智能交通信号灯控制系统设计

智能交通信号灯控制系

统设计

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智能交通信号灯控制系统设计

摘要：本文对交通灯控制系统进行了研究，通过分析交通规则和交通灯的工作原理，给出了交通灯控制系统的设计方案。本系统是以89C51单片机为核心器件，采用双机容错技术，硬件实现了红绿灯显示功能、时间倒计时显示功能、左、右转提示和紧急情况发生时手动控制等功能。

关键词：交通灯；单片机；双机容错

0 引言

近年来随着机动车辆发展迅速，给城市交通带来巨大压力，城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后，特别是街道各十字路口，更是成为交通网中通行能力的“隘口”和交通事故的“多发源”。为保证交通安全，防止交通阻塞，使城市交通井然有序，交通信号灯在大多数城市得到了广泛应用。而且随着计算机技术、自动控制技术和人工智能技术的不断发展，城市交通的智能控制也有了良好的技术基础，使各种交通方案实现的可能性大大提高。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。本文设计的交通灯管理系统在实现了现代交通灯系统的基本功能的基础上，增加了容错处理技术（双机容错）、左右转提示和紧急情况（重要车队通过、急救车通过等）发生时手动控制等功能，增强了系统的安全性和可控性。

1 系统硬件电路的设计

该智能交通灯控制系统采用模块化设计兼用双机容错技术，以单片机89C51为控制核心，采用双机容错机制，结合通行灯输出控制显示模块、时间显示模块、手动模块以及电源、复位等功能模块。现就主要的硬件模块电路进行说明。

主控制系统

在介绍主控制系统之前，先对交通规则进行分析。设计中暂不考虑人行道和主干道差别，对一个双向六车道的十字路口进行分析，共确定了9种交通灯状态，其中状态0为系统上电初始化后的所有交通灯初试状态，为全部亮红灯，进入正常工作阶段后有8个状态，大致分为南北直行，南北左右转，东西直行，与东西左右转四个主要状态，及黄灯过渡的辅助状态。主控制器采用89C51单片机。单片机的P0口和P2口分别用于控制南北和东西的通行灯。

本文的创新之处在于采用了双机容错技术，很大程度上增强了系统的可靠性。容错技术以冗余为实质，针对错误频次较高的功能模块进行备份或者决策机制处理。但当无法查知运行系统最易出错的功能，或者系统对整体运行的可靠性要求很高时，双机容错技术则是不二选择。

双机容错从本质上讲，可以认为备置了两台结构与功能相同的控制机，一台正常工作，一台备用待命。传统的双机容错的示意图如图1所示，中U1和U2单元的软硬件结构完全相同。如有必要，在设计各单元时，通过采用自诊断技术、软件陷阱或Watch dog等系统自行恢复措施可使单元可靠性达到最大限度的提高。其关键部位为检测转换（切换）电路。

图 1 传统双机容硬件错示意图

本次选用的双机容错方案，针对传统方案的不足，采用了改进措施，完全去掉专用的检测转换电路，利用主备机双方的串行口连接和软件相结合的方法，实现检测转换电路的功能和主备机之间的数据通信功能，如图2：

图 2 双机容硬件改进方案

两个单元（这里是两个89C51）的主备工作状态由上电顺序决定，先上电的一方自动进入主机工作状态，后上电者则进入备机状态。主机在其工作过程中除实现应用功能外，定期向备机发送反映其工作正常的状态数据。当需要备份的数据发生变化时，主机及时向备机发送已更新的数据。此外，主机也定期接收来自备机的状态数据，当发生接收超时时，主机认为备机已经发生故障，并通过本单元的显示装置向用户给出通知信号，以便及时对备机进行脱线维护。备机在其工作过程中不完成应用功能，但定期接收来自主机的状态数据，当发生接收超时，备机认为主机已经发生故障，自动切换进入主机工作状态，并通过本单元显示装置通知用户，以便对原主机单元进行脱线维护。此外，备机还自动接收来自主机的备份数据并进行存储备份。该方案摆脱了纯粹依赖检测转换电路带来的瓶颈，且主备机之间能够实时通讯备份，此外原来有检测转换电路所附加不可靠因素也降到了最低。

通行灯输出控制模块

根据系统运行过程中会出现的4种不同的车道通行状况，需要八种不同性质的灯作为显示元件，因此在设计中，利用P0的8个端口进行南北向控制，P2的8个端口进行东西向控制。以P0口为例，8个输出控制口对应的信号灯属性分别为：——南北直行绿灯；——南北直行黄灯；——南北直行红灯；——南北左转行绿灯；——南北左转红灯；——南北右转绿灯；——南北右转红灯；——南北左/右转黄灯。P2口的输出控制口对应信号灯属性与P0口一致，流程可详见下文交通灯工作状态分析。

本系统设计的十字路口交通灯指示采用红绿黄LED灯，LED选择共阴极，故当某端口输出高电平时，对应的信号灯就会亮。其控制主要由软件部分来完成。

时间显示模块

十字路口通行剩余时间显示采用高亮7段LED发光数码管，考虑到单片机端口有限，为了满足二位数的数码显示要求，这里用到了BCD译码器。在实际情况下，倒计显示时间均低于50秒，且东西南北状态的数显个位变化是同步的（仅仅在十位数上有差别）。因此用于代表十位数显的L1和L3对应的BCD译码器的最高位——D端口均接地，即L1和L3可以表示数值0到7。而在个位显示上，L2和L4则共用了BCD译码器的输出，实现南北与东西向的个位同步显示功能。

