智能交通灯控制系统的研究与设计
目 录
1 绪论 1
1．1 智能交通灯控制系统的选题背景 1
1．2 智能交通灯控制系统的选题意义 1
1．3 国内外研究现状以及现状 2
1．4 智能交通灯控制系统主要研究内容 4
2 智能交通灯控制系统总体设计 4
2．1 智能交通灯控制系统的通行方案设计 4
2．2 智能交通灯控制系统的功能要求 6
2．3 智能交通灯控制系统的基本构成及原理 7
3 智能交通灯控制系统硬件电路的设计 8
3．1 智能交通灯控制系统硬件电路构成 8
3．2 STC89C51单片机简介 8
3．3 车流量检测电路 13
3．4 显示系统 14
3．5 信号显示驱动电路 16
3．6 蜂鸣器驱动电路 17
3．7 键盘输入电路 18
4 智能交通灯控制系统软件程序的设计 19
4．1 程序设计总流程 19
4．2 子程序模块设计 21
5 模拟仿真和实物制作 23
5.1 软件介绍 23
5.2 模拟仿真 24
5.3 实物展示 28
结 论 32
致 谢 33
参 考 文 献 34
附录A 电路设计原理图 35
附录B 系统电路印刷板 36
1 绪论
1．1 智能交通灯控制系统的选题背景
随着时代的不断发展，许多科技产品应运而生，普及范围也随之越来越广，汽车便是交通工具中的典型代表。在社会的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
发展过程中，人们的生活与交通有着密不可分的联系，交通充当着极其重要的角色，交通灯控制系统由此诞生。
凡事皆有两面性，交通工具的更迭带来的不仅仅是城市各方面的发展，还有巨大的交通压力以及一系列交通问题。交通规则的诞生就是为了缓解了这些问题所带来的弊端，而随着技术的革新，越来越多的技术有待应用于解决交通问题。在当今社会，电子科学技术 的成熟已经能够满足交通灯控制系统中的各方面的要求，交通灯控制系统逐步朝着完全自动化的方向发展，并且能够根据实时情况自动的做出科学调整。
进入21世纪后，社会大众对于智能化的生活愈加追求，传统的交通灯控制系统已经不能满足人们快节奏的生活。与此同时，智能交通灯控制系统在单片机和传感技术的成熟的基础上快速发展，并且以在性能价格比上的优越性，将取代传统的交通灯控制系统。
1．2 智能交通灯控制系统的选题意义
城市的交通状况对于城市发展水平的影响之大，是所有人有目共睹的，由于交通管制落后问题而导致城市发展落后的情况是大众最不想见到的。在一代又一代人的努力之下，创造性的提出了交通信号灯，这一发明的出现，既缓解了城市迫切发展的需求，又在一定程度上维系着整个城市交通的安全和人类的生命安全 。
传统的交通信号灯系统采用的是固定分配时间的方式，即通过事先调查得来的车流量数据来设置红绿灯的时间，但这种方式也只有在早期车流量小的情况下适用。随着交通工具的不断更新，特别是汽车的普及后，交通情况不再是一成不变，车流量受外界因素的影响较大，例如：节假日、上下班高峰期等等，此时传统的交通信号灯系统已经不能满足社会的需求，因此一种多时段、多方案的信号灯控制系统出现了，将替代现有的交通信号灯系统，接替它的位置，广泛的应用于生活。
交通灯有标志性的产品：车辆感应式信号灯。它诞生于美国，其工作方式是通过检测车流量反过来控制交通灯绿灯的时间，这样设计优点在于能够不浪费宝贵的交通资源，能够有效的解决车辆在交叉路口的拥堵情况，灵活性远远超过传统的定时控制方式。除了车辆感应式信号灯之外，各项技术被用于开发更加有效的车流量检测上，其中影响力较大的检测技术有：磁感应、波频、基于视频图像的检测技术等等，每个国家都根据实际国情，因地制宜的使用这些检测技术。
在历史的各个阶段，人们总会将新的技术应用于交通控制和管理系统上，从最早的手动到自动，分配时间从固定到自动，控制系统从无感应到有感应。发展交通灯控制系统的目的在于协调人类对于交通需求的增大和交通压力的日益繁重两者之间的矛盾，最大化的利用交通资源，避免不必要的交通拥堵和其他交通问题等。
交通不仅仅是城市发展的动脉，还关系着人们生活的方方面面，包括财产、生命安全等利益。智能交通灯控制系统在保障交通安全的基础上，也能够满足人们快节奏生活的需求，成为当今时代的一个重要标志。
1．3 国内外研究现状以及现状
1.3.1 国内外交通灯控制技术发展
红绿灯林立在国内各地的各个街口，已然成为司空见惯的事物，然而这项技术早在19世纪就已经出现了。
