车流量的交通信号灯控制系统
摘 要 随着城市化的高速发展,交通拥堵已经成为各大城市经常需要面对的问题。如何有效解决交通拥堵已经成为人们普遍关注的问题。最有效的方法是更加合理的利用现有道路网络。作为控制交通路线停、行的十字路口交通灯，对于道路通行时间的合理控制成为目前研究的重点 该基于智能交通系统研究端的设计主要是通过TI公司生产的MSP430F149单片机为控制内核，通过串口输入车流量信息为手段设计的一款基于430单片机的智能交通系统，旨在通过该系统为目前交通管理行业产业，特别是交通信号灯控制系统提供一些参考。该设计以目前最常用的5V USB为供电收端，实现了供电的随插随拔的简易性，并且，该设计采用低功耗的LCD 12864显示屏幕为显示手段，实现了中文显示，能够将当前的红绿灯时间显示出来，在该设计中，系统通过串口输入获取车流量数据后，根据车流量数据实时的调整当前红灯黄等信息，并且能够根据不同的档位设置不同的红绿灯事件。在该设计中，系统的红绿灯时间通过12864显示屏幕显示出来，增加了人机可靠性。为目前智能交通系统研究端的设计提供了参考。
目 录
第一章 绪论 1
1.1智能交通系统研究端发展现状 1
1.2 智能交通系统研究端系统设计的特点及内容 2
1.3论文结构介绍 2
第二章 系统原理设计 3
2.1 控制MCU ——TI的MSP430F149单片机 3
2.2显示模块——LCD 12864显示模块 4
第三章 系统硬件原理设计 5
3.1 单片机硬件原理介绍 5
3.2 供电电路设计 6
3.3 12864显示电路连接图 6
第四章 系统软件设计 7
4.1 软件设计思想 8
4.2 软件开发环境 9
4.3 12864显示程序 9
4.4 车流量采集运作程序 11
4.5系统计时子程序 14
4.6软件抗干扰设计 16
第五章 实验调试 17
5.1 实验调试方法 17
5.2 试验结果 17
第六章 结束语
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
18
第一章 绪论
随着城市化的高速发展,交通拥堵已经成为各大城市经常面临的十分严重的问题。如何有效地将交通拥堵这个问题解决掉已经成为人们普遍关注的问题。最具有效率的一种方法是更加合理的利用现有道路网络，让它们运转得更加高效。作为控制交通路线停、行的十字路口所设立的交通灯，对于道路通行时间的合理控制已经成为了目前研究的重点和难点。目前的城市交通管理系统中交通信号灯虽然是自动的，但是由于时间间隔是固定的，车流量是变化的，所以必然会导致在路口的一个方向地交通停滞不前而另一个方向上车流量小，交通安排变得不合理，致使交通拥堵状况的出现。因此研究新型的交通智能管理系统，智能管理交通灯时间，改善交通拥堵现状显得尤为重要。
1.1智能交通系统研究端发展现状
早期的交通流量数据的采集工作主要靠人工计数的方法来完成,比如人工采集、出行调查等。后来随着计算机技术和信息通信技术的飞速发展,自动采集技术已经应用到交通检测中。现代普遍应用的交通检测器主要有视频图像检测器、激光车辆检测器、感应线圈检测器、橡胶气压管传感器及红外线检测器等。
国外交通智能系统发展得比较好的国家以日本和美国为主，日本从上世纪70年代开展了动态路径诱导系统的实验。从80年代中期到90年代中期的这大约十年里，日本接连完成了道路与车辆之间的通信系统、与交通通信的交互系统、泛区域旅行信息统筹系统、超智能车辆系统、安全车辆系统以及创新交通管理系统等方面的研究，并取得了相当的成果。
但是对于智能化研究的最早的不是日本，而是美国。美国从上世纪60年代末开始研究，那个时候叫做电子路径导向系统。但是不知道因为什么原因，这个项目在中间暂停了十多年，直到80年代中期后以加州交通部门研究的驾驶员寻路系统获得了成功这个事件为契机，美国全国范围性地开展了对于将车辆道路系统智能化的研究。1994年将美国IVHS改为美国ITS，以表明这方面的研究方向不仅仅局限于车辆和道路，而可以将其推广到所有种类的交通工具和交通中，从而组建一个智能化系统。
虽然现在我国十字路口处所设立的信号灯表面上看好像是自动的，但是如果仔细观察的话，我们就会发现，其实红绿灯的信号灯交替转换时所设立的时间是固定的，换句话说就是红绿灯转换的间隔时间是不会改变的。所以固定式的交通灯其实并不能满足实际需求。那么由于交通灯平均地分配各个方向车流的交通时间，就不可避免地会产生这样的问题，车流量较多的方向通过时间不足，而车流量少的方向通过时间总是比实际要多很多，造成一方向车多另一个方向车少甚至根本没有车的不合理的情况，这就是机器按照设定自动控制的不足，人工现场指挥就不会有这个缺陷。然而人工指挥太费力，所以我们要充分发挥计算机的作用，把现场指挥的人的思考方式用计算机模拟出来，通过计算机来控制车流量，这样就能让交通网更加有效地运行了。
