单片机的智能交通信号灯系统软件设计(附件)
为了解决交通路口通行效率低下的问题，基于STC89C52单片机，设计了一种通过和相邻路口通信获取相应区域内的整体车流信息，进而智能调控本地路口通信情况的智能交通信号控制系统。根据功能要求，该系统硬件由以下四个基本模块构成主控系统、车流量检测模块、数据通信模块、键盘与显示模块组成的输入输出模块。相应的软件部分由主程序、车流量检测程序、通信传输程序组成。具体地，该系统除可实现普通交通信号灯功能外，根据相邻路口车流量信息，智能控制本地路口下一周期的通行时间，以更为有效地利用道路的通行能力，提高交通控制的有效性。此外，该系统还可设置夜间通行模式、紧急通行模式、单项通行模式，能应对所有路口通行情况，具有通讯功能可以和下一个交通灯信号灯连接，实现交通灯智能组网。结果表明，该设计相比于传统交通信号灯，在控制车流量，缓解交通压力上有显著效果。关键词 智能交通灯，交通流量检测，车流控制，单片机应用系统，软件设计
目 录
1 引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 研究意义 2
1.3 研究现状 2
1.4 研究重难点 4
1.5 论文结构 4
2 智能交通信号灯的需求分析 5
2.1 功能需求 5
2.2 其他需求 7
3 系统设计 7
3.1 设计要求 7
3.2 整体方案设计 9
3.3 单片机的选择 10
3.4 光电开关的选择 10
4 软件部分 11
4.1 程序主体设计流程 11
4.2 子程序模块设计 12
4.2.1红绿灯时间调整 12
4.2.2车流量检测模块 14
4.2.3按键扫描模块 15
5 软件系统调试 16
5.1 按键调试 16
5.2 车流量检测调试 18
5.3 正常通行调试 19
5.4 其他部分调试 20
结 论 23
致 谢 24
参考文献 25
1 引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
随着科技的飞速发展，日常生活越来越多的被要求与智能相结合，自动驾驶技术的出现，智能家居的普及，无一不体现了智能与我们生活的密切联系以及未来生活智能化发展的趋势。在家居生活呈现出智能化的一面的同时，各行各业也在向着智能化发展甚至是一些很古老的传统行业，交通信号灯已经有了一百五十余年的历史，在这一百多年的发展过程中，信号灯的形状、颜色和功能也几经更改和完善。以内燃机作为驱动的现代汽车是第二次工业革命最伟大的发明之一，伴随着时代的发展，各式各样的汽车相继出现，逐渐走进家家户户。然而，交通路线的发展或限制于的老城区不具备前瞻性，或限制于新城区配套基建的滞后性，城市道路并不能完全容纳大量涌入的机动车和人流，在基建不能迅速到位的情况下，如何合理的分配已有的道路和有效的控制流量显得尤为重要。在这样的大背景之下，具有车流量管理兼具已有资源合理分配功能的智能交通信号灯便应运而生。
普通的交通信号灯只能单纯的定时进行红绿灯的切换，不具备根据车流量自主改变单项红绿灯通行时间，从而达到交通资源智能合理分配的功能。智能交通信号灯是集成红外车流量检测、相邻路口通信、智能调节放行时间等功能于一身的综合智能系统。
对于智能交通信号灯来说，最基础的功能是保证路口的有序通行，维持交通秩序。本设计是以52单片机为核心，由通信模块、车流量检测模块、放行时间控制模块、主控系统和电源模块等模块组成。
1.1 课题背景
