单片机的智能交通信号灯系统交通流量检测模块设计(附件)
为了解决传统交通信号灯系统在交通安全管理和通行效率上的不足这一问题，基于单片机设计了一种智能交通信号灯控制系统。该系统由车流量检测模块、STC89C51单片机、倒计时显示模块、通信模块等组成，通过红外线传感器采集车流量数据，然后把数据传送给单片机。进而单片机根据数据判断自动选择增加或减少相应的通行时间，与此同时利用串口助手采集数据，并将数据发送到下个路口。结果表明，这种智能交通信号灯控制系统可以确保交通畅通安全，使得交通系统智能化。关键词 智能交通控制系统，单片机应用系统，交通流量检测系统
目 录
1 引言 1
1.1 交通信号灯简介1
1.2 交通信号灯的发展历史1
1.3 交通信号灯的发展现状1
1.4 研究背景2
1.5 本课题需要解决的问题2
1.6 本文的结构安排3
2 方案设计 3
2.1 红外线传感器 3
2.1.1 红外线传感器介绍3
2.1.2 红外线传感器原理3
2.1.3 红外线传感器的优点4
2.2 电感式接近传感器 5
2.2.1 电感式接近传感器原理5
2.2.2 电感式接近传感器的优点5
2.3 超声波检测系统 5
2.3.1 超声波系统原理5
2.3.2 超声波检测车流量的优缺点6
2.4 单片机智能交通信号灯总体通行方案6
3 硬件介绍 7
3.1 STC89C51型单片机8
3.1.1 单片机简介8
3.1.2 STC89C51单片机各引脚功能8
3.2 红外接近传感器9
3.3 数码管显示模块10
3.4 蜂鸣器电路10
3.5 总电路图11
4 仿真与调试11
4.1 Proteus 8软件简介11
4.2 电路仿真12
4.3 电路调试13
结论 24
致谢 25
参考文献2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
6
1 引言
1.1 交通信号灯简介
交通信号灯，又叫做停车灯。在这个经济迅猛发展的时代，它与人们的生活已经融为一个整体。在城市的大街小巷，几乎处处都可以看到它。它保证人们安全出行，已经是我们生活中不可缺少的一部分。现在生活中使用的交通灯大部分都是红绿灯，它是由红色、黄色和绿色三种颜色的灯组成的，三种颜色的灯交替闪烁，红色表示不允许通过；黄色代表警示作用，告知行人与司机要小心；绿色表示可以通行。有的红绿灯常配有倒计时显示。
1.2 交通信号灯的发展历史
在现在这个时代，红绿灯已经可以完全代替交警在路口指挥交通，它已经是交通指挥的代名词。不闯红灯是作为一个文明人的基本要求。然而交通灯这个词在很久以前就出现了。早在19世纪中期，世界上第一个交通灯就出现了。1858年，在英国的伦敦，设计师就安装了一种信号灯。当时的英国还没有汽车，人们的交通工具还是马车，设计师就用它来指挥马车的通行。它用煤气作为光源，只有红色跟蓝色两种颜色，在当时被人们成为机械扳手式的信号灯。十年后，伟大的机器工程师纳伊特又在英国安装了另外一种信号灯，它是世界上最早的煤气红绿灯。它用红色和绿色分别代表“停止”和“注意”。但是这个红绿灯寿命很短，就在它运作的第23天，煤气发生大爆炸，它的警察操作员受伤，紧接着这种红绿灯就被取消了。在1914年，美国的纽约又出现了一种新型红绿灯，它采用电气启动，由三色投射器构成。由于中国在20世纪初期相对比较落后，信号灯的出现足足比国外晚了70年。在1928年的上海英租界，出现了中国历史上第一个交通信号灯。当时人们生活水平落后，封建思想根深蒂固，也就是从那个时候开始，人们才慢慢意识到交通安全的重要性，才慢慢对交通信号灯有了了解，自此交通信号灯在中国各地开始流行起来。
1.3 交通信号灯的发展现状
