stm32的智能交通信号灯的设计与实现(附件)【字数：10862】
摘 要进入改革开放以来，我国的城市化水平不断提升，城市交通规模不断扩大，加大了城市交通管理的难度，特别是在早晚高峰期，往往主线压车可达三四百米，单纯依靠交警等人力资源对路况进行疏通缓解费时费力。交通灯是一种电气自动化道路交通指挥工具，在城市交通管理中发挥着重要作用。充分挖掘和发挥交通灯的交通控制功能，是实现城市交通系统高效畅通运转的关键。本文通过对J市道路通行现状的分析，设计开发了基于STM32单片机的智能交通信号灯系统。该系统能够检测路口实时通行状态，判断交通拥堵情况，自动调整交通信号灯计时时间，实现自动化调节路口通行能力的目的。该系统能够在一定程度上改善目前城市道路交通拥堵问题，缓解交通压力。
目 录
第1章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 2
1.3研究目的和意义 3
1.3.1研究目的 3
1.3.2研究意义 3
1.4研究的主要内容 4
第2章 智能交通信号灯系统分析 5
2.1智能交通信号灯的需求分析 5
2.2智能交通信号灯的性能分析 6
2.3智能交通信号灯硬件需求分析 6
2.3.1 MCU选择 6
2.3.2片外芯片选择 7
2.3.3传感器选择 8
2.3.4倒计时显示器选择 9
第3章 智能交通信号灯系统硬件设计 10
3.1智能交通信号灯系统架构 10
3.2交通灯定时模块 11
3.3光电传感器模块 11
3.4 系统供电电路模块 11
3.5 74HC595驱动模块 12
3.6 外部事件触发模块 12
第4章 智能交通信号灯系统软件设计 13
4.1智能交通灯程序流程图 13
4.2行人模式检测程序设计 14
4.3多路段联控模式检测程序设计 14
4.4交通拥堵模式检测程序设计 15
第5章 系统测试 17 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
5.1硬件电路测试 17
5.2系统功能测试 18
5.2.1行人模式测试 18
5.2.2级联模式测试 18
5.2.3堵车模式测试 19
结 论 20
参考文献 21
致 谢 22
绪论
1.1研究背景
随着科技的发展，中国GDP持续上升，城市化进程不断加快，人口总数持续增长，截至2018年末，中国大陆总人口近14亿，在城乡结构上看，城镇人口比重为59.58%，比2017年提高了1个百分点。伴随着人口的快速增长，人们的出行将越来越拥挤，同时私家车数量增长也会越来越快。交通管理局发布的信息显示，到2018年6月全国机动车总数达3.19亿辆。随之而来的交通拥堵问题不仅给社会经济和人民生活等方面带来了一定程度的衰退，同时也是阻碍城市发展的最大威胁。目前，我国城市交通主要有以下问题：
（1）车型种类复杂，且数量庞大
中国作为世界上第一大发展中国家，区域间经济发展非常不平衡，面向不同消费者以及不同人群的消费需求，市场给群众提供了各种车辆。而各类交通混行的结果，导致不同出行工具间不仅相互影响、相互冲突，而且使得人们出行困难、道路通行率低下。
（2）“中国式过马路”
社会上部分群众交通安全意识差、缺乏遵纪守法意识,当有人抱着侥幸心理在公共场合闯红灯，就会相继有人跟着跨出“不文明的第一步”，国家对于闯红灯类似行为，惩罚力度也不是很强，从而交通违纪现象比较普遍，时常成为道路交通拥堵的主要原因。
（3）城市道路布局
以济南为例，因地形原因，济南城区北依黄河、南靠千佛山，城市发展呈现出东西长条状的样子，随着近几年济南的高速发展，西客站的开发以及新东站的建立，更加强了东西向行车的强度，给城市交通带来了巨大的压力。
（4）交通灯设置不合理
