智能交通信号灯控制系统的设计【字数：12419】
摘 要目前，随着经济快速发展、科技的不断进步，各家各户都拥有一辆或者是多辆汽。随着汽车保有量的增加，随之而来的便是拥堵不堪的道路交。其主要发生在城市中的十字路口。为了解决这一类问题，智能交通控制系统诞生了，通过对信号灯的智能控制来引导十字路口的车辆缓解交通堵塞。本次设计了一款基于STC89C52单片机的智能交通信号灯控制系统。此系统主要由单片机最小系统、LED灯显示模块、数码管显示模块、按键输入模块等组成。单片机控制LED灯和数码管的显示作为交通灯与倒计时器，并且可以通过按键来调整通行的时间、进入紧急停车模式和夜间模式。还能够借助红外检测器检测道路上的车流量，以此智能的调整主次车道的通行与等待时间。此系统容易操作，制作起来比较简单，且性能稳定，具有一定的实用性。
目 录
1. 绪论 1
1.1 目的和意义 1
1.2 国内外发展 1
1.3 本文所研究的主要内容 2
2. 方案介绍 4
2.1 设计原理 4
2.2 确定方案 5
2.3 分析问题 5
3.3 硬件设计 8
3.1 单片机及各引脚的介绍 8
3.2 系统总电路的组成 9
3.3 最小系统模块 10
3.4 电源模块 11
3.5 LED及数码管的显示 12
3.6 按键输入模块 13
3.7 驱动电路模块 15
3.8 红外线接收器 16
4. 软件设计 17
4.1 主程序 17
4.2 功能子程序 18
4.3 中断程序 18
4.4 Proteus的仿真图 18
5. 系统的调试 20
5.1 LED及数码管显示电路的调试 20
5.2 电路的调试 20
5.3 部分功能的测试 20
6. 结论 22
参考文献 23
附录 25
致谢 37
绪论
现今社会，伴随着科技和社会经济不断地发展，汽车在人们的生活中得到了普及[1]。随着汽车保有量 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
的增加，引发了一系列的交通问题。如在交通信号不完善的十字路口发生交通堵塞，随着时间的增加而导致环境污染的问题，同时也会使人们浪费一些时间在等待疏通的过程中[2]。交通拥堵这一关键问题，几乎是所有国家最为关注的一个问题。为了能够缓解交通堵塞的问题，市政府有时更倾向于修建道路、桥梁等，但这些解决方案实施起来太过耗时，且成本较高，有时可能无法进行修建[3]。因此，本设计借助单片机来设计智能控制系统，通过此系统进而达到缓解交通压力、有序地疏导车辆与人流[4]。
目的和意义
本文主要讲述的是以单片机为基础来设计的一个交通信号灯的智能控制系统，通过智能检测路口的车流情况对交通信号灯进行相应的时间延迟，达到缓解交通压力的目的。同时在自动控制时间变化这一功能外，遇到某些紧急情况时，对交通信号灯进行手动的变换，可以保证特殊车辆的快速通过。
随着人们生活质量的提高，汽车在多数家庭中已经是必不可少的一样东西，但同时也导致了在交通信号控制还不完善的路口经常会发生堵塞事故[5]。因此设计一款简便的单片机智能控制系统，通过红外线检测，了解车流量后实施对交通信号时间智能控制，对于发生拥堵情况的路口发挥重要的疏导作用，起到改善拥堵状况，提高车辆的通行效率，缓解道路压力的效果。
总体而言，单片机作为微控制器，其在电子控制系统中的运用范围很广，根据其优点在交通信号灯控制系统这一方面可以得到充分的运用，智能控制道路交通，科学且有效地指挥交通，智能控制系统实时地改变通行时间对于路口交通状况的管理更具人性化。借此设计出适合我国实际道路交通的智能交通信号灯控制系统具有非常大的重要性[6]。
国内外发展
