智能交通燈控制系統(tǒng)開題報告

1、本科畢業(yè)設(shè)計開題報告題目：基于單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計專題:院（系）:電氣與信息工程學(xué)院班級:自動化08-4姓名：至鑫學(xué)號：15指導(dǎo)教師：葉瑰日勻教師職稱：副教授黑龍江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計開題報告題目基于單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計來源自擬題目1、研究目的和意義自從1858年英國人，發(fā)明了原始的機(jī)械扳手交通燈之后，隨后的一百多年里，交通燈改變了交通路況，也在人們?nèi)粘Ｉ钪姓紦?jù)了重要地位，隨著人們社會活動日益增加，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，汽車數(shù)量急劇增加，城市道路日漸擁擠，交通燈更加顯示出了它的功能，使得交通得到有效管制，對于交通疏導(dǎo)，提高道路導(dǎo)通能力，減少交通事故有顯著的效果。近年來，隨著科技的飛速

2、發(fā)展，電子器件也隨之廣泛應(yīng)用，其中單片機(jī)也不斷深入人民的生活當(dāng)中。本模擬交通燈系統(tǒng)利用單片機(jī)AT89C51作為核心元件，實(shí)現(xiàn)了通過信號燈對路面狀況的智能控制.從一定程度上解決了交通路口堵塞、車輛停車等待時間不合理、急車強(qiáng)通等問題。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低、實(shí)時性好、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，有廣泛的應(yīng)用前景。國內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路門，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈。加上一個倒計時的顯示計時器來控制行車。對于一般情況下的安全行車，車輛分流尚能發(fā)揮作用，但根據(jù)實(shí)際行車過程中出現(xiàn)的情況，還存在以下缺點(diǎn)：1.兩車道的車輛輪流放行時間相同且固定，在十字路口，經(jīng)常一個車道為主干道，車輛較多

3、，放行時間應(yīng)該長些；另一車道為副干道，車輛較少，放行時間應(yīng)該短些。2.沒有考慮緊急車通過時，兩車道應(yīng)采取的措施，臂如，消防車執(zhí)行緊急任務(wù)通過時，兩車道的車都應(yīng)停止，讓緊急車通過。基于傳統(tǒng)交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計過于死板，紅綠燈交替是間過于程式化的缺點(diǎn)，智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計就更顯示出了它的研究意義，它能根據(jù)道路交通擁護(hù)，交叉路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況.利用單片機(jī)控制技術(shù).提出了軟件和硬件設(shè)計方案，能夠?qū)崿F(xiàn)道路的最大通行效率。2、國內(nèi)外發(fā)展情況（文獻(xiàn)綜述）在今天，紅綠燈安裝在各個道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段.但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣

4、為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈.1868年，英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩色旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914年，電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安O而中國最早的馬裝在紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止",綠燈亮表示“通行”路交通燈卻是誕生于1928年的上海英租界。從最早的手牽皮帶到20世紀(jì)50年代的電氣控制，從采用計算機(jī)控制到現(xiàn)代

5、化的電子定時監(jiān)控，交通信號燈在科學(xué)化、自動化上不斷地更新、發(fā)展和完善。但是，隨著社會的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的交通燈的缺陷也日益出現(xiàn)，其中設(shè)計過于死板，達(dá)不到道路的最大通行效率是最明顯的問題，紅綠燈交替變換時間過于程式化。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對各種交通車輛的需求量不斷增大，城市的交通擁護(hù)問題日益嚴(yán)重，目前，大部分城市的十字路口的交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過車輛流量的調(diào)查，利用傳統(tǒng)的方法設(shè)計好紅綠燈的延時，然而，實(shí)際上的車流量是不斷變化的，有的路口在不同的時間段車流量的大小甚至有很大的差異，所以說，統(tǒng)計的方法己不能適應(yīng)迅速發(fā)展的交通現(xiàn)狀.3、研究/設(shè)計的目標(biāo)本設(shè)計的目的在于設(shè)計出一個具有實(shí)

6、用價值、性價比較高的智能交通燈控制系統(tǒng).該系統(tǒng)性能較好，且穩(wěn)定性高，可實(shí)現(xiàn)十字路口城鄉(xiāng)交通自動控制和緊急情況下能夠手動切換信號燈讓特殊車輛優(yōu)先通行。設(shè)計一種以AT89C51單片機(jī)為核心芯片，并外加輸入和輸出電路，由四部分組成：車檢測電路，信號燈電路，時間顯示電路，緊急轉(zhuǎn)換開關(guān)。在此交通燈系統(tǒng)中設(shè)計出最佳的檢測車流量大小的硬件電路，并對其主要部分進(jìn)行詳細(xì)分析，完成主電路和控制電路的設(shè)計，并對智能交通燈的運(yùn)行過程中存在的問題進(jìn)行分析，得到可行性方案。4、設(shè)計方案（研究/設(shè)計方法、理論分析、計算、實(shí)驗(yàn)方法和步驟等）1、設(shè)計一個十字路口的交通燈控制電路，要求南北方向和東西方向兩個交叉路口的車輛交替運(yùn)行