P0的端口分配如图3所示，其中该方案还调用的P3口的T0和T1，参与的对L2和L4的控制。该模块设计的最大特点在于最大程度地节约了端口占有且充分利用了硬件资源。

图 3 数码管显示硬件电路

特殊车辆通行模块

当十字路口出现紧急情况时，交警要根据需要对交通灯进行手动控制，进行紧急情况处理。通过相应按钮的选择来实现路口正确的通行。急行车强通信号受急车强通开关控制，不管原来信号灯的状态如何，一律让急车驶来的方向的绿灯亮起，使急车放行，直至急车通过为止。急车一过，将急车强通开关断开，信号灯的状态立刻转为急车来之前的方向，随后按正常时序进行。此模块中，INT0和INT1分别控制南北和东西向的急车强通状态。

电源及复位模块

整个系统采用的电源电压只需+5V电压，所以采用一片不可调的三端稳压芯片7805C以及两个电容作为电源对系统进行供电。上电按键复位电路由S1、R3、R4、C5构

成，其中S1为手动复位按键（另一组电路为S4、R7、R8、C6）。时钟电路采用外接

12MHz的晶振与33pF的电容，分别与两单片机的X1和X2引脚相连。另外，系统还设有主机指示灯，即在两单片机的RD口分别接一LED，当连接的单片机用作主机时此灯亮，备机则此灯灭。

2 软件模块

交通灯工作状态分析

根据前述分析，交通状态主要有以下9种，具体请见下表。

左/右转黄灯状态实际做相同变化，故采用一个端口进行控制。

主程序框图请见下图，系统初始化后，首先进入S0状态，而后进入S1~S8状态，进行循环，实现交通灯的主要功能。

主程序流程图

紧急情况中断程序流程图如下：

急车强通中断

双机冗余系统

程序涉及到的主要标志位有：常量OK，REQ,ACK和NACK,分别表示主备机工作状态正常、备份数据发送请求、肯定应答和否定应答信息的字符常量；MAIN,STANDBY分别表示工作单元为主机或备机的常量标志。全局变量 timeout用于设定以毫秒为单位的超时间隔，而 update，cpustatus 和failure分别表示备份数据是否更新、主备机状态和主备机是否发生故障的标志位变量。定时器1采用settime（55）函数产生每隔55ms的定时中断。每次中断，主备单元的中断服务程序都向对方单元发送表示自身工作状态正常的OK字节，同时也接收对方单元发送的OK字节。若连续3次都未能成功接收，则本单元认为对方单元出了故障，并将表示对方单元工作状态的全局变量failure置为常量YES，否则，置为NO。若为备机，还将表示主备身份的标志变量capture的值置为main，从而为备机程序切换和给出原主机故障提示设置判断标志。若备机在中断服务程序中接收到字符REQ，则将表示备份数据是否更新的标志变量update置为Yes，并立即退出中断服务程序，以便主程序及时接收备份数据帧。

主函数在完成应用系统的公共初始化后，主备单元的定时器1在后台产生定时中断并通过串行通信进行相互检测。由于规定2个单元的上电时间间隔大于500ms后，即根据当前的主备身份自动进入主（备）机的前台监控例程。主机的前台监控例程除完成应用功能外，还应在应用功能改变了需要备份的数据时，能调用sendframe函数关闭定

时器1的中断并发送备份数据帧。当备机的前台监控例程判断出需要接收备份数据时，调用recive_frame 函数关闭定时器1的中断并接收备份数据帧。当备机的前台监控例程监视到主机故障时，备机的前台监控循环自动切换进入主机的前台监控循环。

3 总结和展望

本设计是基于单片机双机容错技术的多功能交通灯控制系统，它可用于十字路口的车辆及行人的交通管理，显示采用2位7段数码管，可以很直观地显示红绿灯的开放和关闭时间。设计中应用了倒计时显示方式，功能完整。系统设计简便、实用性强、操作简单、程序可靠。应用此系统个还可简便灵活地调整十字路口的控制参数，使紧急车辆及时顺利通过。这对于灵活有效地利用交通灯控制行车安全、减少交通事故的发生有一定的现实意义。另外，在此系统基础上机一部完善和改进，如加入车流量检测控制模块等，可使交通灯控制系统更趋于智能化和人性化。

