交通燈的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 畢 業(yè) 論 文題 目交通燈的畢業(yè)設(shè)計(jì)姓 名 學(xué) 號 所在系 電子系 專業(yè)年級 指導(dǎo)教師 職 稱 副教授 二O一一 年 5 月 15 日摘要 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注.人、車、路三者關(guān)系的和諧,已成為交通治理部分須要解決的主要問題之一.城市交通節(jié)制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通訊號燈把持與交通勸導(dǎo)的盤算機(jī)綜合治理體系,它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮體系中最主要的組成部分.隨著城市靈活車量的不斷增添,很多大城市如北京、上海、南京等呈現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情形,因此,自80年代后期,這些城市紛紜修建城市高速道路,在高速途徑建設(shè)完成的初期,它們也曾有效地改良了交通狀態(tài).然而,隨

2、著交通量的快速增加和缺少對高速道路的系統(tǒng)研討和掌握,高速道路沒有充足施展出預(yù)期的作用.而城市高速道路在結(jié)構(gòu)上的特色,也決議了城市高速途徑的交通狀態(tài)必定受高速道路與普通途徑耦合處交通狀態(tài)的制約.所以,如何采取適合的控制方式,最大限度應(yīng)用好消耗巨資修建的城市高速道路,緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地域的交通擁堵狀況,越來越成為交通運(yùn)輸治理和城市計(jì)劃部分亟待解決的重要問題.為此,筆者進(jìn)行了深刻的研討,本文就城鄉(xiāng)交通燈模仿控制系統(tǒng)的電路原理、設(shè)計(jì)盤算和試驗(yàn)調(diào)試等問題來進(jìn)行具體剖析討論.實(shí)現(xiàn)路 * 通燈體系的節(jié)制方式很多,可以用尺度邏輯器件、可編程序把持器PLC、單片機(jī)等計(jì)劃來實(shí)現(xiàn).其中用尺度邏輯器件來實(shí)

3、現(xiàn)電路在很大水平上要受到邏輯器件如門電路等的影響,調(diào)試工作極為不易,而我對單片機(jī)應(yīng)用來進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)也不是很熟習(xí),因此,選擇了用可編程的掌握器PLC來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功效的設(shè)計(jì),完本錢次課設(shè)的標(biāo)題.關(guān)鍵詞:PLC，交通燈，程序，報(bào)告，設(shè)計(jì)目 錄摘 要2目 錄31 緒論41.1 交通燈研究的背景和意義41.2 交通燈國內(nèi)外發(fā)展概況42 交通燈的設(shè)計(jì)72.1 設(shè)計(jì)目的72.2 設(shè)計(jì)要求72.3 設(shè)計(jì)任務(wù)及內(nèi)容82.4 控制系統(tǒng)的總體要求83 交通燈的運(yùn)行及檢測93.1 交通信號燈模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序流程圖93.2 程序運(yùn)行后狀態(tài)表103.3 交通信號燈控制程序源代碼103.4 調(diào)試與檢測144 設(shè)計(jì)心

4、得155 致謝166 參考文獻(xiàn)17第一章 緒論11 交通燈研究的背景和意義交通是城市經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的命脈，對城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生活水平的提高起著十分重要的作用。城市交通問題是困擾城市發(fā)展、制約城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要因素。城市道路增長的有限與車輛增加的無限這一對矛盾是導(dǎo)致城市交通擁擠的根本原因。城市街道網(wǎng)絡(luò)上的交通容量的不斷增加，表明車輛對道路容量的要求仍然很高，短期內(nèi)還不可能改變。自從開始使用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)后，不管在控制硬件里取得什么樣的實(shí)際進(jìn)展，交通控制領(lǐng)域的控制邏輯方面始終沒能取得重大突破?？梢钥隙ǖ恼f，對于減輕交通擁塞及其副作用一特別是對于大的交通網(wǎng)絡(luò)而言，仍然缺乏一種真正的交通響應(yīng)控制策略。計(jì)算

