变亮，提示司机，使得车辆快速通过。（3）特殊模式：第一次按下可让东西方向的车辆通过。在南北亮红灯，在东西亮绿灯；按第二次按下则让南北方向的车通过。灯亮情况南北和东西置换，此按钮用于处理特殊车辆通行情况，使例如警车消防车救护车等救急车辆顺利通过。（4）切换显示：显示红外传感器检测计数得到的车流量数值。2.2系统的硬件选择2.2.1单片机模块在选择单片机时，我选择了熟悉简单的51系列单片机，51系列单片机的优点是位操作系统非常完备，能进行对位的指令操作和逻辑运算，虽然其他单片机也具备该功能，但不如51来的快捷方便。再加上51单片机串口使用简单，只需对串口设置高低电平，就能让它变成输入或者输出脚，使用快捷方便。我第一次接触的单片机是AT89C51，也考虑过使用该单片机进行项目的制作，但后面进行筛选比较后，还是使用了STC89C51这款单片机，它是在传统8051内核上进行改进的一款单片机，具有计时计数控制，串行通信、外部中断控制等等功能，具备足够的I/O口能完成本系统设计的功能指令。而且相比于前一款单片机，它具有如下优点：在AT89C51的基础上STC89C51添加A/D数模转换，拥有更高的集成度；具有可以在线编程的ISP功能，不必像前一款单片机使用到专门的编译器，链接I/O口（P3.0/P3.1）即可下载程序文件，速度很快；片上集成512/1280字节的RAM,拥有3个16位定时器，程序空间在4K~64K之间任意选择，操作空间更大。可以兼容常规51芯片；3.3V~5.5V的工作电压，与AT89C51相比较小。2.2.2显示驱动模块单片机I/O口对数码管的直驱能力不足，为了增强显示驱动模块，设计参考有两个方案：方案一：采用市面上销售的串口连接的数码管显示模块，它采用的是两片74HC595进行驱动，直接接入芯片串口即可。而这个芯片是一种三态输出芯片，它拥有不同时钟的储存器以及8位移位寄存器。方案二：选用74HC245芯片作为显示模块的驱动，它是一个双P沟道增强型的MOS管，能双向三态输出，八路信号收发器，应用于显示和数字电路的驱动，增强单片机的信号，提升数码管的亮度。因为考虑到74HC245作为八路缓冲器时方向是受控的，程序编译中直接将单片机I/O口做位选，对实物电路起到放大电流增强驱动的作用。所以设计采用方案二。方案二中的74HC245芯片的工作宽电压在3.0~5.0v范围内，与设计所用的单片机工作电压吻合。2.2.3红外传感器模块市面上流通的红外传感器有很多型号样式，通常在以下两个方案中选择：方案一：采用红外对射光电传感器，通过电—光—电的转换，常用来辨别一些不透明而且会反光的物体，生效的距离远，被广泛应用与传真，扫描等仪器上。方案二：采用红外漫反射式传感器，通过介质进行测物，测量对象包括但不限于金属物品，它检测时发射红外光线，当被测物存在遮挡或反射情况，产生开关信号来达到测量有无物体效果。本设计是模拟系统，仅需检测到模型车辆的有无，且红外反射式传感器采用接口比对射式接口更少，选用方案二更为合适，而且反射式红外传感器小巧便捷，方便使用。本设计选用的是红外漫反射传感器E18-D80NK，它是NPN型反射式红外，检测到车辆时常开变常闭，信号灯闪烁，进行计数。2.3算法设计2.3.1智能车流量算法概述控制传统红绿灯的配时方案是定时方案，在不考虑车流转向灯的情况下该配时方案如下表2-1：表2-1传统红绿灯配时信号灯分配时长红灯黄灯绿灯33s3s30s通过上表可知交通灯时长是固定的，没有具备依据道路流量不同来对信号灯调时的实时性。信号灯系统采用固定配时方案会造成道路车流分配不均导致的拥堵问题。那么，为了针对这一问题，前人提出了一个车流量比值配时的算法，该算法将方向上的车流量进行比较设置状态来调整时长。系统输入东西和南北两个大方向的车流量a和b,由单片机运算比值算法后得出配时后的时长，再将时间信号输入到各个方向的数码管上显示倒计时REF_Ref10262\r\h[4]。算法如图2-3所示：开始绿灯时间多加12开始绿灯时间多加12秒红灯时间减少12秒ab比值多0.1则绿灯时间多加2秒，红灯时间减少2秒a/b<=1.5?输入车流量a,b结束YN该算法将比率设置为1.1、1.2、1.3、1.4、1.5和大于1.5。