智能交通信号灯系统的设计

智能交通信号灯系统的设计 发表时间：2016-05-30T16:34:43.267Z 来源：《基层建设》2016年2期作者：刘景平卜亚洲杨小军颜志坦 [导读] 东莞麦可龙医疗科技有限公司 523656 海每小时创造财富2亿元，据此推算，15个城市每天损失近10亿元人民币。从上面数据我们发现交通拥堵是巨大的经济浪费。 刘景平卜亚洲杨小军颜志坦 东莞麦可龙医疗科技有限公司 523656 摘要：当今中国的汽车飞速发展，私家车也前所未有的达到高峰，面对固定道宽的公路。不断飞速增量的汽车与有限的公路宽度的矛盾就迅速明显起来，目前最重要的就是努力调和现有资源进行最大程度的整体调度，尽可能的提高汽车行驶的顺畅度。本文即为解决此问题而设计的智能交通信号灯系统，通过实时监控，对车流量实时采集，通过CPU调度中心进行智能调控，进行智能信号灯的交替变化，而给予驾驶者一个有效的实施导向，从而使汽车流进行最大程度的行驶顺畅度。 关键词：智能交通信号灯；汽车流；行驶顺畅度 1、背景 上个世纪八十年代中国的汽车就开始发展，直到今日汽车的增长量已经势不可挡，国家信息中心日前发布的报告显示，2007年我国汽车市场产销量达830万辆，总体增长率达16.3％。中国汽车消费量占全球总消费量的12％左右，仍维持全球第二大市场的地位。报告同时指出，原来预计2020年超过美国成为全球第一大汽车市场的目标有可能在2015年提前实现。这样一个可怕的增长速度，对于有限的公路必须需要一种有效的交通调度方式。 早在2004年美国TTI（Texas Transportation Institute）交通年度报告，全美85个主要城市因交通拥堵损失37亿小时的时间和23亿加仑的汽油浪费。还有根据中国科学院研究，2010年中国百万人以上的50座主要城市，这些城市的居民平均单行上班时间要花39分钟。中国15座主要城市居民每天上班单行比欧洲多消耗288亿分钟，折合4.8亿小时。上海每小时创造财富2亿元，据此推算，15个城市每天损失近10亿元人民币。从上面数据我们发现交通拥堵是巨大的经济浪费。 目前交通信号灯比较死板，绿灯红灯交替变化的时间都是固定，无论塞车还是顺畅都是一成不变的，这就不可以很顺畅的调节到车辆。 2、解决概况 当两个事物配合使用的时候，当其中一个事物是变化的，如果另外一个事物是固定的，这无疑问就会产生不匹配的情况。 那么怎么样才可以使两个事物相互配合，做到游刃有余呢？那么必定是当一个事物变化的时候，通过某种工具或者规律来对另外一个事物进行实时调整调度以满足那个变化实物的变化，才会起到一个和谐融洽的相互配合关系。 车辆与交通信号灯就是这两种相互配合的事物，当车辆不断的变化的时候，信号灯却不形成任何与车辆的互动，而按自己的规律和行程交替运转，这就会导致没有实时性。例如，一条十字路口纵向的车几乎没有，而横向的车却在严重塞车，那么在这种情况下是不是需要把纵向的绿灯时间分给横向的绿灯一些呢？还有，当在上班时间或者下班时间，基本上车流量都是一个方向的，那么是不是应该把某个方向的绿灯时间分给其他方向或者左转等方向一些呢？等等。 下面我们就具体的方案来改进目前的交通信号灯系统。 3、智能交通信号灯的设计 首先通过车流量实时监测模块进行实际车流的采集，然后通过无线数据传输系统，传至大数据调度中心，通过大数据分析计算，从而得到有效的调节数据控制交通信号灯的显示，并且实时备份数据并上传数据。框图如下： 3.1、车流量监测系统 车流量检测系统是非常重要的部分。目前主要有三种车流量判断方式，电磁感应装置法、车流信息的超声波检测法，还有基于机器视觉的车流量检测法。超声波检测精度不太高，容易受车辆遮挡或者人的干扰，检测的距离短，一般在10m左右，本设计的车辆检测器采用地感线圈检测方案。地感线圈车辆检测器是一种基于电磁感应原理的车辆检测器。地感线圈Ll埋在路面下，通有一定工作电流的环形线

智能交通信号灯控制系统设计

编号: 毕业论文(设计) 题目智能交通信号灯控制系统设计 指导教师xxx 学生姓名杨红宇 学号201321501077 专业交通运输 教学单位德州学院汽车工程系（盖章） 二O一五年五月十日

德州学院毕业论文（设计）中期检查表

目 录 1 绪论............................................................................................................................ 1 1.1交通信号灯简介...................................................................................................... 1 1.1.1 交通信号灯概述.................................................................................................. 1 1.1. 2 交通信号灯的发展现状...................................................................................... 1 1.2 本课题研究的背景、目的和意义 ......................................................................... 1 1. 3 国内外的研究现状 ................................................................................................. 1 2 智能交通信号灯系统总设计.................................................................................... 2 2.1 单片机智能交通信号灯通行方案设计 ................................................................. 2 2.2 功能要求 ............................................................................... 错误！未定义书签。 3 系统硬件组成............................................................................................................ 4 4 系统软件程序设计.................................................................................................... 5 5 结论和展望................................................................................................................ 6 参考文献...................................................................................... 错误！未定义书签。 杨红宇 要： 但是传统的交通信号灯不已经不能满足于现代日益增长的交通压力，这些缺点体现在：红绿 以及车流量检测装置来实现交通信号灯的自控制，随着车流量来改变红绿灯1 绪论 1.1 1.1.1 为现代生活中必不可少的一部分。