5、機(jī)硬件能力與控制軟件能力很不相符，由此造成的影響是很多交通控制策略根本不能實(shí)現(xiàn)。在少數(shù)幾個(gè)例子中，一些新的控制策略確實(shí)能得以實(shí)現(xiàn)，但他們卻沒能對早期的控制策略進(jìn)行改進(jìn)。由于缺乏能提高交通狀況、特別是缺乏擁塞網(wǎng)絡(luò)交通狀況的實(shí)時(shí)控制策略，幾乎可以說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號控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和研究前沿，而針對交通系統(tǒng)規(guī)模復(fù)雜性特征的控制結(jié)構(gòu)和針對城市交通瓶頸問題并代表智能決策的阻塞處理則是智能交通控制優(yōu)化管理的關(guān)鍵和突破口。因此，研究基于智能集成的城市交通信號控制系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)膶W(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。把智能控制引入到城市交通控制系統(tǒng)中，未來的城市交通控制系統(tǒng)才能適應(yīng)城市

6、交通的發(fā)展。從長遠(yuǎn)來看該研究具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。1.2 交通燈國內(nèi)外發(fā)展概況隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市現(xiàn)代化程度不斷提高，交通需求和交通量迅速增長，城市交通網(wǎng)絡(luò)中交通擁擠日益嚴(yán)重，道路運(yùn)輸所帶來的交通擁堵、交通事故和環(huán)境污染等負(fù)面效應(yīng)也日益突出，逐步成為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的全球性共同問題。交通問題已經(jīng)日益成為世界性的難題，城市交通事故、交通阻塞和交通污染問題愈加突出。為了解決車和路的矛盾，常用的有兩種方法：一是控制需求，最直接的辦法就是限制車輛的增加；二是增加供給，也就是修路。但是這兩個(gè)辦法都有其局限性。交通是社會(huì)發(fā)展和人民生活水平提高的基本條件，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必然帶來出行的增加，而且在我國汽車工業(yè)正處在

7、起步階段的時(shí)期，因此限制車輛的增加不是解決問題的好方法。而采取增加供給，即大量修筑道路基礎(chǔ)設(shè)施的方法，在資源、環(huán)境矛盾越來越突出的今天，面對越來越擁擠的交通，有限的源和財(cái)力以及環(huán)境的壓力，也將受到限制。這就需要依靠除限制需求和提供道路設(shè)施之外的其他方法來滿足日益增長的交通需求。交通系統(tǒng)正是解決這一矛盾的途徑之一。智能交通系統(tǒng)是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效的集成運(yùn)用于整個(gè)地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。對城市交通流進(jìn)行智能控制，可以使道路暢通，提高交通效率。合理進(jìn)行交通控制可以

8、對交通流進(jìn)行有效的引導(dǎo)和調(diào)度，使交通保持在一個(gè)平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)，從而避免或緩和交通擁擠狀況，大大提高交通運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行效率，還可以減少交通事故，增加交通安全，降低污染程度，節(jié)省能源消耗，本文就是通過對交叉路口交通信號的智能控制，達(dá)到優(yōu)化路口交通流的目的 進(jìn)入20世紀(jì)70年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，以及交通流理論的不斷完善，交通運(yùn)輸組織與優(yōu)化理論和技術(shù)水平不斷提高，控制手段越來越先進(jìn)，形成了一批商水平有實(shí)效的城市道路交通控制系統(tǒng)。早在1977年，Pappis等人就將模糊控制運(yùn)用到交通控制上，通過建立規(guī)則庫或是專家系統(tǒng)對各種交通狀況進(jìn)行模糊控制，并取得了很好的效果。近年來，歐美日本等相繼建

9、立了智能交通控制系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，大部分都在路口附近安裝磁性環(huán)路檢測器，還使用了新型檢測器等技術(shù)和設(shè)備。這些現(xiàn)代化設(shè)備技術(shù)加上控制理論和現(xiàn)代化科學(xué)管理技術(shù)，使得交通控制系統(tǒng)日益完善。隨著一些研究控制理論的學(xué)者投身到交通控制的研究中，在交通信號控制領(lǐng)域提出了一些新方法、新思路。如靜態(tài)多段配時(shí)控制、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)多段配時(shí)控制、最優(yōu)控制、大系統(tǒng)遞階控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，網(wǎng)絡(luò)路由控制等。模糊交通控制已經(jīng)成為了交通信號控制的主流方向之一。國內(nèi)外很多學(xué)者都進(jìn)行了此類研究。 交通系統(tǒng)作為一個(gè)時(shí)變的、具有隨機(jī)性的復(fù)雜系統(tǒng)，傳統(tǒng)的人為設(shè)定多種方案或是建立各種預(yù)測模型均比較困難。城市交通控制研究的起源比較早。1