现今，交通信号灯已经成为了道路交通当中管理秩序必不可少的一项。最早的智能化交通系统于60年代末的美国开始着手研究，期间中断过，后通过驾驶员寻路系统的成功进行了IVHS的研究，1991年成立智能交通系统协会，进而帮助推进了智能交通的研究。1994年美国将IVHS改为ITS，不再局限于车辆与道路，转向所有交通工具以及与交通有关的智能化系统[7]。ITS在日本的发展时间也不短，开始于70年代，期间通过实验测试动态路径诱导系统，之后经过不断的测试，相继完成了许多智能化交通系统，并在1994年1月成立道路交通车帘智能化推进协会，从而促使ITS的发展。同时在英国，通过运输与道路研究所的长期研究，最终成功的制作出了第一代的SCOOT系统，此系统可以通过检测传感器对交通状态参数进行实时的监控与测量，经过参数优化后，通过控制器周期性地对每个信号灯倒计时时间进行调整，从而缓解交通压力，减少车辆的平均等待时间。上世纪的70年代末，一个交通控制系统SCATS在澳大利亚率先开发且成功地投入到日常的交通控制中，其根据车流量和饱和度等数据对绿信比、相位差以及信号周期进行一定程度的优化，但也存在着一些不足之处，此系统只能从许多的控制方案中选择一项最优的方案来进行优化控制，缺少周详的数学模型，并且系统内能够储存的方案数量也有限制。
在我国，对于智能交通信号灯控制系统的研究起点较晚，主要通过将国外先进的控制系统引入国内，并根据国内的实际情况对系统参数进行修改，从而研制出符合我国城市道路交通的控制系统。早期在北京就引用过SCOOT系统中的一款路口控制器。借助国外的技术，研制符合我国道路交通管理的系统，其中第一个成功的案例就是在南京的交通控制系统，其采用的是分布式的递阶控制结构，对道路交通状况进行智能控制，但同时也存在着不足之处，例如智能控制系统还不够完善、不能够兼顾车道放行的效率等。
同时在大多数城市道路的路口及交叉路口所使用的红绿灯虽然是属于自动变换的，但却能发现每次信号灯交替变换的时间间隔是固定的，然而这种定时式类型的交通信号灯在实际的运用过程中并不能满足一定的要求。比如东西与南北方向上的车辆流量在某一个时间段可能会有较大的差距，此时信号灯转换的时间若依旧是固定的话，会导致车流量多的方向行驶时间不足，流量少的方向行驶时间却有剩余，这就出现了一个方向上发生交通拥堵的现象，与这种情况的发生相比，不如人为疏导交通来的便捷。因此设计能根据道路车流量而对信号灯持续时间进行智能控制的系统，以大大提高通行效率是非常重要的。
目 录
1. 绪论 1
1.1 目的和意义 1
1.2 国内外发展 1
1.3 本文所研究的主要内容 2
2. 方案介绍 4
2.1 设计原理 4
2.2 确定方案 5
2.3 分析问题 5
3.3 硬件设计 8
3.1 单片机及各引脚的介绍 8
3.2 系统总电路的组成 9
3.3 最小系统模块 10
3.4 电源模块 11
3.5 LED及数码管的显示 12
3.6 按键输入模块 13
3.7 驱动电路模块 15
3.8 红外线接收器 16
4. 软件设计 17
4.1 主程序 17
4.2 功能子程序 18
4.3 中断程序 18
4.4 Proteus的仿真图 18
5. 系统的调试 20
5.1 LED及数码管显示电路的调试 20
5.2 电路的调试 20
5.3 部分功能的测试 20
6. 结论 22
参考文献 23
附录 25
致谢 37
绪论
现今社会，伴随着科技和社会经济不断地发展，汽车在人们的生活中得到了普及[1]。随着汽车保有量 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