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智能交通信号灯控制系统设计 摘要：本文对交通灯控制系统进行了研究，通过分析交通规则和交通灯的工作原理，给出了交通灯控制系统的设计方案。本系统是以89C51单片机为核心器件，采用双机容错技术，硬件实现了红绿灯显示功能、时间倒计时显示功能、左、右转提示和紧急情况发生时手动控制等功能。 关键词：交通灯；单片机；双机容错 0 引言 近年来随着机动车辆发展迅速，给城市交通带来巨大压力，城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后，特别是街道各十字路口，更是成为交通网中通行能力的“隘口”和交通事故的“多发源”。为保证交通安全，防止交通阻塞，使城市交通井然有序，交通信号灯在大多数城市得到了广泛应用。而且随着计算机技术、自动控制技术和人工智能技术的不断发展，城市交通的智能控制也有了良好的技术基础，使各种交通方案实现的可能性大大提高。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。本文设计的交通灯管理系统在实现了现代交通灯系统的基本功能的基础上，增加了容错处理技术（双机容错）、左右转提示和紧急情况（重要车队通过、急救车通过等）发生时手动控制等功能，增强了系统的安全性和可控性。 1 系统硬件电路的设计 该智能交通灯控制系统采用模块化设计兼用双机容错技术，以单片机89C51为控制核心，采用双机容错机制，结合通行灯输出控制显示模块、时间显示模块、手动模块以及电源、复位等功能模块。现就主要的硬件模块电路进行说明。 主控制系统 在介绍主控制系统之前，先对交通规则进行分析。设计中暂不考虑人行道和主干道差别，对一个双向六车道的十字路口进行分析，共确定了9种交通灯状态，其中状态0为系统上电初始化后的所有交通灯初试状态，为全部亮红灯，进入正常工作阶段后有8个状态，大致分为南北直行，南北左右转，东西直行，与东西左右转四个主要状态，及黄灯过渡的辅助状态。主控制器采用89C51单片机。单片机的P0口和P2口分别用于控制南北和东西的通行灯。 本文的创新之处在于采用了双机容错技术，很大程度上增强了系统的可靠性。容错技术以冗余为实质，针对错误频次较高的功能模块进行备份或者决策机制处理。但当无法查知运行系统最易出错的功能，或者系统对整体运行的可靠性要求很高时，双机容错技术则是不二选择。 双机容错从本质上讲，可以认为备置了两台结构与功能相同的控制机，一台正常工作，一台备用待命。传统的双机容错的示意图如图1所示，中U1和U2单元的软硬件结构完全相同。如有必要，在设计各单元时，通过采用自诊断技术、软件陷阱或Watch dog等系统自行恢复措施可使单元可靠性达到最大限度的提高。其关键部位为检测转换（切换）电路。 图 1 传统双机容硬件错示意图

交通信号控制系统解决实施方案

交通信号控制系统解决方案 1概述 交通信号控制系统，是智能交通系统（ITS）在交通管理工作中的基本应用，也是城市智能交通管控系统中最直接、最基础的应用系统。通过建设信号控制系统，实现信号路口联网远程控制、交通流量的采集、路口自适应控制、绿波协调控制以及区域的自适应控制，有效减少车辆的停车次数，节省旅行时间；后台实时调整信号配时，采取多时段控制方式，必要时，可通过智能交通管理中心人工干预，直接控制路口交通信号机执行指定相位，有效的疏导交通，减少行车延误，提高通行能力，缓解日益严峻的城区道路交通拥堵压力，提高城区交通综合管理能力，减少汽车尾气排放，美化环境，提升城区形象。 2系统结构设计 系统结构划分为3级：分别为中心控制级设备、区域控制级设备以及路口控制级设备。交通信号控制系统设备主要包括中心设备、前段设备和通信设备。

（1）中心控制级设备 中心控制级设备作用主要是： ?监控整个系统的运行。 ?协调区域控制级的运行。 ?具备区域控制级的所有功能。（2）区域控制级设备 区域控制级设备作用主要是： ?监控受控区域的运行。

?对路口交通信号进行协调控制。 ?对路口交通信号机的工作状态和故障情况进行监视。 ?通过人机回话对路口交通信号机进行人工干预。 ?监视和控制区域级外部设备的运行。 ?进行交通流量统计处理。 （3）路口控制级设备 路口控制级设备即信号机，其作用主要是： ?控制路口交通信号灯。 ?接收处理来自车辆检测器的交通流信息，并定时向区域计算机发送。 ?接收处理来自区域计算机的命令，并向区域计算机反馈工作状态和故障信息。 ?具有单点优化能力。 3系统功能设计 3.1基础功能 （1）区域自适应控制 系统以控制子区作为基本控制单元，综合考虑子区内的交通运行状态（如交通阻塞、交通拥挤、交通顺畅）、交叉口的关联性大小、交叉口的实际交通量，确定公共信号周期与相位差的决策模型，并运用智能优化算法实时优化子区协调控制配时参数，实现控制子区交叉口的协调控制功能。 系统的区域交叉口协调控制能够确保控制区域内的交通流时刻处于最佳运行状态，相邻交叉口之间协调方向的行驶车流可以获得尽可能不停顿的通行权，大大降低车辆在交叉口频繁加减速所产生的交通污染，减少区域交通总的车辆燃油

