智能路口交通管理系统【字数：13273】
急剧增多的车辆对城市道路交通带来严峻挑战。利用短距无线通信技术，针对路口交通通信线路布线复杂与维护困难等问题，设计了一种基于短距无线通信的交通路口管理系统。路口分东西南北四个方向，每个方向由交通信号灯显示、行人检测、控制模块和短距无线通信组成。信号灯显示部分显示灯色与倒计时，在红灯时启动行人检测，运行期间利用无线通信实现联动互锁。系统预留多种接口可现场人工操作，远程接管。经实验模型验证，系统工作良好。
目录
1. 绪论 1
1.1 背景与意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本文的设计内容 4
2. 方案设计及原理 5
2.1 控制方案比较 5
2.2 系统结构 6
2.3 开发调试环境 7
3. 硬件设计 8
3.1 单片机最小系统 8
3.1.1 单片机主芯片 8
3.1.2 复位电路 9
3.1.3 时钟电路 9
3.1.4 启动电路 10
3.1.5 独立按键电路 10
3.2 信号灯显示模块 11
3.2.1 LED点阵 11
3.2.2 74HC595芯片 12
3.2.3 驱动电路 12
3.3 行人红灯越线警示模块 13
3.4 NRF24L01无线模块 15
3.5 GSM短信模块 16
3.6 电源模块 16
4. 软件设计 18
4.1 系统的总体流程 18
4.2 信号灯显示程序 19
4.3 行人越线警示程序 21
4.4 无线通信程序 22
4.5 GSM短信程序 24
5. 系统调试 25
5.1 硬件制作 25
5.1.1 问题与解决方法 25
5.2 功能调试 26
5.2.2 问题与解决方法 27
总结 28
参考文献 29
附录 30
致谢 37
1. 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
1.1 背景与意义
近年来社会经济发展飞速，随着经济的高速发展人民的生活也越来越丰富起来，汽车渐渐成为人们出行的主要交通工具。车辆的急剧增多对城市道路交通带来严峻挑战，堵车问题日益严重。
目前城市交通控流的主要手段是利用交通灯管理系统，但大多数交通灯的配时是固定的。随着城市道路的发展在某些路口容易出现南北向车流少绿灯时间长，东西向车流多绿灯时间短的现象对交通资源造成浪费。有时面对突发情况无法对突发情况进行有效处理，例如当警车、救护车、消防车在交通路口时交通灯管理系统无法对交通路口进行控制让紧急车辆可以快速通过；另一方面，近几年来所谓“中国式过马路”普遍出现在大众视野当中，行人过街闯红灯行为不仅威胁自身安全，同时也会对社会公共秩序造成危害，由此出现的惨剧也屡见不鲜。
因此，为实现交通路口车辆、行人通行的智能、高效管理，节约社会管理成本，交通灯管理系统的合理化和智能化显得尤为重要。
本课题根据以上情况设计一个智能交通路口控制平台，能够方便控制交通信号灯状态提高通行质量。
1.2 国内外研究现状
1868年在英国伦敦的街头第一个城市交通信号问世以来，交通控制系统的研究历史经过一百多年来的发展[1]，不同的发展时期为解决不同的交通问题发展了各种各样的城市交通控制系统。
1868年到1922年期间，交通灯控制方式还属于人工手动控制阶段。
1922年，在美国休斯敦的大街上出现第一台城市交通自动控制灯。
20世纪30年代，美国与英国出现了以车辆感应传感器为主的交通信号控制器——气动橡皮管式控制器。随后声波型、电磁型、红外以及视频型控制器逐步被研发使用。
1964年，在加拿大多伦多实现以计算机为控制端的信号灯，创建立了由IBM650型计算机为主控芯片的城市交通信号控制系统。
国内早在一部分中小型城市中应用了部分自主开发的城市信号灯管控系统，但在系统性能和国外其他同类系统相比仍有比较大的差距，在一些大城市使用的交通管控系统绝大多数为进口的SCOOT和SCATS系统[2]。
随着电子、通信、计算机技术的飞速发展和应用，智能化的交通路口控制系统如雨后春笋般一个接一个的冒出来。在国内，虽然智能交通系统研究起步较晚，但2007年来在北京、上海和广州等城市开始部署一些简单的智能交通系统[3]。
智能交通系统一般由路口车流量检测与统计模块、时钟模块、交通信号灯的控制模块三部分组成[4]。车流量检测与统计模块作为智能交通系统的信息输入部分，为智能交通信号控制提供实时数据，为智能交通信号控制提供控制方案[5]。
1. 车流量检测装置
当前对于道路车辆检测的方案主要有四种：视频检测、红外检测、地感线圈检测和超声波检测。
视频检测是利用摄像头分析输入的交通图像，识别过往车辆，并计算车辆数量，优点是安装和维护方便、工作稳定、识别率高，缺点是容易受到恶劣天气影响[6,7]。
红外检测是通过线性排列的红外光发射和接收来检测经过的车辆，安装方便、不易受到天气的影响，但同时具有价格昂贵，使用寿命可能因环境因素而受到影响[8]。
地感线圈检测是通过车辆的金属部件改变地感线圈的电感值来检测是否有车辆通过，这项技术计数准确、性能稳定、不会受到外界环境影响，但安装时需要破坏路面，工程量大、不易维护[9]。