当今社会，科学技术发展迅速，研究出了种类各式各样的交通信号灯。在我国各个城市，几乎大街小巷都可以看到红绿灯。最常见的都是由一个倒计时显示和三色灯组成的，三种颜色交替闪烁的指示灯来告知行人与车辆是否可以通过，用倒计时模块来显示某种颜色的指示灯闪烁的剩余时间。这样的系统一般也能使路口安全通行，可以发挥不错的作用。但是在上下班的高峰期，路口车流量明显增多，通行效率低，这就看出现在这种交通信号灯控制系统的不足。
1.4 研究背景
随着社会的迅速发展，城市车辆不断增多，交通压力也不断增大，在我国许多城市都出现了交通拥堵的状况。伴随着经济的迅猛发展，交通运输中出现了许多的问题。很多问题用传统的方法难以解决，道路拥挤现象越来越严重，造成的经济损失也与日俱增，可以看出现如今的交通控制系统已经很难满足经济发展的需求。时代与社会都在进步，人们的生活水平又在逐步提高，对物质文化生活有了更深的理解，因此对交通出行的安全性和交通管理有了更高的要求。如何提高交通信号灯控制系统的效率，如何将控制系统智能化是解决城市交通问题的关键，而车流量检测又是整个系统中至关重要的一步。在整个交通系统中引入单片机来进行智能控制，可以大大提高交通的安全性，有利于降低交通拥挤，减少不必要的经济损失。因此单片机控制的智能交通信号灯系统是时代发展的必然趋势，这就是我选择这个课题的目的。
1.5 本课题需要解决的问题
在日益拥挤的城市交通中，如何有效利用单片机进行智能交通信号灯控制，实现对交通安全管理和通行效率的兼顾，是一个具有重要应用价值的课题。生活中常见的红绿灯控制系统，在路口各个方向的绿灯通行时间都是固定不变的。这与各路口交通流量的时变情形不匹配，便会出现某方向已无车辆通行但该方向仍是绿灯、其它方向车辆积压却不能通行的情形。这便造成不必要的交通拥挤、不安全和无效率。另外，传统的信号灯控制系统，没有考虑到相邻路口交通情况对本路口影响，交通控制整体性不足。本课题就是为了解决这些问题，着重研究车流量检测模块。
本次设计的系统所要达到的功能要求如下：
(具有最基本的红绿灯功能，能够正常工作，三种颜色交替闪烁，倒计时显示；
(具有紧急模式，按下紧急模式按键，无论路口此时交通情况如何，路口各个方向全部显示红灯，禁止所有车辆的通过，以便给予消防车和救护车等特殊车辆的优先通行；具有夜间模式，当按下夜间模式按键，4个方向全部黄灯闪烁；
目 录
1 引言 1
1.1 交通信号灯简介1
1.2 交通信号灯的发展历史1
1.3 交通信号灯的发展现状1
1.4 研究背景2
1.5 本课题需要解决的问题2
1.6 本文的结构安排3
2 方案设计 3
2.1 红外线传感器 3
2.1.1 红外线传感器介绍3
2.1.2 红外线传感器原理3
2.1.3 红外线传感器的优点4
2.2 电感式接近传感器 5
2.2.1 电感式接近传感器原理5
2.2.2 电感式接近传感器的优点5
2.3 超声波检测系统 5
2.3.1 超声波系统原理5
2.3.2 超声波检测车流量的优缺点6
2.4 单片机智能交通信号灯总体通行方案6
3 硬件介绍 7
3.1 STC89C51型单片机8
3.1.1 单片机简介8
3.1.2 STC89C51单片机各引脚功能8
3.2 红外接近传感器9
3.3 数码管显示模块10
3.4 蜂鸣器电路10
3.5 总电路图11
4 仿真与调试11
4.1 Proteus 8软件简介11
4.2 电路仿真12
4.3 电路调试13
结论 24
致谢 25
参考文献2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
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1 引言
1.1 交通信号灯简介
交通信号灯，又叫做停车灯。在这个经济迅猛发展的时代，它与人们的生活已经融为一个整体。在城市的大街小巷，几乎处处都可以看到它。它保证人们安全出行，已经是我们生活中不可缺少的一部分。现在生活中使用的交通灯大部分都是红绿灯，它是由红色、黄色和绿色三种颜色的灯组成的，三种颜色的灯交替闪烁，红色表示不允许通过；黄色代表警示作用，告知行人与司机要小心；绿色表示可以通行。有的红绿灯常配有倒计时显示。