城市道路建设发展迅速，造成多个路口重叠，每个路口都设置了交通灯，但对于行人交通信号灯的设置非常乱。在国内，很多直行路段中行人信号灯与直行信号灯是设定好的，常有机动车压车等红灯，而行人绿灯却未有行人通过。
随着国民收入水平不断提高，小汽车也走进了更多人的家庭，成为了人们出行的主要代步工具，城市道路通行压力也在增大。在这种背景下，老式的交通灯，已经无法满足当前车流量的合理调控，而人们的生活节奏也在不断加快，时间对人们的重要性愈发提高，行车中由于交通灯不合理而导致的堵车问题也成了影响人们身心健康的主要因素。因此，为有效的解决道理拥堵问题，提高城市道路通行利用率，本文从智能化交通出发，依靠光电传感器，致力于开发出基于STM32的智能交通信号灯系统。
1.2国内外研究现状
十字路口是一个城市交通路网控制的核心,通过对十字路口交通的有效管制可以提高整个城市路网的性能[1]。交通灯是城市活动的关键所在，而交通拥堵普遍发生在许多城市中各个路口，造成此现象的原因多种多样，给人们的生命和财产带来了严重的损失[2]。随着社会不断的进步和发展，交通灯控制系统逐渐推衍出其独有的体系。但是想要交通灯高效运行只能通过科技手段来实现，并建立在遵守交通规则的基础上[3]。
自二十一世纪以来，我国的城市化水平不断提升，交通路网规模不断扩大，在一定程度上加大了城市管理的难度。交通红绿灯在城市交通管理中发挥着重要作用，只有发挥交通红绿灯的实用价值，对路面交通进行精准控制，才能实现交通系统的正常运转。随着网络信息技术的不断发展，其与社会各个行业的融合更加紧密，智能化成为城市交通的发展趋势。在此背景下，以单机片为基础，进行智能交通红绿灯控制系统设计势在必行[4]。交通灯对人们的安全行车和车辆分流起着关键的作用，现有交通灯控制方案仍存在众多不足。目前城市道路上的交通灯时间都是设定好的，不管在任何时段，红绿灯都执行一个固定循环，只有部分交通灯能根据简单划分的时间段来调整红绿灯时间，但运行效果不是很理想[5]。老式交通灯最大的缺点就是在早晚行车高峰期和节假日交通系统仍无法达到理想要求，因此车辆的放行也得不到最佳的管理，在很多堵车情况下，特殊车辆也寸步难行。堵车问题严重影响了人们的生活节奏[6]。
目 录
第1章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 2
1.3研究目的和意义 3
1.3.1研究目的 3
1.3.2研究意义 3
1.4研究的主要内容 4
第2章 智能交通信号灯系统分析 5
2.1智能交通信号灯的需求分析 5
2.2智能交通信号灯的性能分析 6
2.3智能交通信号灯硬件需求分析 6
2.3.1 MCU选择 6
2.3.2片外芯片选择 7
2.3.3传感器选择 8
2.3.4倒计时显示器选择 9
第3章 智能交通信号灯系统硬件设计 10
3.1智能交通信号灯系统架构 10
3.2交通灯定时模块 11
3.3光电传感器模块 11
3.4 系统供电电路模块 11
3.5 74HC595驱动模块 12
3.6 外部事件触发模块 12
第4章 智能交通信号灯系统软件设计 13
4.1智能交通灯程序流程图 13
4.2行人模式检测程序设计 14
4.3多路段联控模式检测程序设计 14
4.4交通拥堵模式检测程序设计 15
第5章 系统测试 17 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
5.1硬件电路测试 17
5.2系统功能测试 18
5.2.1行人模式测试 18
5.2.2级联模式测试 18
5.2.3堵车模式测试 19
结 论 20
参考文献 21
致 谢 22
绪论
1.1研究背景