智能交通信号灯控制系统设计

智能交通信号灯控制系统设计 摘要：本文对交通灯控制系统进行了研究，通过分析交通规则和交通灯的工作原理，给出了交通灯控制系统的设计方案。本系统是以89C51单片机为核心器件，采用双机容错技术，硬件实现了红绿灯显示功能、时间倒计时显示功能、左、右转提示和紧急情况发生时手动控制等功能。 关键词：交通灯；单片机；双机容错 0 引言 近年来随着机动车辆发展迅速，给城市交通带来巨大压力，城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后，特别是街道各十字路口，更是成为交通网中通行能力的“隘口”和交通事故的“多发源”。为保证交通安全，防止交通阻塞，使城市交通井然有序，交通信号灯在大多数城市得到了广泛应用。而且随着计算机技术、自动控制技术和人工智能技术的不断发展，城市交通的智能控制也有了良好的技术基础，使各种交通方案实现的可能性大大提高。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。本文设计的交通灯管理系统在实现了现代交通灯系统的基本功能的基础上，增加了容错处理技术（双机容错）、左右转提示和紧急情况（重要车队通过、急救车通过等）发生时手动控制等功能，增强了系统的安全性和可控性。 1 系统硬件电路的设计 该智能交通灯控制系统采用模块化设计兼用双机容错技术，以单片机89C51为控制核心，采用双机容错机制，结合通行灯输出控制显示模块、时间显示模块、手动模块以及电源、复位等功能模块。现就主要的硬件模块电路进行说明。 1.1 主控制系统 在介绍主控制系统之前，先对交通规则进行分析。设计中暂不考虑人行道和主干道差别，对一个双向六车道的十字路口进行分析，共确定了9种交通灯状态，其中状态0为系统上电初始化后的所有交通灯初试状态，为全部亮红灯，进入正常工作阶段后有8个状态，大致分为南北直行，南北左右转，东西直行，与东西左右转四个主要状态，及黄灯过渡的辅助状态。主控制器采用89C51单片机。单片机的P0口和P2口分别用于控制南北和东西的通行灯。 本文的创新之处在于采用了双机容错技术，很大程度上增强了系统的可靠性。容错技术以冗余为实质，针对错误频次较高的功能模块进行备份或者决策机制处理。但当无法查知运行系统最易出错的功能，或者系统对整体运行的可靠性要求很高时，双机容错技术则是不二选择。 双机容错从本质上讲，可以认为备置了两台结构与功能相同的控制机，一台正常工作，一台备用待命。传统的双机容错的示意图如图1所示，中U1和U2单元的软硬件结构完全相同。如有必要，在设计各单元时，通过采用自诊断技术、软件陷阱或Watch dog等系统自行恢复措施可使单元可靠性达到最大限度的提高。其关键部位为检测转换（切换）电路。

智能交通信号灯控制系统设计

智能交通信号灯控制系统设计

智能交通信号灯控制系统设计 摘要：本文对交通灯控制系统进行了研究，通过分析交通规则和交通灯的工作原理，给出了交通灯控制系统的设计方案。本系统是以89C51单片机为核心器件，采用双机容错技术，硬件实现了红绿灯显示功能、时间倒计时显示功能、左、右转提示和紧急情况发生时手动控制等功能。 关键词：交通灯；单片机；双机容错 0 引言 近年来随着机动车辆发展迅速，给城市交通带来巨大压力，城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后，特别是街道各十字路口，更是成为交通网中通行能力的“隘口”和交通事故的“多发源”。为保证交通安全，防止交通阻塞，使城市交通井然有序，交通信号灯在大多数城市得到了广泛应用。而且随着计算机技术、自动控制技术和人工智能技术的不断发展，城市交通的智能控制也有了良好的技术基础，使各种交通方案实现的可能性大大提高。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导

的计算机综合管理系统，是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。本文设计的交通灯管理系统在实现了现代交通灯系统的基本功能的基础上，增加了容错处理技术（双机容错）、左右转提示和紧急情况（重要车队通过、急救车通过等）发生时手动控制等功能，增强了系统的安全性和可控性。 1 系统硬件电路的设计 该智能交通灯控制系统采用模块化设计兼用双机容错技术，以单片机89C51为控制核心，采用双机容错机制，结合通行灯输出控制显示模块、时间显示模块、手动模块以及电源、复位等功能模块。现就主要的硬件模块电路进行说明。 1.1 主控制系统 在介绍主控制系统之前，先对交通规则进行分析。设计中暂不考虑人行道和主干道差别，对一个双向六车道的十字路口进行分析，共确定了9种交通灯状态，其中状态0为系统上电初始化后的所有交通灯初试状态，为全部亮红灯，进入正常工作阶段后有8个状态，大致分为南北直行，

智能交通灯系统设计样本

智能交通灯系统设 计

智能交通灯系统设计 1.背景及意义 1.1.目的与意义 随着社会经济的发展，城市交通问题也越来越引起人们的关注，交通堵塞也成为人们每天必须面正确问题；交通堵塞不但浪费大量的时间，而且排队过程中刹车和怠速会浪费能源，同时也造成空气污染，如何有效的降低城市交通堵塞，协调好人、车、路三者之间的关系，已成为各大城市面临的难题之一。交通灯系统作为交通系统中的重要元素，对缓解交通堵塞扮演者重要角色。随着现在社会的飞速发展，红绿灯在道路上比较普遍，几乎每个路口都会出现，特别是较大的路口，变换时间周期更长，效率低。因此，如何保证紧急车辆在道路上不受红绿灯的限制但又不闯红灯，使之畅通无阻的行驶，这便成为亟待解决的问题。本文主要针对这些问题，提出了智能交通灯系统的设计，该系统能够智能合理地设置红绿灯的时长以及相位的切换，就能够减少一个周期内十字路口前排队的车辆，从而有效地缓解交通堵塞。1.2.国内外现状 交通灯诞生于19世纪的英国，1958年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红、蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的会议大厦前的广场上安装了煤气红绿灯。19 ，电气启动的

红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成。19 又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯，带控制的红绿灯，一种是把压力探测器按在地下，车辆接近时，红灯变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯是按一下喇叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能觉察到有人要过马路。红外光束能把红灯延长一段时间，推迟汽车放行。信号灯的出现，对交通进行有效管理，疏导交通流量、提高了道路通行能力，减少交通事故具有显著效果。欧洲及日本在交通灯的研究上起步较早，美国于上世纪九十年代才开始逐渐重视智能交通信号控制系统的研究。 20世纪70年代末，澳大利亚成功研制出了SCATS系统，该系统采用分层控制，以饱和度和综合量为主要依据，分别对信号周期、相位差和绿信比进行优选，该系统没有建立数学模型而是根据情况从各种已经制定的方案选择最优的方案，可是该系统配时方案有限。20世纪70年代初，英国研制出了SCOOT系统，该系统是一种自适应系统，采用小步长渐进寻优的办法，以使配时参数随交通流量改变而作适量调整，从而短期内适应交通流量的变化趋势，以防止因配时突变而引起的车流不稳定。 ，英国推出了全面升级的SCOOT摄像技术智能交通灯系统，该系统采用的是视频摄像技术，经过自动计算需要过马路的人群数量来调整相应的红绿灯时间。当检测到大量的行人在等待，系统会自动延长绿灯放行的时间，让人们有充分的时间过马路。另