7、，兩個方向能根據(jù)車流量大小自動調(diào)節(jié)通行時間，車流量大，通行時間長，車流量小，通行時間短.2、每次綠燈變紅燈時，要求黃夕T先亮5S,才能變換運(yùn)行車輛。3、東西方向、南北方向車道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時間都用數(shù)碼管顯示器進(jìn)行顯示（采用倒計時的方法）。4、考慮到特殊車輛情況，設(shè)置緊急轉(zhuǎn)換開頭。針對道路交通擁擠，交叉路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況。我準(zhǔn)備利用單片機(jī)控制技術(shù)來設(shè)計。設(shè)計方案及兩點(diǎn)改進(jìn)措施：1、根據(jù)各道路路口車流量的大小自動調(diào)節(jié)通行時間。2、考慮特殊車輛通行情況，設(shè)計緊急切換開關(guān)。由于AT89C51單片機(jī)自單帶有2計數(shù)器,6個中斷源，能滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求。用單片機(jī)設(shè)計不但設(shè)計簡單，

8、而且成本低，用其設(shè)計的交通燈也滿足了要求，所以本文采用單片機(jī)設(shè)計交通燈，系統(tǒng)構(gòu)圖如圖1所示:*電源與上位機(jī)通訊米西橙溺點(diǎn)南北紅螺黃燈時間足示模塊茨西趕州黃燈時間正示模塊圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖根據(jù)設(shè)計任務(wù)和要求，可畫出該控制器的原理框圖，為確保十字路口的交通安全，往往都采用交通燈自動控制系統(tǒng)來控制交通信號.其中紅燈（R）亮，表示禁止通行；黃燈（Y）亮表示暫停;綠燈（G）亮表示允許通行。1）控制器的系統(tǒng)框圖如圖2所示.圖2交通燈控制器系統(tǒng)框圖工作原理大家都明白，綠燈的放行時間與車輛通過數(shù)量不成正比。比如說20秒內(nèi)每車道可以通過20輛車,40秒內(nèi)每車道卻可以通過45輛車。因?yàn)檫@有一個起步的問題，還有一個黃

9、燈等待問題.也就是說,綠燈放行時間越長，單位時間通過車輛的數(shù)量就越多.我們來計算一下，每車道通行20秒內(nèi)可以通過20輛車，一個紅綠燈循環(huán)是40秒（單交叉路口）,加上每次狀態(tài)轉(zhuǎn)換的黃燈5秒（一個循環(huán)要兩次轉(zhuǎn)換），即一個紅綠黃燈循環(huán)要50秒，即50秒內(nèi)通行的車輛為40輛。通過一輛車的平均時間是1。25秒。如果每次車輛通行的時間改為40秒，40秒內(nèi)每車道可以通過45輛，一個紅綠燈循環(huán)是80秒（單交叉路口），加上每次狀態(tài)轉(zhuǎn)換的黃燈5秒（一個循環(huán)要兩次轉(zhuǎn)換），即一個紅綠黃燈循環(huán)要90秒，即90秒內(nèi)通行的車輛為90輛。通過一輛車的平均時間只需1秒。顯然在車輛擁擠的情況下綠燈的通行時間越長，單位時間內(nèi)通行的

10、車輛越多，可以有效緩解車輛擁堵問題.當(dāng)然綠燈時間也不可能無限長，要考慮到讓另一路口的等待時間不能過長。人們總是希望在交通燈前等候的時間越短越好。所以筆者設(shè)定了綠燈通行時間的上限為40秒.在非擁擠時段綠燈的通行時間的下限為20秒，當(dāng)交叉路口雙方車輛較少時通行時間設(shè)為20秒，這樣可以大大縮短車輛在紅燈面前的等待時間。當(dāng)交叉路口雙方車輛較多時通行時間設(shè)為40秒.5、方案的可行性分析通過對智能交通燈控制系統(tǒng)的工作原理學(xué)習(xí)，在所學(xué)的單片機(jī)原理及接口技術(shù)、傳感器技術(shù)，自動控制原理，電力電子技術(shù)等課程的基礎(chǔ)上，對設(shè)計題目進(jìn)行了詳細(xì)分析，將所要設(shè)計的交通燈系統(tǒng)分為車檢測電路，信號燈電路，時間顯示電路，緊急轉(zhuǎn)換