随着科技的发展，中国GDP持续上升，城市化进程不断加快，人口总数持续增长，截至2018年末，中国大陆总人口近14亿，在城乡结构上看，城镇人口比重为59.58%，比2017年提高了1个百分点。伴随着人口的快速增长，人们的出行将越来越拥挤，同时私家车数量增长也会越来越快。交通管理局发布的信息显示，到2018年6月全国机动车总数达3.19亿辆。随之而来的交通拥堵问题不仅给社会经济和人民生活等方面带来了一定程度的衰退，同时也是阻碍城市发展的最大威胁。目前，我国城市交通主要有以下问题：
（1）车型种类复杂，且数量庞大
中国作为世界上第一大发展中国家，区域间经济发展非常不平衡，面向不同消费者以及不同人群的消费需求，市场给群众提供了各种车辆。而各类交通混行的结果，导致不同出行工具间不仅相互影响、相互冲突，而且使得人们出行困难、道路通行率低下。
（2）“中国式过马路”
社会上部分群众交通安全意识差、缺乏遵纪守法意识,当有人抱着侥幸心理在公共场合闯红灯，就会相继有人跟着跨出“不文明的第一步”，国家对于闯红灯类似行为，惩罚力度也不是很强，从而交通违纪现象比较普遍，时常成为道路交通拥堵的主要原因。
（3）城市道路布局
以济南为例，因地形原因，济南城区北依黄河、南靠千佛山，城市发展呈现出东西长条状的样子，随着近几年济南的高速发展，西客站的开发以及新东站的建立，更加强了东西向行车的强度，给城市交通带来了巨大的压力。
（4）交通灯设置不合理
城市道路建设发展迅速，造成多个路口重叠，每个路口都设置了交通灯，但对于行人交通信号灯的设置非常乱。在国内，很多直行路段中行人信号灯与直行信号灯是设定好的，常有机动车压车等红灯，而行人绿灯却未有行人通过。
随着国民收入水平不断提高，小汽车也走进了更多人的家庭，成为了人们出行的主要代步工具，城市道路通行压力也在增大。在这种背景下，老式的交通灯，已经无法满足当前车流量的合理调控，而人们的生活节奏也在不断加快，时间对人们的重要性愈发提高，行车中由于交通灯不合理而导致的堵车问题也成了影响人们身心健康的主要因素。因此，为有效的解决道理拥堵问题，提高城市道路通行利用率，本文从智能化交通出发，依靠光电传感器，致力于开发出基于STM32的智能交通信号灯系统。
1.2国内外研究现状
十字路口是一个城市交通路网控制的核心,通过对十字路口交通的有效管制可以提高整个城市路网的性能[1]。交通灯是城市活动的关键所在，而交通拥堵普遍发生在许多城市中各个路口，造成此现象的原因多种多样，给人们的生命和财产带来了严重的损失[2]。随着社会不断的进步和发展，交通灯控制系统逐渐推衍出其独有的体系。但是想要交通灯高效运行只能通过科技手段来实现，并建立在遵守交通规则的基础上[3]。
自二十一世纪以来，我国的城市化水平不断提升，交通路网规模不断扩大，在一定程度上加大了城市管理的难度。交通红绿灯在城市交通管理中发挥着重要作用，只有发挥交通红绿灯的实用价值，对路面交通进行精准控制，才能实现交通系统的正常运转。随着网络信息技术的不断发展，其与社会各个行业的融合更加紧密，智能化成为城市交通的发展趋势。在此背景下，以单机片为基础，进行智能交通红绿灯控制系统设计势在必行[4]。交通灯对人们的安全行车和车辆分流起着关键的作用，现有交通灯控制方案仍存在众多不足。目前城市道路上的交通灯时间都是设定好的，不管在任何时段，红绿灯都执行一个固定循环，只有部分交通灯能根据简单划分的时间段来调整红绿灯时间，但运行效果不是很理想[5]。老式交通灯最大的缺点就是在早晚行车高峰期和节假日交通系统仍无法达到理想要求，因此车辆的放行也得不到最佳的管理，在很多堵车情况下，特殊车辆也寸步难行。堵车问题严重影响了人们的生活节奏[6]。
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