10、868年，英國倫敦燃汽信號燈的問世，標(biāo)志著城市交通控制的開始。1913年，在美國俄亥俄州的Cleveland市出現(xiàn)了世界上最早的交通信號控制。1926年美國的芝加哥市采用了交通燈控制方案，每個(gè)交叉口設(shè)有唯一的交通燈，適用于單一的交通流。從此，交通控制技術(shù)和相關(guān)的控制算法得到了發(fā)展和改善，提高了交通控制的安全性、有效性，并減少了對環(huán)境的影響。雖然模糊控制能有效處理模糊信息，但是產(chǎn)生的規(guī)則比較粗糙，利用規(guī)則表查表進(jìn)行控制，運(yùn)算速度雖然比較快，但沒有自學(xué)習(xí)功能。而且這些研究有些以相序固定為前提。不能保證相序與實(shí)際交通流狀況的一致性，影響了綠燈時(shí)間的利用率。有些研究則提出了可變相序的模糊控制方法，提高

11、了綠燈時(shí)間的利用率，彌補(bǔ)了相序固定的缺點(diǎn)，但同時(shí)也存在一些不足。例如目前應(yīng)用比較好的交通系統(tǒng)：SCOOT(經(jīng)典交通系統(tǒng))，他們都是主要采用統(tǒng)計(jì)模型和經(jīng)典算法。但城市交通系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、隨機(jī)性很強(qiáng)的巨型系統(tǒng)，要想建立實(shí)用性較強(qiáng)的數(shù)學(xué)模型是十分困難。利用模糊控制智能控制技術(shù)進(jìn)行交叉口信號燈控制能取得比定時(shí)控制與感應(yīng)控制更好的效果，是今后單交叉路口信號燈控制的主要研究方向。第二章 基于單片機(jī)的交通燈的設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)目的：1、通過交通信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握8255A并行口傳輸數(shù)據(jù)的方法,以控制發(fā)光二極管的亮與滅；2、用8255作為輸出口,控制十二個(gè)發(fā)光二極管熄滅,模擬交通燈管理.3、通過單片機(jī)課

12、程設(shè)計(jì)，熟練掌握匯編語言的編程方法，將理論聯(lián)系到實(shí)踐中去，提高我們的動(dòng)腦和動(dòng)手的能力；4、完成控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、仿真調(diào)試。2.2設(shè)計(jì)要求：交通信號燈模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用單片機(jī)的定時(shí)器定時(shí)，令十字路口的紅綠燈交替點(diǎn)亮和熄滅，并且用LED數(shù)碼管顯示時(shí)間。用8051做輸出口，控制十二個(gè)發(fā)光二極管燃滅，模擬交通燈管理。在一個(gè)交通十字路口有一條主干道（東西方向），一條從干道（南北方向），主干道的通行時(shí)間比從干道通行時(shí)間長，四個(gè)路口安裝紅，黃，藍(lán)，燈各一盞； 1、設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的交通燈控制電路，要求南北方向（主干道）車道和東西方向（支干道）車道兩條交叉道路上的車輛交替運(yùn)行，時(shí)間可設(shè)置修改。2

13、、在綠燈轉(zhuǎn)為紅燈時(shí)，要求黃燈先亮，才能變換運(yùn)行車道3、黃燈亮?xí)r，要求每秒閃亮一次。4、東西方向、南北方向車道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時(shí)間都用顯示器進(jìn)行顯示（采用計(jì)時(shí)的方法）。5、同步設(shè)置人行橫道紅、綠燈指示。2.3設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容：任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)能夠控制十二盞交通信號燈的模擬系統(tǒng)。并且要求交通信號燈按照交通規(guī)則的模試來運(yùn)行。內(nèi)容：因?yàn)楸菊n程設(shè)計(jì)是交通燈的控制設(shè)計(jì)，所以要了解實(shí)際交通燈的變化情況和規(guī)律。假設(shè)一個(gè)十字路口為東西南北走向。初始狀態(tài)0為東西紅燈，南北紅燈。然后轉(zhuǎn)狀態(tài)1東西紅燈，南北綠燈通車，。過一段時(shí)間轉(zhuǎn)狀態(tài)2南北綠燈滅，黃燈閃爍幾次，東西仍然紅燈。再轉(zhuǎn)狀態(tài)3，東西綠燈通車