1.2 智能交通系统研究端系统设计的特点及内容
该智能交通信号灯系统是以TI公司所生产的MS P430F149型号的单片机作为整个系统的控制内核，以串口输入作为传输手段。这个设计方案旨在通过使用该智能系统系统的经验，为目前的交通管理行业产业，特别是交通信号灯控制系统提供一些参考。这个方案使用的供电终端是目前现实生活中最常用的5V USB，实现了供电的随插随拔的简易性，十分方便。而且，这次的设计我们采用低功耗的LCD 12864显示屏幕为显示模块，实现了中文显示的功能，能够将当前的红绿灯时间显示出来，在该设计中，系统通过串口传输获取车流量数据后，会根据车流量数据的不同而实时地调整红绿灯所显示的时间，以车流量的多少来划分不同的档位，根据档位的不同从而显示不同的红绿灯时间。在该设计中，系统的红绿灯时间通过12864显示屏幕显示出来，更加的清晰直观。为目前智能交通系统研究端的设计提供了参考。
1.3论文结构介绍
本文的主要内容分为以下几个部分：
第一章对交通信号灯设计进行简单介绍。
第二章针对系统原理设计作了详细的介绍。
第三章详细简单介绍了系统的硬件原理设计。
第四章对系统软件设计进行了详细的介绍。
第五章简单介绍了实验调试
最后一章对该设计原理以及实践进行总结，分析了自己的不足。
第二章 系统原理设计
该设计采用M SP430F149单片机作为系统控制的MCU，由LCD 12864 液晶显示模块作为本系统的显示部分，采用串口输入作为系统车流量信息监测的手段，实时的检测十字路口的车流量信息，本节主要介绍基于MSP430单片机的智能交通系统研究设计的系统原理。
2.1 控制MCU ——TI的MSP430F149单片机
该设计需要对射频卡模块进行控制和读写操作，并且，该设计需要对射频卡进行处理，需要对12864模块进行刷新显示，所以需要控制单元MCU来实现，其选型方案如下：
方案一：采用STC的IAP15F2K60S2单片机。IAP15F2K60S2单片机是台湾STC公司生产的新型1T单片机，单指令周期只需要一个时钟周期就可以完成，效率是传统8051单片机的12倍，而且功耗较低，可靠性高，抗干扰能力也很强。该单片机完全兼容传统8051体系结构，代码指令完全兼容，减少开发者的开发时间。并且该单片机内部集成精准IRC振荡器,可选择5MHZ~35MHZ时钟，可以减少外围晶振电路和复位电路的成本，极具开发的灵活性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1智能交通系统研究端发展现状 1
1.2 智能交通系统研究端系统设计的特点及内容 2
1.3论文结构介绍 2
第二章 系统原理设计 3
2.1 控制MCU ——TI的MSP430F149单片机 3
2.2显示模块——LCD 12864显示模块 4
第三章 系统硬件原理设计 5
3.1 单片机硬件原理介绍 5
3.2 供电电路设计 6
3.3 12864显示电路连接图 6
第四章 系统软件设计 7
4.1 软件设计思想 8
4.2 软件开发环境 9
4.3 12864显示程序 9
4.4 车流量采集运作程序 11
4.5系统计时子程序 14
4.6软件抗干扰设计 16
第五章 实验调试 17
5.1 实验调试方法 17
5.2 试验结果 17
第六章 结束语
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
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第一章 绪论
随着城市化的高速发展,交通拥堵已经成为各大城市经常面临的十分严重的问题。如何有效地将交通拥堵这个问题解决掉已经成为人们普遍关注的问题。最具有效率的一种方法是更加合理的利用现有道路网络，让它们运转得更加高效。作为控制交通路线停、行的十字路口所设立的交通灯，对于道路通行时间的合理控制已经成为了目前研究的重点和难点。目前的城市交通管理系统中交通信号灯虽然是自动的，但是由于时间间隔是固定的，车流量是变化的，所以必然会导致在路口的一个方向地交通停滞不前而另一个方向上车流量小，交通安排变得不合理，致使交通拥堵状况的出现。因此研究新型的交通智能管理系统，智能管理交通灯时间，改善交通拥堵现状显得尤为重要。