超声波检测使用反射原理，通过计算超声波的发射和接收之间的时间差来确定车辆是否已经通过，该技术相较于其它技术而言安装方便、价格低廉、性能稳定、受天气影响小[1012]。
2. 交通信号灯控制
目录
1. 绪论 1
1.1 背景与意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本文的设计内容 4
2. 方案设计及原理 5
2.1 控制方案比较 5
2.2 系统结构 6
2.3 开发调试环境 7
3. 硬件设计 8
3.1 单片机最小系统 8
3.1.1 单片机主芯片 8
3.1.2 复位电路 9
3.1.3 时钟电路 9
3.1.4 启动电路 10
3.1.5 独立按键电路 10
3.2 信号灯显示模块 11
3.2.1 LED点阵 11
3.2.2 74HC595芯片 12
3.2.3 驱动电路 12
3.3 行人红灯越线警示模块 13
3.4 NRF24L01无线模块 15
3.5 GSM短信模块 16
3.6 电源模块 16
4. 软件设计 18
4.1 系统的总体流程 18
4.2 信号灯显示程序 19
4.3 行人越线警示程序 21
4.4 无线通信程序 22
4.5 GSM短信程序 24
5. 系统调试 25
5.1 硬件制作 25
5.1.1 问题与解决方法 25
5.2 功能调试 26
5.2.2 问题与解决方法 27
总结 28
参考文献 29
附录 30
致谢 37
1. 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
1.1 背景与意义
近年来社会经济发展飞速，随着经济的高速发展人民的生活也越来越丰富起来，汽车渐渐成为人们出行的主要交通工具。车辆的急剧增多对城市道路交通带来严峻挑战，堵车问题日益严重。
目前城市交通控流的主要手段是利用交通灯管理系统，但大多数交通灯的配时是固定的。随着城市道路的发展在某些路口容易出现南北向车流少绿灯时间长，东西向车流多绿灯时间短的现象对交通资源造成浪费。有时面对突发情况无法对突发情况进行有效处理，例如当警车、救护车、消防车在交通路口时交通灯管理系统无法对交通路口进行控制让紧急车辆可以快速通过；另一方面，近几年来所谓“中国式过马路”普遍出现在大众视野当中，行人过街闯红灯行为不仅威胁自身安全，同时也会对社会公共秩序造成危害，由此出现的惨剧也屡见不鲜。
因此，为实现交通路口车辆、行人通行的智能、高效管理，节约社会管理成本，交通灯管理系统的合理化和智能化显得尤为重要。
本课题根据以上情况设计一个智能交通路口控制平台，能够方便控制交通信号灯状态提高通行质量。
1.2 国内外研究现状
1868年在英国伦敦的街头第一个城市交通信号问世以来，交通控制系统的研究历史经过一百多年来的发展[1]，不同的发展时期为解决不同的交通问题发展了各种各样的城市交通控制系统。
1868年到1922年期间，交通灯控制方式还属于人工手动控制阶段。
1922年，在美国休斯敦的大街上出现第一台城市交通自动控制灯。
20世纪30年代，美国与英国出现了以车辆感应传感器为主的交通信号控制器——气动橡皮管式控制器。随后声波型、电磁型、红外以及视频型控制器逐步被研发使用。
1964年，在加拿大多伦多实现以计算机为控制端的信号灯，创建立了由IBM650型计算机为主控芯片的城市交通信号控制系统。
国内早在一部分中小型城市中应用了部分自主开发的城市信号灯管控系统，但在系统性能和国外其他同类系统相比仍有比较大的差距，在一些大城市使用的交通管控系统绝大多数为进口的SCOOT和SCATS系统[2]。
随着电子、通信、计算机技术的飞速发展和应用，智能化的交通路口控制系统如雨后春笋般一个接一个的冒出来。在国内，虽然智能交通系统研究起步较晚，但2007年来在北京、上海和广州等城市开始部署一些简单的智能交通系统[3]。
智能交通系统一般由路口车流量检测与统计模块、时钟模块、交通信号灯的控制模块三部分组成[4]。车流量检测与统计模块作为智能交通系统的信息输入部分，为智能交通信号控制提供实时数据，为智能交通信号控制提供控制方案[5]。
1. 车流量检测装置
当前对于道路车辆检测的方案主要有四种：视频检测、红外检测、地感线圈检测和超声波检测。
视频检测是利用摄像头分析输入的交通图像，识别过往车辆，并计算车辆数量，优点是安装和维护方便、工作稳定、识别率高，缺点是容易受到恶劣天气影响[6,7]。
红外检测是通过线性排列的红外光发射和接收来检测经过的车辆，安装方便、不易受到天气的影响，但同时具有价格昂贵，使用寿命可能因环境因素而受到影响[8]。
地感线圈检测是通过车辆的金属部件改变地感线圈的电感值来检测是否有车辆通过，这项技术计数准确、性能稳定、不会受到外界环境影响，但安装时需要破坏路面，工程量大、不易维护[9]。
超声波检测使用反射原理，通过计算超声波的发射和接收之间的时间差来确定车辆是否已经通过，该技术相较于其它技术而言安装方便、价格低廉、性能稳定、受天气影响小[1012]。
2. 交通信号灯控制
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