14、，南北紅燈。過一段時(shí)間轉(zhuǎn)狀態(tài)4，東西綠燈滅，閃幾次黃燈，南北仍然紅燈。最后循環(huán)至狀態(tài)1。2.4控制系統(tǒng)的總體要求： 1.執(zhí)行程序時(shí)，初始態(tài)為四個(gè)路口的紅燈全亮之后； 2東西路口的綠燈亮，南北路口的紅燈亮，東西路口方向通車； 3.延時(shí)一段時(shí)間后，東西路口的綠燈熄滅，黃燈開始延時(shí)并且開始閃爍，閃爍5次后，東西路口紅燈亮，而同時(shí)南北路口的綠燈亮，南北路口方向開始通車； 4.延時(shí)一段時(shí)間之后，南北路口的綠燈熄滅，黃燈開始延時(shí)并且開始閃爍，閃爍3次之后，再切換到東西路口方向； 之后重復(fù)2到4過程。 第三章 交通燈的運(yùn)行及檢測3.1交通信號燈模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序流程圖：東西黃燈閃爍，南北紅燈亮，延時(shí)東西綠

15、燈亮，南北紅燈亮，延時(shí)東西紅燈亮，南北黃燈閃爍，延時(shí)東西紅燈亮，南北綠燈亮，延時(shí)8255初始化四個(gè)路口紅燈亮開始 3.2程序運(yùn)行后狀態(tài)表：其中0代表燈滅，1代表燈亮。狀態(tài)南東北西黃綠紅黃綠紅黃綠紅黃綠紅PB3PB2PB1PB0PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0開始4個(gè)紅燈亮001001011001該四個(gè)工作狀態(tài)按此次序?qū)⒅貜?fù)出現(xiàn)南北紅燈亮，東西綠燈亮001010001010南北紅燈亮，東西黃燈亮001100001100南北綠燈亮，東西紅燈亮010001010001南北黃燈亮，東西紅燈亮1000011000013.3交通信號燈控制程序代碼：（匯編語言版本）編程提示：(1) 通過82

16、55控制發(fā)光二極管PB3 PB0 PA5 PA2對應(yīng)黃燈，PB1 PA6 PA3 PA0對應(yīng)紅燈，PB2 PA7 PA4 PA1對應(yīng)綠燈，以模擬交通燈的管理.(2) 程序中設(shè)定好8255A的工作方式，三個(gè)端口均工作在方式0處于輸出狀態(tài)。(3) 各發(fā)光二極管共陽極，使其點(diǎn)亮應(yīng)使對應(yīng)的端口輸出低電平 ORG 0BB0HJOD0: MOV SP, #60H MOV DPTR,#0FF2BH ； 指向8255控制寄存器地址 MOV A,#88H ； 設(shè)置控制字（方式字送A、B、C口） MOVX DPTR,A ；8255初始化,寫入控制字 MOV DPTR,#0FF28H ；指向PA口地址 MOV A

17、, #0B6H ；A的內(nèi)容為 MOVX DPTR,A ；從PA 口輸出 ，即PA6、PA3、PA0分別為0，表明與這些端口相聯(lián)的（發(fā)光二極管）紅燈點(diǎn)亮 INC DPTR ；指向PB口地址 MOV A ,#0DH ；A的內(nèi)容為 MOVX DPTR,A ；從PB口輸出，即PB1為0，表明與該端口相聯(lián)的（發(fā)光二極管）紅燈點(diǎn)亮，因此4個(gè)紅燈 MOV R2,#25H ；延時(shí) LCALL DELYJOD3: MOV DPTR, #0FF28H MOV A, #75H MOVX DPTR, A ；PA口為，即與PA7東綠、PA3北紅、PA1西綠相聯(lián)的燈 INC DPTR MOV A, #0DH ；A為 MO

18、VX DPTR,A ；PB口的PB1南紅燈亮，因此東西綠燈亮，南北紅燈亮 MOV R2, # 55H LCALL DELY ；延時(shí) MOV R7,#05H ；閃爍次數(shù)JOD1: MOV DPTR, #0FF28H MOV A, #0F3H MOVX DPTR, A ；PA為，即PA3北紅、PA2西黃燈亮 INC DPTR MOV A, #0CH MOVX DPTR,A ；PB為，即PB1南紅、PB0東黃亮，因此東西黃燈亮，南北紅燈亮 MOV R2, #20H LCALL DELY ；延時(shí) MOV DPTR, #0FF28H MOV A, #0F7H MOVX DPTR, A ；PA為，即PA3

