交通灯设计

西北工业大学

科研训练论文

题目：智能交通灯设计

作者：汤梦阳王聪会学科专业：测控技术与仪器

指导老师：郭强

2016年 1 月

摘要

交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。要保证高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的科技手段加以实现。交通信号灯控制方式很多，本系统采用BST-V51系列单片机为中心器件来设计交通灯控制器，实现红绿灯控制的工作状态。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。

本文根据BST-V51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，分别用红、黄、绿灯的不同组合来指挥两个方向的通车与禁行，用LED数码管作为倒计时指示，从而实现十字路口的智能交通控制。本设计主要做了如下几方面的工作：一是确定系统交通控制的总体设计，二是对主次干道进行了分开讨论，三是讨论了不同时间段车流量和红绿灯之间的关系。

关键词：单片机；交通灯；车流量

目录

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第1章前言 ........................................ 错误！未定义书签。

1.1课题背景................................... 错误！未定义书签。

1.2研究内容和意义 (3)

1.3国内外研究现状及发展趋势 (3)

第 1 章前言（三号黑体居中）

1.1研究意义（小三号黑体字，居左）

随着社会经济快速发展，汽车数量的急剧增加，给城市交通带来了极大的压力。特别是在上下班高峰期，巨大的车流量使得道路拥挤，造成了不必要的时间浪费与经济损失。由此可见，交通拥塞已成为一个国际性的问题。因此，设计可靠、安全、便捷的智能交通灯控制系统有极大的现实必要性。而社会上正在使用的交通控制系统主要的缺陷:车道放行车辆时，时间设定相同，十字路口经常出现主车道车辆多，放行时间短，车流无法在规定时间内通过，而副车道车辆少，放行时间明显过长。由于交通信号灯控制系统缺乏有效的应急措施，导致十字路口交通受阻，造成不必要的经济损失。

本系统利用STC89C52型单片机，实现了根据区域车流量进行十字路口交通信号灯智能控制，并在软硬件方面采取一些改进措施，实现了根据十字路口车流进行交通信号灯智能控制，这样，交通信号灯现场控制灵活、有效，从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理等问题。该系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，并且具有良好的扩展完善特点，有广泛的应用前景。

1.1.1（四号黑体字，居左）

（内容用小四号宋体，一般只用到三级目录，目录级数太多会使文章显得繁复，建议三级以下使用符号编号即可）

×××××××××××××××××××××（内容用小四号宋体）。

(1)××××××××××××（用与内容同样大小的宋体）

××××××××（内容用小四号宋体）。

1）××××××××××（用与内容同样大小的宋体）

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××××

×（内容用小四号宋体）

1.2研究内容

综合研究和分析国内外交通灯的研究技术以及方向，总结各类检测车流量技术的特点和应用前景，利用现有的检测技术和控制技术设计一种基于51单片机的交通灯智能控制的装置。本次毕业设计设计一个主动式红外对射式传感器和单片机在交通系统中的应用设计，基本研究内容有以下几点：

（1）学习并熟悉单片机的基本结构、引脚功能说明等硬件方面的知识。

（2）在传感器上，主要使用的是红外传感器，在这方面我们要了解传感器的工作原理，传感器是该系统的检测部分的核心之一，它关系到其它各个部分的运行和操作。

（3）学会利用多种语言编写单片机的程序，特别是高级语言的使用会极大地降低编写程序的复杂性。

（4）在电路方面，我们要了解电路的作用，电路的工作原理，电路的设计原理，加深我们对电路知识的学习。

（5）要熟悉系统设计思路，组织电路的设计，了解整个电路的联系，将其组成一个整体，实现最终的设计思路。

1.3国内外研究现状及发展趋势

1.3.1国内城市交通现状

汽车进入家庭步伐的加快和城市汽车数量的增多，城市道路交通问题显得越来越重要。我们在马路上经常会看到这种现象: 一旦整个路口的交通信号灯出现故障，若没有交警的及时疏导，该路口就会塞得一塌糊涂。原交通信号控制大都采用继电器实现，存在着功能少、可靠性差、维护量大等缺点，越来越不能适应城市道路交通高速发展的要求。另外，根据人车流量的多少，可能随时增加路口的交通信号，比如增加转弯或人行道交通信号，原有系统的制约性就更明显了。交通问题在现在乃至将来的一段时间内仍是制约国内各大中城市发展的主要问题之一。

以北京为例，“开车没有骑车快，坐车没有走路快”，这种现象在北京交通高峰时段已是见怪不怪。当年，奥委会在《申办城市手册》中谈到交通问题时指出：“成功举办奥运会的关键因素是要有一个有效的交通系统”，而“北京正面

临着经济发展和城市快速扩展而产生的交通需求挑战”，从而可见一个有效的先进的交通系统的重要性。

目前各城市都在不断改善交通设施，改进各十字路口交通灯控制方式，都得到了很好的效果。

1.3.2国际先进成果

智能控制交通系统是目前研究的方向，也已经取得不少成果，在少数几个先进国家已采用智能方式来控制交通信号，其中主要运用GPS全球定位系统等。出于便捷和效果的综合考虑，可以制作传感器探测车辆数量来控制交通灯的时长。

具体如下：在入路口的各个方向附近的地下按要求埋设感应线圈，当汽车经过时就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少，即可检测出汽车的通过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为单片机的控制输入，并用单片机的计数器计数，按一定控制规律自动调节红绿灯的时长。比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的最大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公路交通通行率。目前，基于单片机的智能交通系统在国内外还处于研究发展阶段，但已取得了很大的研究成果，得到了丰富的理论知识。

第二章

2.1 硬件介绍

2.1.1单片机概述

单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。