交通灯的出现已经有了一百多年的历史，在这一百多年的发展历程中，交通信号灯的形态、颜色也几经改变，黄灯的添加，对行人的优化，由手动控制到机械自动化，到电子显示的进化，交通灯的功能也渐渐趋于完善。然而，随着社会的发展，人们生活水平的提高，汽车的保有量越来越高，机动车几乎走进了家家户户，国家统计局公布的数据显示：2016年我国民用汽车拥有量为18574.54万辆，其中私人汽车拥有量为16330.22万辆，当年新注册2566.54万辆，同比增长量为14%，并且呈现出持续增长的趋势。虽然传统交通灯已经在不断地完善，不断地使设计更加合理，但在我国庞大的汽车拥有量基数和剧增的新注册量的情形下，传统的交通信号灯并不能满足复杂的交通情况下应用。高速公路的接入，城市高架的普及，地下隧道的普及形成了地面、地上、地下错综复杂的交通网络，道路相交已经不仅仅是简单的十字相交，更多的五路相交、六路相交出现在了城市路网中。在这样的情况下，传统交通灯就算实现最普通的交通指引功能都已经显得捉襟见肘，更不用说进行交通路网资源的合理分配，缓解交通拥挤和交通路网压力了。所以在这样的背景下，我们进行了基于单片机的智能交通信号灯的研究。
智能交通灯的出现也已经有些年头了，在面对日益复杂的交通状况和日益严重的拥挤情况，越来越多的国家和地区意识到了智能交通灯在缓解交通压力，合理分配交通资源方面的积极意义和作用。在欧洲等发达国家，智能交通灯在智能出行中也扮演了重要的角色；在我国，许多城市也致力于智慧出行的研究，绿波带的出现，全程无红灯的城市快速公交设计，无一不发挥着智能交通信号灯在现代城市交通中的积极作用。虽然在我国，智能交通信号灯还处于起步阶段，但这几年的应用过程和发展情形看来，不久的将来，智能交通信号灯的应用将会越来越广泛，功能也将更加完善。
1.2 研究意义
在科技飞速发展的今天，人们对于生活质量的要求越来越高，然而拥挤的交通状况很大程度的制约了人们对生活质量的追求。日常出行的经验告诉我们，交叉路口的通行效率越来越低下，繁华的城市中心地带，我们本该享受更多的科技进步给我们带来的便捷，但大量车辆的涌入，使得越繁华地区的通行效率越低下。在无法改变已有的道路基数和不能大幅限制通行车辆数的大背景下，如何合理、高效得分配已有的道路资源，有着重大意义和价值。所以，为了满足人们对交通出行的要求，对本课题进行研究，在此基础上，我们将设计题目拟定为“基于单片机的智能交通信号灯系统——软件设计”，以满足现代交通系统中智慧出行的要求。智能交通信号灯的重点是智能，在传统交通信号灯的基础上，加入车流量检测模块，根据检测到的车流量，辅以合理的算法，智能分配放行时间，减少因分配不合理导致的资源浪费，缩短交叉路口的平均通行时间，从而达到提高出行效率的目的。
目 录
1 引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 研究意义 2
1.3 研究现状 2
1.4 研究重难点 4
1.5 论文结构 4
2 智能交通信号灯的需求分析 5
2.1 功能需求 5
2.2 其他需求 7
3 系统设计 7
3.1 设计要求 7
3.2 整体方案设计 9
3.3 单片机的选择 10
3.4 光电开关的选择 10
4 软件部分 11
4.1 程序主体设计流程 11
4.2 子程序模块设计 12
4.2.1红绿灯时间调整 12
4.2.2车流量检测模块 14
4.2.3按键扫描模块 15
5 软件系统调试 16
5.1 按键调试 16
5.2 车流量检测调试 18
5.3 正常通行调试 19
5.4 其他部分调试 20
结 论 23
致 谢 24
参考文献 25
1 引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