19、北紅亮 INC DPTR MOV A , # 0DH MOVX DPTR,A ；PB為，即PB1南紅亮，因此南北紅燈亮 ，此時(shí)黃燈滅了 MOV R2, #20H LCALL DELY ；延時(shí) DJNZ R7,JOD1 ；閃爍次數(shù)未到繼續(xù) MOV DPTR, #0FF28H MOV A, #0AEH MOVX DPTR, A INC DPTR MOV A, #0BH MOVX DPTR,A ；東西紅燈亮，南北綠燈亮 MOV R2, #55H LCALL DELY ；延時(shí) MOV R7,#05H ；閃爍次數(shù)JOD2: MOV DPTR, #0FF28H MOV A, #9EH MOVX DPTR,

20、 A INC DPTR MOV A, #07H MOVX DPTR,A ；東西紅燈亮，南北黃燈亮 MOV R2, #20H LCALL DELY ；延時(shí) MOV DPTR, #0FF28H MOV A, #0BEH MOVX DPTR, A INC DPTR MOV A, #0FH MOVX DPTR,A ；東西紅燈亮，南北黃燈滅了 MOV R2, #20H LCALL DELY ；延時(shí) DJNZ R7,JOD2 ；閃爍次數(shù)未到繼續(xù) LJMP JOD3 ；循環(huán) ORG 0C30HDELY: PUSH 02HDEL2: PUSH 02HDEL3: PUSH 02H ；延時(shí)DEL4: DJNZ R

21、2, DEL4 POP 02H DJNZ R2, DEL3 POP 02H DJNZ R2, DEL2 POP 02H DJNZ R2, DELY RET END運(yùn)行實(shí)驗(yàn)程序編譯程序時(shí)，在系統(tǒng)“P.”狀態(tài)后，運(yùn)行程序時(shí) L1L12發(fā)光二極管模擬交通燈顯示。3.4調(diào)試與檢測：a.硬件檢測：硬件檢測又分為，靜態(tài)檢測和動(dòng)態(tài)檢測，靜態(tài)檢測為： 第一步：目測，檢查外部的各種元件或則電路是否有斷點(diǎn)； 第二步：用萬用表測試。先用萬用表復(fù)核目測中有疑問的連接點(diǎn)，再檢測各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象； 第三步：加電檢測。給板加電，檢測所有的插座或是器件的電源端是否符合要求的值； 第四步：是聯(lián)機(jī)檢查。因?yàn)橹挥?/p>

22、用單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)才能完成對用戶系統(tǒng)的調(diào)試。 動(dòng)態(tài)檢測為： 動(dòng)態(tài)檢測是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查。動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當(dāng)調(diào)試電路時(shí)，與該元件無關(guān)的 器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個(gè)局部的電路上。當(dāng)各塊電路無故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，在對各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)行調(diào)試。由分到合的調(diào)試既告完成。由近及遠(yuǎn)是將信號流經(jīng)的各器件按照距離單片機(jī)的邏輯距離進(jìn)行由近及遠(yuǎn)的分層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時(shí)，仍采用去掉無關(guān)元件的方

23、法，逐層調(diào)試下去，就會(huì)定位故障元件了。b.軟件調(diào)試：軟件調(diào)試是通過對擁護(hù)程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過程。程序后，編輯，查看程序是否有邏輯的錯(cuò)誤。第四章 設(shè)計(jì)心得經(jīng)過半個(gè)多月的艱苦奮斗，設(shè)計(jì)成果終于出來了，我才松了一口氣，我通過采集資料、進(jìn)行實(shí)際考察后，做出以上設(shè)計(jì)的方法。查找資料也是一件繁瑣的事情，雖說網(wǎng)上有資料但要找到一些真正有用的資料也不是一件容易的事，需要耐心查找。花了整整十幾天，終于完成了設(shè)計(jì)，不過調(diào)試的時(shí)候卻發(fā)現(xiàn)結(jié)果和想的有所不同，通過監(jiān)控和修改才得出了需要的設(shè)計(jì)。這次的設(shè)計(jì)讓我們增長了實(shí)踐技能，還增加了有關(guān)交通知識，這些對于我們真是受益匪淺。最后，我們覺得，不見風(fēng)雨，怎么能見彩虹呢？我把體會(huì)用