11、開關(guān)等幾個部分，并對每個小電路進(jìn)行了可行性分析，因此該設(shè)計方案可行，能夠完成設(shè)計要求，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。6、該設(shè)計的創(chuàng)新之處智能控制交通系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)是目前研究的方向，也已經(jīng)取得不少成果，但傳統(tǒng)的定時交通燈控制仍然在一些地方廣泛應(yīng)用，那是車流量不大，而且交通道路相對好的地方，傳統(tǒng)的定時交通燈控制還是起到了一定的作用。但隨著社會的高速發(fā)展，城市化日益完善，車的數(shù)量必然增多，給交通的壓力也增大，這時候，智能交通燈控制將會起到疏導(dǎo)交通，改善城市交通環(huán)境，推動城市化日益完善！基于Proteus智能交通燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計上有兩個主要特點(diǎn)，一方面是本設(shè)計采用模糊控制方法實(shí)現(xiàn)交通的控制，由于模糊控制不需要建立被控對象

12、精確的數(shù)學(xué)模型，特別適用于隨機(jī)的.復(fù)雜的城市交通控制，因此以多變少為例子，在通行時間方面控制設(shè)置為20s25s-40s一45s一20s為一個循環(huán)，根據(jù)車流量，合理分配了通行時間。另一方面，設(shè)計應(yīng)急轉(zhuǎn)換開關(guān)，考慮緊急車通過時，譬如，急救車或消防車執(zhí)行緊急任務(wù)通過時，兩車道的車都應(yīng)停止，讓緊急車通過。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果證明用本系統(tǒng)PIC單片機(jī)能完成交通燈控制過程，有效地疏導(dǎo)交通，提高了交通路口的通行能力。該系統(tǒng)應(yīng)用了單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能交通燈管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計方法，實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，能夠有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。7、設(shè)計產(chǎn)品的主要用途和應(yīng)用領(lǐng)域智能交通燈不僅保持了傳統(tǒng)

13、交通燈結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，運(yùn)行可靠等特性，而且采用單片機(jī)控制，可根據(jù)車流量大小自行改變交通燈時間長短，以達(dá)到不同時期對道路交通燈的不同要求，還具有緊急控制開關(guān)，應(yīng)對各種突發(fā)事件，制造成本降低，維護(hù)性和可靠性提高。因此，智能交通燈可以首先在全國一二級城市運(yùn)用，憑借其優(yōu)良的性能，將來可以全國推廣，為中國道路安全及道路建設(shè)提供保障.8、時間進(jìn)程第1周：開題第12周：收集相關(guān)資料第3周：閱讀資料，撰寫開題報告第4周：開題報告答辯9、參考文獻(xiàn)1陳大欽電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn).北京：高等教育出版社20042 陳梓城電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社20033 吳黎明單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)M。北京：科學(xué)出版社200

14、34李學(xué)海標(biāo)準(zhǔn)80C51單片機(jī)基礎(chǔ)教程M。北京：北京航空航天大學(xué)出版社20065 劉樂善微型計算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用M.北京：華中科技大學(xué)出版社20046 陳炳權(quán)曾慶六EDA技術(shù)實(shí)用教程M.北京：湘潭大學(xué)出版社20107 先鋒工作室。單片機(jī)程序?qū)嵗齅。北京：清華大學(xué)出版社,2002.8 李伯成.基于MCS-5憚片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計M.北京：電子工業(yè)出版社，2004.9 吳洪潭，肖艷萍，趙偉國.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計M。北京：國防工業(yè)出版社，2005。10吳黎明，王桂棠，洪添勝，等.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)M。北京：科學(xué)出版社,2005.11韓克，柳秀山，等。電子技能與EDA技術(shù)M.廣州：暨南大學(xué)出

15、版社，2004。12周潤景.張麗娜.基于PROTEUS的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與仿真M。北京：航空航天大學(xué)出版社，200613沙占友，孟志永，王彥朋.單片機(jī)外圍電路設(shè)計，電子工業(yè)出版社2006。614張齊，杜群貴。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，電子工業(yè)出版社2004。815 RoKenjoandS.Nagamori。Permanentmagnetandbrushless,DCmotorsTokyo:Sogo。1984,9616 JongSunKo。Arobust.DigitalpositioncontrolofbrushlessDCmotorwithdeadbeatloadtorqueobserver

16、。IEEEtransactiononindustrialelectronics。1993vol。40512520指導(dǎo)教師意見：教師簽字：年月日畢業(yè)設(shè)計領(lǐng)導(dǎo)小組意見：組長簽字：年月日填表說明：1 、題目：為選定的題目，不要把專題寫入此項(xiàng)2 、專題：如果有專題，填此項(xiàng)，如果沒有專題不填此項(xiàng)；3、院（系）：按二級院系填寫（如資源與環(huán)境工程學(xué)院或外語系）4、指導(dǎo)教師：如果有兩個以上的教師指導(dǎo)，可填老師A/老師B（兩位老師必須都為講師以上職稱，否則只填具有講師以上職稱的老師）5、教師職稱：是指指導(dǎo)教師職稱，如果有兩個以上的教師指導(dǎo)，可填職稱A/職稱B,老師與職稱一定要對應(yīng)上，前后順序不能顛倒；6、題目來源：可填教師科研、假想等，具體參考“畢業(yè)設(shè)計（論文）