1.1智能交通系统研究端发展现状
早期的交通流量数据的采集工作主要靠人工计数的方法来完成,比如人工采集、出行调查等。后来随着计算机技术和信息通信技术的飞速发展,自动采集技术已经应用到交通检测中。现代普遍应用的交通检测器主要有视频图像检测器、激光车辆检测器、感应线圈检测器、橡胶气压管传感器及红外线检测器等。
国外交通智能系统发展得比较好的国家以日本和美国为主，日本从上世纪70年代开展了动态路径诱导系统的实验。从80年代中期到90年代中期的这大约十年里，日本接连完成了道路与车辆之间的通信系统、与交通通信的交互系统、泛区域旅行信息统筹系统、超智能车辆系统、安全车辆系统以及创新交通管理系统等方面的研究，并取得了相当的成果。
但是对于智能化研究的最早的不是日本，而是美国。美国从上世纪60年代末开始研究，那个时候叫做电子路径导向系统。但是不知道因为什么原因，这个项目在中间暂停了十多年，直到80年代中期后以加州交通部门研究的驾驶员寻路系统获得了成功这个事件为契机，美国全国范围性地开展了对于将车辆道路系统智能化的研究。1994年将美国IVHS改为美国ITS，以表明这方面的研究方向不仅仅局限于车辆和道路，而可以将其推广到所有种类的交通工具和交通中，从而组建一个智能化系统。
虽然现在我国十字路口处所设立的信号灯表面上看好像是自动的，但是如果仔细观察的话，我们就会发现，其实红绿灯的信号灯交替转换时所设立的时间是固定的，换句话说就是红绿灯转换的间隔时间是不会改变的。所以固定式的交通灯其实并不能满足实际需求。那么由于交通灯平均地分配各个方向车流的交通时间，就不可避免地会产生这样的问题，车流量较多的方向通过时间不足，而车流量少的方向通过时间总是比实际要多很多，造成一方向车多另一个方向车少甚至根本没有车的不合理的情况，这就是机器按照设定自动控制的不足，人工现场指挥就不会有这个缺陷。然而人工指挥太费力，所以我们要充分发挥计算机的作用，把现场指挥的人的思考方式用计算机模拟出来，通过计算机来控制车流量，这样就能让交通网更加有效地运行了。
1.2 智能交通系统研究端系统设计的特点及内容
该智能交通信号灯系统是以TI公司所生产的MS P430F149型号的单片机作为整个系统的控制内核，以串口输入作为传输手段。这个设计方案旨在通过使用该智能系统系统的经验，为目前的交通管理行业产业，特别是交通信号灯控制系统提供一些参考。这个方案使用的供电终端是目前现实生活中最常用的5V USB，实现了供电的随插随拔的简易性，十分方便。而且，这次的设计我们采用低功耗的LCD 12864显示屏幕为显示模块，实现了中文显示的功能，能够将当前的红绿灯时间显示出来，在该设计中，系统通过串口传输获取车流量数据后，会根据车流量数据的不同而实时地调整红绿灯所显示的时间，以车流量的多少来划分不同的档位，根据档位的不同从而显示不同的红绿灯时间。在该设计中，系统的红绿灯时间通过12864显示屏幕显示出来，更加的清晰直观。为目前智能交通系统研究端的设计提供了参考。
1.3论文结构介绍
本文的主要内容分为以下几个部分：
第一章对交通信号灯设计进行简单介绍。
第二章针对系统原理设计作了详细的介绍。
第三章详细简单介绍了系统的硬件原理设计。
第四章对系统软件设计进行了详细的介绍。
第五章简单介绍了实验调试
最后一章对该设计原理以及实践进行总结，分析了自己的不足。
第二章 系统原理设计
该设计采用M SP430F149单片机作为系统控制的MCU，由LCD 12864 液晶显示模块作为本系统的显示部分，采用串口输入作为系统车流量信息监测的手段，实时的检测十字路口的车流量信息，本节主要介绍基于MSP430单片机的智能交通系统研究设计的系统原理。
2.1 控制MCU ——TI的MSP430F149单片机
该设计需要对射频卡模块进行控制和读写操作，并且，该设计需要对射频卡进行处理，需要对12864模块进行刷新显示，所以需要控制单元MCU来实现，其选型方案如下：
方案一：采用STC的IAP15F2K60S2单片机。IAP15F2K60S2单片机是台湾STC公司生产的新型1T单片机，单指令周期只需要一个时钟周期就可以完成，效率是传统8051单片机的12倍，而且功耗较低，可靠性高，抗干扰能力也很强。该单片机完全兼容传统8051体系结构，代码指令完全兼容，减少开发者的开发时间。并且该单片机内部集成精准IRC振荡器,可选择5MHZ~35MHZ时钟，可以减少外围晶振电路和复位电路的成本，极具开发的灵活性。
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