智能交通灯控制系统设计
目 录
1 引言 1
2 研究背景 1
3 系统总体设计 3
3.1 系统结构设计 3
3.2 系统基本功能 4
3.3 系统设计方案 4
4 硬件设计 5
4.1 硬件设计简介 5
4.2 系统模块与功能 7
5 软件设计 16
5.1 软件设计简介 16
5.2 系统主程序 17
6 运行与调试 23
6.1 单片机硬件电路的测试 23
6.2 电源电路测试 24
6.3 显示模块电路的测试 24
6.4 系统总体运行 24
结 论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
附录A 原理图 32
附录B PCB图 33
1 引言
随着时代的进一步发展，城市化进程不断的深化，机动车已经成为城市生活不可或缺的一部分。与此同时，交通问题已经越来越成为当前城市在发展过程中的一个普遍的问题。此外，交通事故频发和环境污染等问题均是由交通拥堵造成的。因此，随着交通灯的发明和发展，它更好的保证了交通的有序和安全。
在大力发展城市经济和提高人们生活水平等方面，交通作为城市经济生活的命脉越来越发挥了不可替代的作用。因此，为了最大程度上利用已有道路的价值，以及更好的解决现代交通的问题，智能交通灯控制系统应运而生，并受到了广泛的关注。
目前, 为了解决城市在发展过程中的交通需求快速增长的问题，主要有以下几个应对方法: 首先，在交通基础设施建设等“硬件”方面有待加强。其次，随着智能控制软件的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
转型，对“软件”的提升做出了有益的贡献。通过比较，后者能在短期内通过小的投资可以达到更好的效果[1]。
由于城市中汽车数量越来越多，城市交通拥堵、交通安全和空气污染已经成为人们越来越关心的问题。由于传统的时间固定的交通控制器不能有效的解决在道路交叉口的复杂的非线性交通模式的问题，因此，越来越多的研究人员开始对通过智能交通灯控制系统感兴趣，希望能通过优化交通流来起到缓解交通的问题。
很多相关的研究人员先后设计了多种一般由交通灯控制电路、显示电路、手机控制电路等组成的基于单片机的智能交通灯控制系统，随后，再通过单片机可以对具体的交通数据进行处理。主要道路交通和支路交通之间的差异，以及交通数据均可以由微控制器传输到计算机进行处理。单片机作为一个集成电路芯片的小型计算机，是一种能自给自足、具有高效益的实时嵌入式系统应用。随着手机的广泛使用，我们可以实现利用微控制器提供远程驱动交通状态信息的智能交通控制系统[2]。
2 研究背景
在今天，我国各个交叉路口均已经安装了交通信号灯控制系统，它已经成为了疏导交通状况最有效和最常见的手段之一，但交通信号灯控制系统在19世纪的英国就已经出现了。
为了指挥马车的通行，世界上第一个交通信号灯出现于1858年，首先在英国伦敦的部分重要路口安装了红蓝两色的交通信号灯，这是一种以燃煤气为燃料的机械扳手式交通信号灯。在伦敦的议会大厦前的广场上，1868年，英国机械工程师纳Nait安装了世界上最早的由红绿两色玻璃灯组成的煤气交通信号灯，其中，红色代表“停止行驶”，而绿色代表“注意”。1914年，由红绿黄三色组成的电气启动的圆形红绿灯首先出现在纽约市大街的一座高塔上。相同的是，红灯仍然代表“停止”，不同的是，绿灯则代表“通行”，黄色代表慢行。相比较而言，我国最早的马路交通灯出现在1928年的上海英租界。但是，随着社会的不断发展和进步，传统的交通灯也逐渐暴露出了它设计过于死板，无法达到已有道路的最大通行效率等缺点[3]。
此外，随着中国经济的迅猛发展以及我国人口数量的急剧增加，人们对私家车、公交车等车辆的需求量也越来越大。与之相对应的是，在中国加入世界贸易组织以后，中国的经济贸易逐步与世界接轨，汽车产业的关税也因此而大大降低，这使得能买得起汽车已经不再是许多人的一个梦想。然而，私家车、公交车数量的急剧上升，这无疑是给我国交通运输系统带来了巨大的压力。放眼现在的中国，很多城市和居民都受到了交通拥堵的困扰，交通拥堵不再仅仅只是在北京、上海以及广州等大都市的问题。
当前，在设置交叉路口的交通信号灯时，大多数城市使用的最常见的做法是在设置交通灯之前先进行当地车流量的调查，使用传统的设计方法，充分设计好红光和绿光延迟。但是，实际上同一路口的汽车流量是无时无刻不在变化的，甚至一些路口在不同的时间段交通流量大小有很大的差异。因此，面对现在交通状况快速发展的需要，传统统计的方法已经不能满足了。