随着科技的飞速发展，日常生活越来越多的被要求与智能相结合，自动驾驶技术的出现，智能家居的普及，无一不体现了智能与我们生活的密切联系以及未来生活智能化发展的趋势。在家居生活呈现出智能化的一面的同时，各行各业也在向着智能化发展甚至是一些很古老的传统行业，交通信号灯已经有了一百五十余年的历史，在这一百多年的发展过程中，信号灯的形状、颜色和功能也几经更改和完善。以内燃机作为驱动的现代汽车是第二次工业革命最伟大的发明之一，伴随着时代的发展，各式各样的汽车相继出现，逐渐走进家家户户。然而，交通路线的发展或限制于的老城区不具备前瞻性，或限制于新城区配套基建的滞后性，城市道路并不能完全容纳大量涌入的机动车和人流，在基建不能迅速到位的情况下，如何合理的分配已有的道路和有效的控制流量显得尤为重要。在这样的大背景之下，具有车流量管理兼具已有资源合理分配功能的智能交通信号灯便应运而生。
普通的交通信号灯只能单纯的定时进行红绿灯的切换，不具备根据车流量自主改变单项红绿灯通行时间，从而达到交通资源智能合理分配的功能。智能交通信号灯是集成红外车流量检测、相邻路口通信、智能调节放行时间等功能于一身的综合智能系统。
对于智能交通信号灯来说，最基础的功能是保证路口的有序通行，维持交通秩序。本设计是以52单片机为核心，由通信模块、车流量检测模块、放行时间控制模块、主控系统和电源模块等模块组成。
1.1 课题背景
交通灯的出现已经有了一百多年的历史，在这一百多年的发展历程中，交通信号灯的形态、颜色也几经改变，黄灯的添加，对行人的优化，由手动控制到机械自动化，到电子显示的进化，交通灯的功能也渐渐趋于完善。然而，随着社会的发展，人们生活水平的提高，汽车的保有量越来越高，机动车几乎走进了家家户户，国家统计局公布的数据显示：2016年我国民用汽车拥有量为18574.54万辆，其中私人汽车拥有量为16330.22万辆，当年新注册2566.54万辆，同比增长量为14%，并且呈现出持续增长的趋势。虽然传统交通灯已经在不断地完善，不断地使设计更加合理，但在我国庞大的汽车拥有量基数和剧增的新注册量的情形下，传统的交通信号灯并不能满足复杂的交通情况下应用。高速公路的接入，城市高架的普及，地下隧道的普及形成了地面、地上、地下错综复杂的交通网络，道路相交已经不仅仅是简单的十字相交，更多的五路相交、六路相交出现在了城市路网中。在这样的情况下，传统交通灯就算实现最普通的交通指引功能都已经显得捉襟见肘，更不用说进行交通路网资源的合理分配，缓解交通拥挤和交通路网压力了。所以在这样的背景下，我们进行了基于单片机的智能交通信号灯的研究。
智能交通灯的出现也已经有些年头了，在面对日益复杂的交通状况和日益严重的拥挤情况，越来越多的国家和地区意识到了智能交通灯在缓解交通压力，合理分配交通资源方面的积极意义和作用。在欧洲等发达国家，智能交通灯在智能出行中也扮演了重要的角色；在我国，许多城市也致力于智慧出行的研究，绿波带的出现，全程无红灯的城市快速公交设计，无一不发挥着智能交通信号灯在现代城市交通中的积极作用。虽然在我国，智能交通信号灯还处于起步阶段，但这几年的应用过程和发展情形看来，不久的将来，智能交通信号灯的应用将会越来越广泛，功能也将更加完善。
1.2 研究意义
在科技飞速发展的今天，人们对于生活质量的要求越来越高，然而拥挤的交通状况很大程度的制约了人们对生活质量的追求。日常出行的经验告诉我们，交叉路口的通行效率越来越低下，繁华的城市中心地带，我们本该享受更多的科技进步给我们带来的便捷，但大量车辆的涌入，使得越繁华地区的通行效率越低下。在无法改变已有的道路基数和不能大幅限制通行车辆数的大背景下，如何合理、高效得分配已有的道路资源，有着重大意义和价值。所以，为了满足人们对交通出行的要求，对本课题进行研究，在此基础上，我们将设计题目拟定为“基于单片机的智能交通信号灯系统——软件设计”，以满足现代交通系统中智慧出行的要求。智能交通信号灯的重点是智能，在传统交通信号灯的基础上，加入车流量检测模块，根据检测到的车流量，辅以合理的算法，智能分配放行时间，减少因分配不合理导致的资源浪费，缩短交叉路口的平均通行时间，从而达到提高出行效率的目的。
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