如果a路口的交通流量大于b路口的交通流量，按上图示比率配时，如果车流量比值满足相应的程序要求，则执行状态分配时间算法，得到计算后的交通灯时间。算法的比值是近似的，比值的状态通常在一定的编程范围内用四舍五入进行设置。2.3.2智能车流量算法优化综上所诉，发现上诉算法的不足：（1）算法仅仅使用了车流量比值调整时长，没有对车流量的其他情况进行考虑设定。假设各方向上的车流量都较少的情况下，该算法没有相对应的状态去调整时长。通过数据查找以及对某一路口的实时观测，详见表2-2对于北海某一十字路口的观测数据，在十字路口通车过的时间一般为2～3秒一辆，30秒内可通过的车辆数一般为10～12辆。那么采用该算法时会出现预测的时间过长导致空等现象，详见表2-3算法预测数据。（2）根据表2-3可知，该算法没有考虑一方向上空车的极端现象，假设一方向上没有车流通过，那么就会造成一侧空等时间过长的情况。这势必会给人们出行带来不方便，道路通行资源也没有得到合理利用。表2-2北海某十字路口的观测数据绿灯通行时间观测停止时间通过车辆数（/辆）平均每秒通车数(/辆)9：3110：0410：3911：1212：5110：0110：3411：0911：4213：11139101182.33.332.72.5表2-3较少车辆通过比值算法预测结果东西车辆（/辆）南北车辆（/辆）算法预测时间（/秒）空等时间（/秒）012765498573036323442306162228表注：空等时间=预测时间—车流量最大通过的时间，此处按2秒一辆车计算。经过查阅文献[4]可知，红绿灯科学配时方案中综合车流行人通行情况，仔细探讨了红绿灯配时的上下限问题，综合人的反应时间和基于人工鱼群算法模型后给出红绿灯的下限是10秒，上限是63秒。智能交通模拟系统的算法是将该车流量比值算法作为基础，对它其他情况进行讨论和优化来进一步设计的。针对以上不足，本算法做了相应调整：当某一方向车流为0时采用快速通过方案，即红绿灯各显示为15s，实际上绿灯通行时间为10秒，不少于信号灯等待时长的下限，保证了行人通行时间。如果不同时满足则采用比值配时算法进行时长的调整。如果车流量少于12辆时，即普通配时最大通车车辆数，绿灯显示30秒，其中黄灯5秒。当红绿灯配时超过63秒时显示为63秒。这在减少车辆的空等时间的同时，对于车流大的通过时间过长时也能节省大部分的等待时车流量=0？绿灯时间=15车流量=0？绿灯时间=15秒绿灯时间=30秒车流量=12？车流量比值算法判断周期结束，车流量和时间都清零YNYN输入各方向车流量开始结束结束图2-4优化后的比值算法2.4开发工具介绍本设计使用的电脑配置如下：CPU：英特尔品牌旗下的Intel(R)Core(TM)i5-7200UCPU@2.5GHZ内存容量：4GB开发环境：windows1064位系统使用软件版本：AltiumDesigner10Keil5C51v959Proteus8.6STC-ISPv6.863.系统方案实现3.1系统的硬件实现3.1.1单片机最小电路

STC89C51芯片使用3.3～5.5V的电源供给，本设计使用USB接口取得电源，VCC和GND分别与电源的正、负端连接。在芯片管脚XTAL1、XTAL2和GND之间连接时钟电路，即在芯片的XTAL1和XTAL2上连接一个晶振晶体振动器，通过芯片内置振荡电路形成自激振荡器，那样时钟脉冲信号就可以生成了。通过单片机手册可以知道使用到的晶振为12MHZ以及容量为22PF内的C2、C3两个电容。这两个电容在电路中起到稳定频率，加速启动振动的作用。晶体振动器连接RST引脚的电路，又称复位电路，它由电阻和电容构成，将STC89C51的RST引脚导入到高位，如果时间超过2个机器周期，则单片机自动完成复位动作。复位电路一般有两种方法，分为使用按钮复位和上电自动复位。本设计是采用按钮手动电平复位。利用电阻和按键将RST端连接到电源来实现电平复位。系统图如图3-1所示：图3-18051最小电路原理图3.1.2车流量检测模块车流量检测考虑的传感器是红外传感器，因为是模拟系统，需要测试的物体都是短距离，采用红外传感器就足够满足需求。采用的是红外漫反射传感器。在单片机串口P2和P3上分别接入4个红外漫反射传感器。