基于单片机的智能交通灯控制系统设计与实现

基于单片机的智能交通灯控制系统设计 与实现

诚信承诺书 本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计《基于单片机的智能交通灯控制系统设计与实现》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。 本人签名： 日期：年月日

基于单片机的智能交通灯控制系统设计与实现 摘要 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。 十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用STC89C52RC单片机以及单片机最小系统和74HC245电路以及外围的按键和数码管显示等部件，设计一个基于单片机的交通灯设计。设计通过两位一体共阴极数码管显示，并能通过按键对定时进行设置。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。 关键词：交通灯；单片机；显示；计时；车流量

Design and implementation of intelligent traffic lights control based on MCU Abstract In recent years along with the rapid development of science and technology, SCM applications are continually deepening, and promote the traditional control detection technology is updated. In real-time detection and automatic control of the microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component, only SCM knowledge is not enough, should be based on specific hardware structure of hardware and software combination, to be perfect. Crossroads shuttle vehicles, pedestrians bustling, car dealership traffic lane, people walkways, everything in good order and well arranged. So what to rely on to realize it in order? Is the traffic lights on the automatic command system. A lot of traffic signal control. This system uses STC89C52RC and 74HC245 system and the smallest transistor driving circuit and a periphery of the keys and digital tube display and other parts, a design based on the single chip design of traffic lights. Design through one of two common cathode nixie tube display, and can be key to regular set. This system is practical, simple operation, strong expanding function. Keywords: Traffic light，SCM，Display，Timing，Traffic flow

智能交通灯控制系统的设计

智能交通灯控制系统的设计

前言 1.1 概述 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制日新月益的更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。 随着微控技术的日益完善和发展，单片机的应用在不断走向深入。它的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。也就是说单片机应用的出现是对传统控制技术的革命。它在工业控制、数据采集、智能化仪表、机电一体化、家用电器等领路得到了广泛应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化控制。因此单片机的开发应用已成为高技术工程领域的一项重大课题。因此了解单片机知识，掌握单片机的应用技术具有重大的意义。 1.2 基于单片机的智能交通灯控制系统设计的意义 国内的交通灯一般设在十字路口，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯。加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用，但根据实际行车过程中出现的情况，还存在以下缺点：1.经常出现的情况是某一车道车辆较多，放行时间应该长一些，另一车道车辆较少，放行时间应该短些。2.没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施，例如，消防车执行紧急任务通过时，两车道的车都应停止，让紧急车通过。 基于传统交通灯控制系统设计过于死板，红绿灯交替是间过于程式化的缺点，智能交通灯控制系统的设计就更显示出了它的研究意义，它能根据道路交通拥护，交叉路口经常出现拥堵的情况。利用单片机控制技术．提出了软件和硬件设计方案，能够实现道路的最大通行效率。

智能交通灯系统设计

智能交通灯系统设计 1.背景及意义 1.1.目的与意义 随着社会经济的发展，城市交通问题也越来越引起人们的关注，交通堵塞也成为人们每天必须面对的问题；交通堵塞不但浪费大量的时间，而且排队过程中刹车和怠速会浪费能源，同时也造成空气污染，如何有效的降低城市交通堵塞，协调好人、车、路三者之间的关系，已成为各大城市面临的难题之一。交通灯系统作为交通系统中的重要元素，对缓解交通堵塞扮演者重要角色。随着现在社会的飞速发展，红绿灯在道路上比较普遍，几乎每个路口都会出现，尤其是较大的路口，变换时间周期更长，效率低。因此，如何保证紧急车辆在道路上不受红绿灯的限制但又不闯红灯，使之畅通无阻的行驶，这便成为亟待解决的问题。本文主要针对这些问题，提出了智能交通灯系统的设计，该系统能够智能合理地设置红绿灯的时长以及相位的切换，就能够减少一个周期内十字路口前排队的车辆，从而有效地缓解交通堵塞。 1.2.国内外现状 交通灯诞生于19世纪的英国，1958年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红、蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的会议大厦前的广场上安装了煤气红绿灯。1914年，电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成。1918年又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯，带控制的红绿灯，一种是把压力探测器按在地下，车辆接近时，红灯变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯是按一下喇叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能觉察到有人要过马路。红外光束能把红灯延长一段时间，推迟汽车放行。信号灯的出现，对交通进行有效管理，疏导交通流量、提高了道路通行能力，减少交通事故具有显著效果。欧洲及日本在交通灯的研究上起步较早，美国于上世纪九十年代才开始逐渐重视智能交通信号控制

基于单片机的智能交通灯控制系统设计

沈阳理工大学应用技术学院 基于单片机的智能交通灯控制系统设计 与实现

基于单片机的智能交通灯控制系统设计与实现 摘要 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。 十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用STC89C52RC单片机以及单片机最小系统和74HC245电路以及外围的按键和数码管显示等部件，设计一个基于单片机的交通灯设计。设计通过两位一体共阴极数码管显示，并能通过按键对定时进行设置。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。 关键词：交通灯；单片机；显示；计时；车流量