数十年来，随着科学技术的飞速发展，各种电子元器件也随之得到了非常广泛的应用，其中微控制器在人们生活中的作用也不断深入。为了在一定程度上解决了交通拥堵、车辆停放等待时间不合理、车辆应急等问题，智能交通灯控制系统设计采用了STC15L2K60S2系列的单片机作为通过交通信号灯实现道路状况智能控制的核心部件之一。该系统具有安装维护方便、结构简单 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
、实时性好、可操作性强、成本低以及可靠性高等优点，因此，具有非常广泛的应用前景。
如果我国经济文化要不断地向前发展，交通事业绝对不能停滞不前。有及于此，我国现在的交通灯控制系统的设计需要在人性化、智能化等方面做出相应的修改和完善。在智能交通灯控制系统中，单片机往往是为了使得电路的可靠性更高，功能更强大，尽可能排除制作工艺上会出现的问题，可以尽可能的达到预期的设计要求的效果的一个核心部件。但是，如果仅仅只有学习单片机方面知识是远远不够的，还应详细了解具体应用对象的软件特点以及根据具体硬件结构相联系，通过对理论知识的学习，还要对本课题的科技前沿知识有所了解，结合实践充分的了解智能交通信号灯控制系统的工作原理，并加以完善[4]。
我国国内的交通灯一般设在十字路口等交叉路口，尤其在特别醒目的位置，通过设置红绿黄三色的指示灯以及一个倒数计时器来控制交通状况。这种传统的交通灯控制系统对于一般的交通安全和交通改道的情况下仍可以起到重要的作用，但是根据实际行驶过程中，人们往往发现仍有以下两个缺点：①在同一十字路口的各个方向上车辆轮流放行的时间相同且固定。一般情况下，在十字路口，往往一个路口的主要道路，车辆更多，所以释放时间应更长；另一方向的道路，车辆较少，所以释放时间应缩短。②没有充分考虑到应急车辆，当应急车辆需要通行时两车道应采取相应的措施。例如，消防车、救护车等车辆执行紧急任务需要优先通过时，两个方向的车都应暂时停止通行，仅开放紧急车辆所在车道，让紧急车辆优先通过[5]。
本次毕业设计中，智能交通灯控制系统它可以根据当前道路交通的交通流量，对路口交通拥堵情况进行分析。因此还分别提出了关于软件和硬件设计的方案，用于实现现有道路的最大利用率[6]。事实证明，交通信号灯对于交通事故的发生的减少、道路通行能力的提高以及交通流量的疏导有明显效果。为了使系统有更强的实用性、使用作方法更加简单，本交通灯控制器采用STC15L2K60S2系列单片机为核心器件来设计。
图 4.15 锂电池充电板
表 4-4 FC-75模块引脚说明
1 引言 1
2 研究背景 1
3 系统总体设计 3
3.1 系统结构设计 3
3.2 系统基本功能 4
3.3 系统设计方案 4
4 硬件设计 5
4.1 硬件设计简介 5
4.2 系统模块与功能 7
5 软件设计 16
5.1 软件设计简介 16
5.2 系统主程序 17
6 运行与调试 23
6.1 单片机硬件电路的测试 23
6.2 电源电路测试 24
6.3 显示模块电路的测试 24
6.4 系统总体运行 24
结 论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
附录A 原理图 32
附录B PCB图 33
1 引言
随着时代的进一步发展，城市化进程不断的深化，机动车已经成为城市生活不可或缺的一部分。与此同时，交通问题已经越来越成为当前城市在发展过程中的一个普遍的问题。此外，交通事故频发和环境污染等问题均是由交通拥堵造成的。因此，随着交通灯的发明和发展，它更好的保证了交通的有序和安全。
在大力发展城市经济和提高人们生活水平等方面，交通作为城市经济生活的命脉越来越发挥了不可替代的作用。因此，为了最大程度上利用已有道路的价值，以及更好的解决现代交通的问题，智能交通灯控制系统应运而生，并受到了广泛的关注。
目前, 为了解决城市在发展过程中的交通需求快速增长的问题，主要有以下几个应对方法: 首先，在交通基础设施建设等“硬件”方面有待加强。其次，随着智能控制软件的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
转型，对“软件”的提升做出了有益的贡献。通过比较，后者能在短期内通过小的投资可以达到更好的效果[1]。
由于城市中汽车数量越来越多，城市交通拥堵、交通安全和空气污染已经成为人们越来越关心的问题。由于传统的时间固定的交通控制器不能有效的解决在道路交叉口的复杂的非线性交通模式的问题，因此，越来越多的研究人员开始对通过智能交通灯控制系统感兴趣，希望能通过优化交通流来起到缓解交通的问题。
很多相关的研究人员先后设计了多种一般由交通灯控制电路、显示电路、手机控制电路等组成的基于单片机的智能交通灯控制系统，随后，再通过单片机可以对具体的交通数据进行处理。主要道路交通和支路交通之间的差异，以及交通数据均可以由微控制器传输到计算机进行处理。单片机作为一个集成电路芯片的小型计算机，是一种能自给自足、具有高效益的实时嵌入式系统应用。随着手机的广泛使用，我们可以实现利用微控制器提供远程驱动交通状态信息的智能交通控制系统[2]。