1.2 交通信号灯的发展历史
在现在这个时代，红绿灯已经可以完全代替交警在路口指挥交通，它已经是交通指挥的代名词。不闯红灯是作为一个文明人的基本要求。然而交通灯这个词在很久以前就出现了。早在19世纪中期，世界上第一个交通灯就出现了。1858年，在英国的伦敦，设计师就安装了一种信号灯。当时的英国还没有汽车，人们的交通工具还是马车，设计师就用它来指挥马车的通行。它用煤气作为光源，只有红色跟蓝色两种颜色，在当时被人们成为机械扳手式的信号灯。十年后，伟大的机器工程师纳伊特又在英国安装了另外一种信号灯，它是世界上最早的煤气红绿灯。它用红色和绿色分别代表“停止”和“注意”。但是这个红绿灯寿命很短，就在它运作的第23天，煤气发生大爆炸，它的警察操作员受伤，紧接着这种红绿灯就被取消了。在1914年，美国的纽约又出现了一种新型红绿灯，它采用电气启动，由三色投射器构成。由于中国在20世纪初期相对比较落后，信号灯的出现足足比国外晚了70年。在1928年的上海英租界，出现了中国历史上第一个交通信号灯。当时人们生活水平落后，封建思想根深蒂固，也就是从那个时候开始，人们才慢慢意识到交通安全的重要性，才慢慢对交通信号灯有了了解，自此交通信号灯在中国各地开始流行起来。
1.3 交通信号灯的发展现状
当今社会，科学技术发展迅速，研究出了种类各式各样的交通信号灯。在我国各个城市，几乎大街小巷都可以看到红绿灯。最常见的都是由一个倒计时显示和三色灯组成的，三种颜色交替闪烁的指示灯来告知行人与车辆是否可以通过，用倒计时模块来显示某种颜色的指示灯闪烁的剩余时间。这样的系统一般也能使路口安全通行，可以发挥不错的作用。但是在上下班的高峰期，路口车流量明显增多，通行效率低，这就看出现在这种交通信号灯控制系统的不足。
1.4 研究背景
随着社会的迅速发展，城市车辆不断增多，交通压力也不断增大，在我国许多城市都出现了交通拥堵的状况。伴随着经济的迅猛发展，交通运输中出现了许多的问题。很多问题用传统的方法难以解决，道路拥挤现象越来越严重，造成的经济损失也与日俱增，可以看出现如今的交通控制系统已经很难满足经济发展的需求。时代与社会都在进步，人们的生活水平又在逐步提高，对物质文化生活有了更深的理解，因此对交通出行的安全性和交通管理有了更高的要求。如何提高交通信号灯控制系统的效率，如何将控制系统智能化是解决城市交通问题的关键，而车流量检测又是整个系统中至关重要的一步。在整个交通系统中引入单片机来进行智能控制，可以大大提高交通的安全性，有利于降低交通拥挤，减少不必要的经济损失。因此单片机控制的智能交通信号灯系统是时代发展的必然趋势，这就是我选择这个课题的目的。
1.5 本课题需要解决的问题
在日益拥挤的城市交通中，如何有效利用单片机进行智能交通信号灯控制，实现对交通安全管理和通行效率的兼顾，是一个具有重要应用价值的课题。生活中常见的红绿灯控制系统，在路口各个方向的绿灯通行时间都是固定不变的。这与各路口交通流量的时变情形不匹配，便会出现某方向已无车辆通行但该方向仍是绿灯、其它方向车辆积压却不能通行的情形。这便造成不必要的交通拥挤、不安全和无效率。另外，传统的信号灯控制系统，没有考虑到相邻路口交通情况对本路口影响，交通控制整体性不足。本课题就是为了解决这些问题，着重研究车流量检测模块。
本次设计的系统所要达到的功能要求如下：
(具有最基本的红绿灯功能，能够正常工作，三种颜色交替闪烁，倒计时显示；
(具有紧急模式，按下紧急模式按键，无论路口此时交通情况如何，路口各个方向全部显示红灯，禁止所有车辆的通过，以便给予消防车和救护车等特殊车辆的优先通行；具有夜间模式，当按下夜间模式按键，4个方向全部黄灯闪烁；
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