Design and implementation of intelligent traffic lights control based on MCU Abstract In recent years along with the rapid development of science and technology, SCM applications are continually deepening, and promote the traditional control detection technology is updated. In real-time detection and automatic control of the microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component, only SCM knowledge is not enough, should be based on specific hardware structure of hardware and software combination, to be perfect. Crossroads shuttle vehicles, pedestrians bustling, car dealership traffic lane, people walkways, everything in good order and well arranged. So what to rely on to realize it in order? Is the traffic lights on the automatic command system. A lot of traffic signal control. This system uses STC89C52RC and 74HC245 system and the smallest transistor driving circuit and a periphery of the keys and digital tube display and other parts, a design based on the single chip design of traffic lights. Design through one of two common cathode nixie tube display, and can be key to regular set. This system is practical, simple operation, strong expanding function. Keywords: Traffic light，SCM，Display，Timing，Traffic flow

智能交通信号灯系统设计

智能交通信号灯系统设计 摘要 交通信号灯是一种重要的交通指示工具。它能够指示通过交叉路口的机动车辆和过往的人群有序地通行，是维系道路交通顺畅，减少道路堵塞的主要工具之一。针对传统交通信号灯存在不能根据车流量大小自动调节通车时间的缺点，本文提出了以单片机为主控制器，超声波传感器测车流量的新型智能交通信号灯模拟控制系统的方案。本论文设计的智能交通信号灯模拟控制系统采用AT89C51单片机为控制器，以URF04超声波模块检测实时通行的车流量，通过RS-485传输线通讯，主控制器根据从控制器反馈回来的信息，实时调整通行时间，可以有效地疏导交通。 关键词交通信号灯智能单片机

目录 1. 绪言.................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1 智能交通信号灯控制系统概述 (1) 1.2 交通信号灯的应用及其发展趋势 (1) 2. 系统控制器及外围数字电路IC芯片简介 (3) 2.1 系统整体电路框图 (3) 2.2 AT89C51单片机简介 (4) 2.3 LED显示器 (8) 2.3.1 LED数码管显示器的结构原理 (8) 2.4 超声波收发模块 (10) 2.4.1 超声波测距原理 (10) 2.4.2 超声波收发模块简介 (11) 2.5 74LS138译码器 (12) 2.6 74LS373锁存器 (13) 2.7 74LS04反相器 (13) 2.8 MAX485收发器 (14) 3. 硬件系统设计 (15) 3.1 交通信号灯控制方案选择 (15) 3.2 硬件电路设计 (16) 3.2.1 通行时间显示电路 (16) 3.2.2 单片机时钟电路 (18) 3.2.3 单片机复位电路 (19) 3.2.4 人行道信号灯控制电路 (19) 3.2.5 机动车道信号灯控制电路 (20) 4. 软件系统设计 (21) 4.1 主机程序流程图 (21) 4.2 C语言程序设计 (23) 4.2.1 1秒钟程序设计 (23) 4.2.2 LED数码显示器程序设计 (24) 5. 系统调试与结果分析 (24) 5.1 硬件调试 (24) 5.2 软件调试和下载 (25) 5.3 结果分析 (26) 致谢.......................................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献.................................................................................................. 错误！未定义书签。附录一主机系统电路图...................................................................... 错误！未定义书签。附录二电路源程序.............................................................................. 错误！未定义书签。

智能交通信号灯设计毕业论文

智能交通信号灯设计毕业论文 目录 1 绪论 (1) 1.1 交通灯控制器的研究背景 (1) 1.2 交通灯控制器的研究意义 (2) 1.3 交通灯控制器的发展前景 (3) 2 总体设计方案 (5) 2.1 设计思路 (5) 2.2 系统总框图 (6) 2.3 系统工作原理 (6) 3 硬件设计 (8) 3.1 系统设计 (8) 3.2 主控模块设计 (8) 3.2.1 STC89C51部结构 (9) 3.2.2 STC89C51单片机的I/O口功能 (10) 4 软件设计 (22) 4.1 编程语言 (22) 4.2 控制程序设计 (23) 4.3 主程序模块 (24) 4.4 定时器T0 (25) 4.5 按键子程序设计 (28) 4.6 显示程序模块 (31)

5 调试与检测 (34) 5.1 硬件调试 (34) 5.2 软件调试 (35) 5.3 软硬联试 (35) 5.4 性能测试结果 (35) 6 结论 (37) 参考文献 (38) 谢辞 (39) 附录A：系统原理图 (40) 附录B：系统实物图 (41) 附录C：系统元件清单 (42) 附录D：系统源程序 (43)

1 绪论 1.1 交通灯控制器的研究背景 交通信号灯关系着人们的生命和财产安全，目前，红绿灯安装在各个路口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的扳手式信号灯，用以指挥车马通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两块以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿色亮表示“通行”。 1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，当车辆接近时，红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下喇叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。 信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左右转弯车辆都必须让合法地正在路口行驶的车辆和过人行道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。