1858年，英国伦敦街头出现了用以指挥马车通行的红、蓝两种颜色的扳手式信号灯，这种信号灯是以燃煤气为发光源，是世界上最早的交通信号灯。1868年，伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，出现了世界上第一个煤气红绿灯，“停止”由红 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
色表示，“注意”由绿色表示，后因煤气灯的爆炸而导致警察受伤的事件，该煤气灯被取消。
随这第二次工业革命的进行，电气时代也随之而来。这一阶段红绿灯标志性的产物是：以电气能为驱动能的红绿灯，它的诞生地是美国，组由部分包括红、绿两种颜色，是利用圆形的投光镜为基础制作的，红色表示“停止”，绿灯表示“通行”。
经历了历史的变迁，交通灯的变化是巨大的：操作方式的转变，信号灯周期的可变性，车辆检测方式的出现，控制方式的巨变。1963年，加拿大多伦多市的基于IBM650型计算的集中协调感应控制信号系统，成为新一阶段信号灯的标志。表1.1展示了各个阶段的信号系统的典型特征。社会的进步势必影响交通信号灯的发展，对于未来它的发展，我们都抱着十足的信心，必将推动时代进步。
我国的交通灯控制系统起步较迟，第一个红绿灯出现在1928年上海的英租界，在中国，由于各种客观条件的限制，直到20世纪90年代初，我国相关学者才意识到智能交通系统的重要性，之后才开始接触智能交通系统，并成立了相关部门和制定了相关政策。就国内目前情况而言，我国一些中大型城市一边引进国外的智能交通系统，例如：上海、杭州、宁波等城市使用的是澳大利亚的SCATS系统，成都、大连、北京等城市使用的是英国的SCOOT系统 ，另一边也在开发适合我国基本国情的智能交通灯系统。
表1.1 交通信号灯发展状况
表2.1 交通灯状况及红绿灯状态
对象 状态① 状态② 状态③ 状态④
东西方向 禁止通行 等待变换 允许通行 等待变换
南北方向 允许通行 等待变换 禁止通行 等待变换
东西方向黄灯 0 0 0 1
东西方向绿灯 0 0 1 0
南北方形红灯 0 0 1 1
南北方向黄灯 1 0 0 0
南北方向绿灯 0 1 0 0
其中：0表示灯灭，1表示灯亮。
l 数据存储器（内部RAM）：它的作用是存放变化的数据。51子系列256个字节的内部RAM，但对于用户只提供前面128个字节进行使用，而专用寄存器则占用后面剩余的128个字节。
1 绪论 1
1．1 智能交通灯控制系统的选题背景 1
1．2 智能交通灯控制系统的选题意义 1
1．3 国内外研究现状以及现状 2
1．4 智能交通灯控制系统主要研究内容 4
2 智能交通灯控制系统总体设计 4
2．1 智能交通灯控制系统的通行方案设计 4
2．2 智能交通灯控制系统的功能要求 6
2．3 智能交通灯控制系统的基本构成及原理 7
3 智能交通灯控制系统硬件电路的设计 8
3．1 智能交通灯控制系统硬件电路构成 8
3．2 STC89C51单片机简介 8
3．3 车流量检测电路 13
3．4 显示系统 14
3．5 信号显示驱动电路 16
3．6 蜂鸣器驱动电路 17
3．7 键盘输入电路 18
4 智能交通灯控制系统软件程序的设计 19
4．1 程序设计总流程 19
4．2 子程序模块设计 21
5 模拟仿真和实物制作 23
5.1 软件介绍 23
5.2 模拟仿真 24
5.3 实物展示 28
结 论 32
致 谢 33
参 考 文 献 34
附录A 电路设计原理图 35
附录B 系统电路印刷板 36
1 绪论
1．1 智能交通灯控制系统的选题背景
随着时代的不断发展，许多科技产品应运而生，普及范围也随之越来越广，汽车便是交通工具中的典型代表。在社会的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
发展过程中，人们的生活与交通有着密不可分的联系，交通充当着极其重要的角色，交通灯控制系统由此诞生。
凡事皆有两面性，交通工具的更迭带来的不仅仅是城市各方面的发展，还有巨大的交通压力以及一系列交通问题。交通规则的诞生就是为了缓解了这些问题所带来的弊端，而随着技术的革新，越来越多的技术有待应用于解决交通问题。在当今社会，电子科学技术 的成熟已经能够满足交通灯控制系统中的各方面的要求，交通灯控制系统逐步朝着完全自动化的方向发展，并且能够根据实时情况自动的做出科学调整。
进入21世纪后，社会大众对于智能化的生活愈加追求，传统的交通灯控制系统已经不能满足人们快节奏的生活。与此同时，智能交通灯控制系统在单片机和传感技术的成熟的基础上快速发展，并且以在性能价格比上的优越性，将取代传统的交通灯控制系统。
1．2 智能交通灯控制系统的选题意义