单片机内弱上拉结构存在于除P0口外的其他I/O口。电阻为10K。当传感器检测到车流时，常开变常闭，高位变低位输入到单片机，车流量计数加一，在5秒内如此循环进行车流量计数。电路图如图3-2所示：图3-2红外检测电路3.1.3显示模块显示模块以74HC245和数码管和LED组成，其中数码管和LED是外接模块，数码管的段选由74HC245缓冲器增加驱动，其接在主控芯片P0口上，接了上拉排阻，阻值1k，防止串口开漏，位选由IO口进行驱动，每个IO口都加了500欧的上拉电阻放大电流，增加驱动。LED加1k的限流电阻。电路图如图3-3、图3-4所示：图3-3数码管与LED显示模块图3-474HC245电路图3.1.4按键模块按键按结构划分为两类，矩阵式或独立式。而本系统只用到4个按键功能，单片机的I/O口充足，故选择独立式。优点在于它的硬件及软件相对简单，方便使用。本设计按键接在P3口，串口内自带弱上拉电阻，其阻值约为10k。具体电路图如图3-5所示。图3-5按键电路3.2系统的软件实现3.2.1主程序流程全部控制子程序实际上分为如下8个模块：1、按键扫描程序2、定时中断程序3、数码管显示程序4、led灯控制程序5、状态判断及处理程序6、延时程序7、算法判断程序。8、车流量检测计数程序。宏定义定义I/O口定义数码管字型编码表定义函数变量设置方向初始值ucharperiod=30定义车流量判断函数voidjudge()调用延时函数宏定义定义I/O口定义数码管字型编码表定义函数变量设置方向初始值ucharperiod=30定义车流量判断函数voidjudge()调用延时函数进入主函数初始化外部中断进入while(1)循环调用显示控制函数调用按键扫描函数3.2.2子程序流程独立键盘的实现就是利用按键扫描程序查看按键对应芯片端口的电平的高低，来辨别是否按下按键。先设立按键的模式状态，本设计设计了5种模式状态，分别为夜间模式，禁止模式，特殊东西通行模式，特殊南北通行模式和切换显示模式，设置模式相对应的红绿灯状态和数码管的段、位选择，调用延时进行消抖，通过按键扫描的判断，执行对应的模式编程，最终输出各模块功能的显示。流程图如下所示：开始夜间模式黄灯亮开始夜间模式黄灯亮数码管显示00设立模式状态mod设立模式状态mod特殊东西通行模式绿灯通行特殊东西通行模式绿灯通行特殊南北通行模式绿灯通行调用延时函数调用延时函数delay延时消抖返回返回按键按下？按键按下？禁止模式红灯亮禁止模式红灯亮数码管显示00判断对应模式mod判断对应模式modY切换模式切换模式显示为车流量数值图3-7按键子程序时间中断子程序是本项目的关键。状态处理程序和数码管数据显示程序都包含在中断子程序里。如果定时器启动，它将开始向原始值添加1。要定时50ms，就要对TH0和TL0的初始值进行设置。50ms中断条件是在这个初值上记录50000个数字之后，定时器会溢出，执行中断。定时1s时，在这基础上产生20次中断即被认为是1s，判断为1秒时，当前秒位加一计数，接着判断时间是否达到显示周期来进行情况判断，最后根据情况来决定红绿灯状态和时间显示，最后车流量和时间清零，程序运行结束。系统定时中断过程如图3-8所示，状态设置编码详见后一页。定时中断入口定时中断入口NN11秒到？YY当前秒位加1当前秒位加1计数清零各向红绿灯状态显示时间等于周期？各向红绿灯状态显示时间等于周期？NNYY情况判断 情况判断图3-8定时中断流程图if(sec==period) judge();//车流量情况判断if(LR==0){LR=1;if(flag==3)period=period_dx;}//东西通行时间else{LR=0;if(flag==3)period=period_nb;}//南北通行时间num_nb=0;num_dx=0;//车流量清零sec=0;//时间清零3.2.3算法流程首先对数值进行初始化，定义车流量函数变量,设置延时，进行中断初始化，设置定时1，允许中断，开定时器0，输入车流量数值，时钟中断50ms，重装初值进行计数。开始车流量情况判断，判断车通行方向显示，周期结束后，车流量和时间清零。