2 研究背景
在今天，我国各个交叉路口均已经安装了交通信号灯控制系统，它已经成为了疏导交通状况最有效和最常见的手段之一，但交通信号灯控制系统在19世纪的英国就已经出现了。
为了指挥马车的通行，世界上第一个交通信号灯出现于1858年，首先在英国伦敦的部分重要路口安装了红蓝两色的交通信号灯，这是一种以燃煤气为燃料的机械扳手式交通信号灯。在伦敦的议会大厦前的广场上，1868年，英国机械工程师纳Nait安装了世界上最早的由红绿两色玻璃灯组成的煤气交通信号灯，其中，红色代表“停止行驶”，而绿色代表“注意”。1914年，由红绿黄三色组成的电气启动的圆形红绿灯首先出现在纽约市大街的一座高塔上。相同的是，红灯仍然代表“停止”，不同的是，绿灯则代表“通行”，黄色代表慢行。相比较而言，我国最早的马路交通灯出现在1928年的上海英租界。但是，随着社会的不断发展和进步，传统的交通灯也逐渐暴露出了它设计过于死板，无法达到已有道路的最大通行效率等缺点[3]。
此外，随着中国经济的迅猛发展以及我国人口数量的急剧增加，人们对私家车、公交车等车辆的需求量也越来越大。与之相对应的是，在中国加入世界贸易组织以后，中国的经济贸易逐步与世界接轨，汽车产业的关税也因此而大大降低，这使得能买得起汽车已经不再是许多人的一个梦想。然而，私家车、公交车数量的急剧上升，这无疑是给我国交通运输系统带来了巨大的压力。放眼现在的中国，很多城市和居民都受到了交通拥堵的困扰，交通拥堵不再仅仅只是在北京、上海以及广州等大都市的问题。
当前，在设置交叉路口的交通信号灯时，大多数城市使用的最常见的做法是在设置交通灯之前先进行当地车流量的调查，使用传统的设计方法，充分设计好红光和绿光延迟。但是，实际上同一路口的汽车流量是无时无刻不在变化的，甚至一些路口在不同的时间段交通流量大小有很大的差异。因此，面对现在交通状况快速发展的需要，传统统计的方法已经不能满足了。
数十年来，随着科学技术的飞速发展，各种电子元器件也随之得到了非常广泛的应用，其中微控制器在人们生活中的作用也不断深入。为了在一定程度上解决了交通拥堵、车辆停放等待时间不合理、车辆应急等问题，智能交通灯控制系统设计采用了STC15L2K60S2系列的单片机作为通过交通信号灯实现道路状况智能控制的核心部件之一。该系统具有安装维护方便、结构简单 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
、实时性好、可操作性强、成本低以及可靠性高等优点，因此，具有非常广泛的应用前景。
如果我国经济文化要不断地向前发展，交通事业绝对不能停滞不前。有及于此，我国现在的交通灯控制系统的设计需要在人性化、智能化等方面做出相应的修改和完善。在智能交通灯控制系统中，单片机往往是为了使得电路的可靠性更高，功能更强大，尽可能排除制作工艺上会出现的问题，可以尽可能的达到预期的设计要求的效果的一个核心部件。但是，如果仅仅只有学习单片机方面知识是远远不够的，还应详细了解具体应用对象的软件特点以及根据具体硬件结构相联系，通过对理论知识的学习，还要对本课题的科技前沿知识有所了解，结合实践充分的了解智能交通信号灯控制系统的工作原理，并加以完善[4]。
我国国内的交通灯一般设在十字路口等交叉路口，尤其在特别醒目的位置，通过设置红绿黄三色的指示灯以及一个倒数计时器来控制交通状况。这种传统的交通灯控制系统对于一般的交通安全和交通改道的情况下仍可以起到重要的作用，但是根据实际行驶过程中，人们往往发现仍有以下两个缺点：①在同一十字路口的各个方向上车辆轮流放行的时间相同且固定。一般情况下，在十字路口，往往一个路口的主要道路，车辆更多，所以释放时间应更长；另一方向的道路，车辆较少，所以释放时间应缩短。②没有充分考虑到应急车辆，当应急车辆需要通行时两车道应采取相应的措施。例如，消防车、救护车等车辆执行紧急任务需要优先通过时，两个方向的车都应暂时停止通行，仅开放紧急车辆所在车道，让紧急车辆优先通过[5]。
本次毕业设计中，智能交通灯控制系统它可以根据当前道路交通的交通流量，对路口交通拥堵情况进行分析。因此还分别提出了关于软件和硬件设计的方案，用于实现现有道路的最大利用率[6]。事实证明，交通信号灯对于交通事故的发生的减少、道路通行能力的提高以及交通流量的疏导有明显效果。为了使系统有更强的实用性、使用作方法更加简单，本交通灯控制器采用STC15L2K60S2系列单片机为核心器件来设计。
图 4.15 锂电池充电板
表 4-4 FC-75模块引脚说明
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