城市的交通状况对于城市发展水平的影响之大，是所有人有目共睹的，由于交通管制落后问题而导致城市发展落后的情况是大众最不想见到的。在一代又一代人的努力之下，创造性的提出了交通信号灯，这一发明的出现，既缓解了城市迫切发展的需求，又在一定程度上维系着整个城市交通的安全和人类的生命安全 。
传统的交通信号灯系统采用的是固定分配时间的方式，即通过事先调查得来的车流量数据来设置红绿灯的时间，但这种方式也只有在早期车流量小的情况下适用。随着交通工具的不断更新，特别是汽车的普及后，交通情况不再是一成不变，车流量受外界因素的影响较大，例如：节假日、上下班高峰期等等，此时传统的交通信号灯系统已经不能满足社会的需求，因此一种多时段、多方案的信号灯控制系统出现了，将替代现有的交通信号灯系统，接替它的位置，广泛的应用于生活。
交通灯有标志性的产品：车辆感应式信号灯。它诞生于美国，其工作方式是通过检测车流量反过来控制交通灯绿灯的时间，这样设计优点在于能够不浪费宝贵的交通资源，能够有效的解决车辆在交叉路口的拥堵情况，灵活性远远超过传统的定时控制方式。除了车辆感应式信号灯之外，各项技术被用于开发更加有效的车流量检测上，其中影响力较大的检测技术有：磁感应、波频、基于视频图像的检测技术等等，每个国家都根据实际国情，因地制宜的使用这些检测技术。
在历史的各个阶段，人们总会将新的技术应用于交通控制和管理系统上，从最早的手动到自动，分配时间从固定到自动，控制系统从无感应到有感应。发展交通灯控制系统的目的在于协调人类对于交通需求的增大和交通压力的日益繁重两者之间的矛盾，最大化的利用交通资源，避免不必要的交通拥堵和其他交通问题等。
交通不仅仅是城市发展的动脉，还关系着人们生活的方方面面，包括财产、生命安全等利益。智能交通灯控制系统在保障交通安全的基础上，也能够满足人们快节奏生活的需求，成为当今时代的一个重要标志。
1．3 国内外研究现状以及现状
1.3.1 国内外交通灯控制技术发展
红绿灯林立在国内各地的各个街口，已然成为司空见惯的事物，然而这项技术早在19世纪就已经出现了。
1858年，英国伦敦街头出现了用以指挥马车通行的红、蓝两种颜色的扳手式信号灯，这种信号灯是以燃煤气为发光源，是世界上最早的交通信号灯。1868年，伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，出现了世界上第一个煤气红绿灯，“停止”由红 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
色表示，“注意”由绿色表示，后因煤气灯的爆炸而导致警察受伤的事件，该煤气灯被取消。
随这第二次工业革命的进行，电气时代也随之而来。这一阶段红绿灯标志性的产物是：以电气能为驱动能的红绿灯，它的诞生地是美国，组由部分包括红、绿两种颜色，是利用圆形的投光镜为基础制作的，红色表示“停止”，绿灯表示“通行”。
经历了历史的变迁，交通灯的变化是巨大的：操作方式的转变，信号灯周期的可变性，车辆检测方式的出现，控制方式的巨变。1963年，加拿大多伦多市的基于IBM650型计算的集中协调感应控制信号系统，成为新一阶段信号灯的标志。表1.1展示了各个阶段的信号系统的典型特征。社会的进步势必影响交通信号灯的发展，对于未来它的发展，我们都抱着十足的信心，必将推动时代进步。
我国的交通灯控制系统起步较迟，第一个红绿灯出现在1928年上海的英租界，在中国，由于各种客观条件的限制，直到20世纪90年代初，我国相关学者才意识到智能交通系统的重要性，之后才开始接触智能交通系统，并成立了相关部门和制定了相关政策。就国内目前情况而言，我国一些中大型城市一边引进国外的智能交通系统，例如：上海、杭州、宁波等城市使用的是澳大利亚的SCATS系统，成都、大连、北京等城市使用的是英国的SCOOT系统 ，另一边也在开发适合我国基本国情的智能交通灯系统。
表1.1 交通信号灯发展状况
表2.1 交通灯状况及红绿灯状态
对象 状态① 状态② 状态③ 状态④
东西方向 禁止通行 等待变换 允许通行 等待变换
南北方向 允许通行 等待变换 禁止通行 等待变换
东西方向黄灯 0 0 0 1
东西方向绿灯 0 0 1 0
南北方形红灯 0 0 1 1
南北方向黄灯 1 0 0 0
南北方向绿灯 0 1 0 0
其中：0表示灯灭，1表示灯亮。
l 数据存储器（内部RAM）：它的作用是存放变化的数据。51子系列256个字节的内部RAM，但对于用户只提供前面128个字节进行使用，而专用寄存器则占用后面剩余的128个字节。
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