通过车流量情况判断，如果车流量有一方向为0，则车辆通行时间为15秒，如果不是，则进行比值情况判断，如果南北车流量大于东西车流量，则比值表达式为南北比上东西的比值乘10取整。如果比值-10后小于等于5，则每多1则绿灯显示多2秒，否则绿灯显示多12秒，当红绿灯时间大于63秒时，则显示63秒。反之亦然，具体代码如下所示：voidjudge(){//车流量情况判断num_k=12;if(num_nb==0||num_dx==0){//东西南北车流量小于0flag=1;period=15;}elseif(num_nb<=num_k&&num_dx<=num_k){//东西南北车流量小于等于预设值flag=2;period=30;}else{//情况3：比值情况charnum_bz;//计算车流量比值flag=3;if(num_nb>num_dx)//如果南北车流量大于东西车流量{num_bz=(num_nb*10/num_dx);//南北的车流量比上东西的车流量if(num_bz-10<=5)period_nb=period_nb+2*(num_bz-10);elseperiod_nb=period_nb+12;}//当车流量大于比值1.5时时间多加12秒else{num_bz=(num_dx*10/num_nb);if(num_bz-10<=5)period_dx=period_dx+2*(num_bz-10);elseperiod_dx=period_dx+12;}if(period>63)period=63;}其中车流量计数程序调用按键扫描模式来实现，如果红外传感器检测到有车辆经过，则常开变常闭，检测到车辆，车流量数值加一。4.系统方案测试4.1电路测试图4-1电路测试如图4-1示，按照原理图焊接完成后，在单片机上电前，对每个实物板的电路进行的测试，检查电路是否有短接，虚焊的问题，对主控芯片进行测试，若示数不为0，则电路流通，接着检测所有的导线，调档至蜂鸣器，蜂鸣器响应，则电路连接正常。最后对各模块进行模型图拼接，将外接显示模块按十字路口模型拼接，准备进行下一环节的测试。拼接图如下所示：图4-2模型实物图4.2按键功能测试本系统按下夜间模式后，模型路口上全部显示黄灯，数字00显示在数码管上，显示正常。禁行按键按下，模型路口全部显示红灯，数字00显示在数码管上。特殊按键按下第一次，模型东西向红灯亮，南北向绿灯亮，第二次按键则相反，两次按键数码管均显示00。按下切换显示按键后，数码管显示为红外计数结果。以上功能均显示成功。4.3算法仿真结果Proteus仿真软件元件库里没有STC系列芯片，所以用同类AT系列单片机替代，红外检测模块用按键替代。在代码调试过程中出现了一些问题。比如仿真卡死，在一遍一遍调试过程中，发现是使用电脑的软件没有安装相应库的原因，使用管理者身份打开后，恢复正常。具体仿真结果如下表4-1所示：表4-1优化算法结果东西车流量南北车流量绿灯仿真时间00101011255010152036223138563342121332表4-3两种算法在少车情况下的对照表通过上述列表对比可知，经过优化算法后配时的红绿灯系统解决了空车的问题，在无车通过时，绿灯通行时间变快，减少红灯等待。相比以往传统固定配时30秒，算法节省了人们的等待成本。在比值算法的基础之上，完善了比值算法在少车情况下等待时间过长的问题。在通行高峰期，增加了车流量大时人们的通过时间，通车效率变高。5.总结与展望5.1总结在科技高速发达，日渐趋向智能化的时代，交通控制系统也在不断进行智能变革。本设计利用单片机和红外漫反射传感器便捷的优势，设计了一款以车流量自适应为中心的多功能智能交通灯模拟系统，具备了应对多种交通状态的能力，拥有夜间，紧急和特殊等模式，让交通出行更为便利。回望整个设计过程与设计方案，结论如下:在日常生活中红绿灯配时是固定的方案，在通行高峰期和车流较少时都不能有效的利用道路通行率，本设计用STC89C51和红外漫反射传感器设计制作了一款车流量自适应智能交通灯模拟系统，解决车流量分配不均的道路拥堵问题，为实现智能交通灯提供一个相对可行的方案思路。交通与人们的出行息息相关。道路车水马龙，总会出现很多交通情况。本系统设计了4大功能，夜间出行、禁止通行、特殊通行和显示当前车流量的功能，给人们出行提供良好的体验，提高道路交通利用率。