交通信号控制系统技术方案.doc

交通信号控制系统技术方案 智能交通信号控制系统技术方案目录一、交通信号控制系统综述-3-1.1系统设计原则-3-1.2系统建设依据-5-1.3交通信号控制系统组成-5-二、交通信号控制系统功能指标-8-2.1交通信号控制器-8-2.1.1交通信号控制器功能-8-2.1.2交通信号控制器指标-10-2.2交通信号控制系统-12-2.2.1交通信号控制系统组成-12-2.2.2系统功能-14-2.2.3区域自适应控制-15-三、交通信号远程控制系统-17-3.1详细配置信号机运行数据-17-3.2信号机实时控制-23-3.3信号机运行状态-24-3.4系统故障状态-25-3.5警卫线路-25-3.6实时流量-25-3.7流量查询-26-四、区域自适应优化控制-28-4.1系统控制策略-28-4.1.1单点感应控制-30-4.1.2单点自适应控制-30-4.1.3干道绿波控制-30-4.1.4感应式协调控制-38-4.1.5区域自适应控制-39-4.1.6拥堵控制-42-4.1.7潮汐车道控制-43-4.1.8优先控制-43-4.2路网组态模块-44-4.3参数配置模块-45-五、道路交通信息采集系统-54-5.1系统总体设计-54-5.2信息采集分系统设计-55-5.3交通数据综合处理-57-六、交通信号控制器-59-6.1故障检测-60-6.2防雷措施-61-6.3信号机机箱防护-62-6.4手持式交通信号控制器-62-6.5信号机结构介绍-64-6.7安装说明图-64-6.8信号机实际效果-73-一、交通信号控制系统综述根据城市发展的一般规律，在城市发展与演变过程中，交通工具的增长速度通常远高于城市道路和其他交通设施的增长，在经济快速发展的年代，城市交通往往面临着巨大的压力与挑战。

智能交通信号灯

智能交通控制系统的设计 一、设计目的与任务 1、设计目的：“控制系统课程设计”是自动化专业集中实践性教学环节中的专题实验，属必修课。“控制系统课程设计”要求学生掌握单片机的基本知识和自动控制系统设计的基本原理。通过实验使学生能够较熟练地设计基于单片机的控制系统的各个环节和完整系统，熟练掌握系统的调试和控制器参数的整定方法。巩固和深化理论教学内容，培养学生的工程实践技能，综合运用所学专业知识解决实际问题的能力。 2、设计任务: 基于单片机设计智能交通控制系统。 二、课题内容与要求 1、课题内容 假设十字路口有两组交通灯，每一组各有红、黄、绿三种颜色的指示灯，分别管理南北通道A和东西通道B，需要根据车流量大小控制相应信号灯的变化和时间。用单片机做控制器设计一个智能交通控制系统。 2、课题要求 基于单片机的智能交通控制系统的具体要求： 1．模拟南北通道A和东西通道B的车流量。 2．正常情况下轮流放行，其中南北通道A绿灯30s, 东西通道B绿灯15s，每道从绿灯切换为红灯时，应有5s黄灯时间。 3．当某个通道的绿灯时间还有5s范围内，如果该通道车流量突然增加到设定的阈值，将该通道的绿灯时间延长20s，同时改变另一通道信号灯的状态。 4．A道设置一个行人过街按钮，当该按钮按下时，B道显示黄灯5s后转为红灯，A道黄灯5s后转为绿灯，然后按照正常A道绿灯程序执行。（此处需仔细考虑多种情况） 5.设置一个紧急按钮，当此按钮按下时，两道均5s黄灯后显示红灯，紧急车辆通过后，恢复原来的信号灯状态，且原来的计时时间累计。 三、课题设计 1、总体思路 本文根据STC90C516RD+单片机的特点及交通灯在实际控制中的特点，提出了一种用单片机自动控制交通灯以及时间显示的方法，同时给出了软硬件设计的方法。设计的过程包括硬件电路设计和程序设计两大步骤，对在单片机应用中可能遇到的重要设计问题都有涉足。本系统采用单片机作为核心控制器，通过阈值

智能交通灯控制系统的设计

唐山学院 单片机原理课程设计 题目智能交通灯控制系统的设计 系(部) ****系 班级%$%$% 姓名#### 学号^^^77889 指导教师%%^&&&& 2013 年2 月25 日至 3 月8 日共 2 周 2013年 3 月8 日

课程设计成绩评定表

单片机原理课程设计任务书

摘要 交通灯是现代交通非常重要的一个组成部分，，一套好的交通灯系统往往对提升城市交通运输效率，降低事故发生率有至关重要的影响。 本系统由单片机系统、交通灯演示系统、按键系统、中断系统以及时钟电路、复位电路组成。本文设计的智能交通灯系统采用PROTEUS设计与仿真，程序的编译与调试采用Keil C51来实现。 本文所设计的智能交通灯采用了单片机AT89C51,选用了LED灯和多位数码管来模拟显示的交通灯切换状态。本系统除了实现最基本的交通灯功能以外，还有用来应对紧急情况的功能，这就是中断系统所实现的在有特定需要的情况下实现对交通灯状态的控制。对于提高城市交通效率有非常重要的作用。 关键词:交通灯单片机PROTEUS仿真

目录 摘要................................................................... I 1绪论. (1) 2设计方案简述 (2) 2.1实现主要功能 (2) 2.2设计方案与意义 (2) 3详细设计 (3) 3.1系统硬件电路设计 (3) 3.2 AT89C51芯片简介 (3) 3.3芯片74LS237介绍 (6) 3.4单元电路设计 (7) 3.5系统整体设计电路 (9) 3.6系统软件功能设计 (9) 4PROTEUS与Keil C51的操作 (12) 4.1硬件电路图的接法操作 (12) 4.2单片机系统PROTEUS设计与仿真过程 (13) 4.3仿真结果 (14) 5总结 (18) 参考文献 (19) 附录主要程序代码 (20)