本文设计参考了文献[4]中的车流量比值算法，并在那基础之上对算法的缺陷情况做了补充和优化，节省了人们在出行上的空等时间，满足了有车人士的日常出行省时的需求。5.2展望虽然本设计提供了一个车流量自适应的智能模拟系统的实现方案，相对的实现了智能交通化的需求，但受本人目前时间和能力水平等因素的影响，本设计仍具有一定的主观局限性，需要在今后进行更深一层的分析和优化。不足之处如下：（1）算法在车流量统计配时把握上是宏观调控，模拟一般通车情况是十分有效的，为未来智能灯的实现提供了一个相对可行的方式，在具体实现上对于一些极端情况可能还需进一步去做考虑，如今不止有人工鱼群算法可以借鉴，在其他算法如斑马线算法等上可以进行整合筛选，可以进一步对车流量智能算法进行极端条件下的优化。（2）本文采用了红外传感器来进行车流量的检测，但由于红外测距短，仅适合短距离范围内的精确检测，在实际应用上红外的灵敏性不高，由于资金和时间精力的因素未能使用更为精确的方式。故此在今后设计上会参考更多节能便捷且更精确的方式来对车流量进行检测。参考文献范姝彤,李思思.智能交通灯控制系统优化[J].微处理机,2019,40(04):57-60.黄卫，陈里德，智能运输系统（ITS）概论[M].北京:人民交通出版社，1999.马勇平.车流量检测技术及相关专利分析[J].科技视界,2020,26:118-119.章伟,张代远.基于车流量的交通灯控制系统设计[J].计算机技术与发展,2015,25(5):196-204.JohnPanek.UsinganAgent‐BasedSimulationtoEvaluatethePerformanceofControlAlgorithmsforanIntelligentTrafficLightSystem[J].INCOSEInternationalSymposium,2017,27(1).MükreminÖzkul,IlirCapuni,EltonDomnori,JackelineRios-Torres.Context-AwareIntelligentTrafficLightControlthroughSecureMessaging[J].JournalofAdvancedTransportation,2018,2018.김기한.INTELLIGENTTRAFFICLIGHTCONTROLMETHODANDCONTROLLERBYVISIONIMAGEANALYSIS[P].：KR101846663,2018-05-1麻振华,智能红绿灯的研究.河北省,河北建筑工程学院,2014-05-28.LinMei,LijianZhang,LinglingWang.IntelligentTrafficLightBasedonPLCControl[J].IOPConferenceSeries:EarthandEnvironmentalScience,2017,94(1).齐仁龙,交通灯状态智能监测系统.河南省,郑州科技学院,2017-09-25.Sin-ChunNg,Chok-PangKwok.AnIntelligentTrafficLightSystemUsingObjectDetectionandEvolutionaryAlgorithmforAlleviatingTrafficCongestioninHongKong[J].InternationalJournalofComputationalIntelligenceSystems,2020.附录附录1完整系统电路图附录2系统实物图附录3仿真图附录四模型实现图附录五元器件数量STC89C51174HC245140PIC座112M晶振115P瓷片电容210uF电容1103排阻110k电阻10.36寸两位一体共阳极数码管4LED灯13DC座1按键5自锁开关1USB电源线1杜邦线若干排针若干红外漫反射传感器E18-D80NK41k电阻5元件清单附录五完整代码如下：#include<reg51.h>//单片机头文件#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar//宏定义sbitS1=P1^0;sbitS2=P1^1;sbitS3=P2^0;sbitS4=P2^1;//数码管标志sbitR1=P1^2;sbitY1=P1^3;sbitG1=P1^4;//南北红黄绿灯标志sbitR2=P1^5;sbitY2=P1^6;sbitG2=P1^7;//东西红黄绿灯标志sbitK1=P3^4;//夜间模式sbitK2=P3^5;//禁止模式sbitK3=P3^6;//特殊功能sbitK4=P3^7;//切换显示功能sbitK6=P2^6;//东sbitK7=P2^7;//西ucharcodetable[11]={//共阳极字型码ucharcodetable[]={0xc0,0xf9,0x24,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0Xc0}};//数码管码表ucharmod,mod3_flag,mod4_flag,flag,num,sec,LR,temp;//显示模式,模式3判断位,模式4判断位,车流量情况判断位,计数，秒，左右灯ucharnum_nb,num_dx,num_bz,num_k;//车流量//定义车流量变量类型ucharperiod=30,period_nb=30,period_dx=30;//方向周期//设置周期和东西南北方向初始值voidjudge();//车流量判断voiddelay(ucharz)//延时{ucharx,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=255;y>0;y--);}voidInit()//中断初始化{TMOD=0x01;//设置定时方式1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;//装值ET0=1;//允许中断TR0=1;//开定时器0IT0=1;EX0=1;IT1=1;EX1=1;EA=1;//开总中断}voidadd_nb()interrupt0//南边车流量{num_nb++;}voidadd_dx()interrupt2//东边车流量{num_dx++;}voidtimer()interrupt1//时钟中断_50ms{TMOD=0x01;//重装初值TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;num++;//计数if(num>=20)//达到1s{num=0;sec++;//秒位+1if(sec==period){ judge();//车流量情况判断if(LR==0){LR=1;if(flag==3)period=period_dx;//东西通行时间}else{LR=0;if(flag==3)period=period_nb;//南北通行时间}num_nb=0;num_dx=0;//车流量清零sec=0;//时间清零}}}voiddisplay()//数码管动态显示{if(mod==0)//默认显示{S1=1;//位选S3=1;S2=0;S4=0;temp=period-sec;P0=table[temp%10];//段选时间的十位delay(1);P0=0;//消隐S2=1;S4=1;S1=0;S3=0;P0=table[temp/10];段选时间的个位delay(1);P0=0;//消隐}if(mod==1)//夜间模式{//只有黄灯亮R1=0;R2=0;Y1=1;Y2=1;G1=0;G2=0;S1=0;//位选S3=0;S2=0;S4=0;P0=table[0];//段选delay(5);}if(mod==2)//禁止模式{//只有红灯亮R1=1;R2=1;Y1=0;Y2=0;G1=0;G2=0;S1=0;//位选S3=0;S2=0;S4=0;P0=table[0];//段选delay(5);}if(mod==3)//特殊功能1{//东西红灯亮，南北绿灯亮R1=0;R2=1;Y1=0;Y2=0;G1=1;G2=0;S1=0;//位选S3=0;S2=0;S4=0;P0=table[0];//段选delay(5);}if(mod==4)//特殊功能2{//东西绿灯亮，南北红灯亮R1=1