的增加，引发了一系列的交通问题。如在交通信号不完善的十字路口发生交通堵塞，随着时间的增加而导致环境污染的问题，同时也会使人们浪费一些时间在等待疏通的过程中[2]。交通拥堵这一关键问题，几乎是所有国家最为关注的一个问题。为了能够缓解交通堵塞的问题，市政府有时更倾向于修建道路、桥梁等，但这些解决方案实施起来太过耗时，且成本较高，有时可能无法进行修建[3]。因此，本设计借助单片机来设计智能控制系统，通过此系统进而达到缓解交通压力、有序地疏导车辆与人流[4]。
目的和意义
本文主要讲述的是以单片机为基础来设计的一个交通信号灯的智能控制系统，通过智能检测路口的车流情况对交通信号灯进行相应的时间延迟，达到缓解交通压力的目的。同时在自动控制时间变化这一功能外，遇到某些紧急情况时，对交通信号灯进行手动的变换，可以保证特殊车辆的快速通过。
随着人们生活质量的提高，汽车在多数家庭中已经是必不可少的一样东西，但同时也导致了在交通信号控制还不完善的路口经常会发生堵塞事故[5]。因此设计一款简便的单片机智能控制系统，通过红外线检测，了解车流量后实施对交通信号时间智能控制，对于发生拥堵情况的路口发挥重要的疏导作用，起到改善拥堵状况，提高车辆的通行效率，缓解道路压力的效果。
总体而言，单片机作为微控制器，其在电子控制系统中的运用范围很广，根据其优点在交通信号灯控制系统这一方面可以得到充分的运用，智能控制道路交通，科学且有效地指挥交通，智能控制系统实时地改变通行时间对于路口交通状况的管理更具人性化。借此设计出适合我国实际道路交通的智能交通信号灯控制系统具有非常大的重要性[6]。
国内外发展
现今，交通信号灯已经成为了道路交通当中管理秩序必不可少的一项。最早的智能化交通系统于60年代末的美国开始着手研究，期间中断过，后通过驾驶员寻路系统的成功进行了IVHS的研究，1991年成立智能交通系统协会，进而帮助推进了智能交通的研究。1994年美国将IVHS改为ITS，不再局限于车辆与道路，转向所有交通工具以及与交通有关的智能化系统[7]。ITS在日本的发展时间也不短，开始于70年代，期间通过实验测试动态路径诱导系统，之后经过不断的测试，相继完成了许多智能化交通系统，并在1994年1月成立道路交通车帘智能化推进协会，从而促使ITS的发展。同时在英国，通过运输与道路研究所的长期研究，最终成功的制作出了第一代的SCOOT系统，此系统可以通过检测传感器对交通状态参数进行实时的监控与测量，经过参数优化后，通过控制器周期性地对每个信号灯倒计时时间进行调整，从而缓解交通压力，减少车辆的平均等待时间。上世纪的70年代末，一个交通控制系统SCATS在澳大利亚率先开发且成功地投入到日常的交通控制中，其根据车流量和饱和度等数据对绿信比、相位差以及信号周期进行一定程度的优化，但也存在着一些不足之处，此系统只能从许多的控制方案中选择一项最优的方案来进行优化控制，缺少周详的数学模型，并且系统内能够储存的方案数量也有限制。
在我国，对于智能交通信号灯控制系统的研究起点较晚，主要通过将国外先进的控制系统引入国内，并根据国内的实际情况对系统参数进行修改，从而研制出符合我国城市道路交通的控制系统。早期在北京就引用过SCOOT系统中的一款路口控制器。借助国外的技术，研制符合我国道路交通管理的系统，其中第一个成功的案例就是在南京的交通控制系统，其采用的是分布式的递阶控制结构，对道路交通状况进行智能控制，但同时也存在着不足之处，例如智能控制系统还不够完善、不能够兼顾车道放行的效率等。
同时在大多数城市道路的路口及交叉路口所使用的红绿灯虽然是属于自动变换的，但却能发现每次信号灯交替变换的时间间隔是固定的，然而这种定时式类型的交通信号灯在实际的运用过程中并不能满足一定的要求。比如东西与南北方向上的车辆流量在某一个时间段可能会有较大的差距，此时信号灯转换的时间若依旧是固定的话，会导致车流量多的方向行驶时间不足，流量少的方向行驶时间却有剩余，这就出现了一个方向上发生交通拥堵的现象，与这种情况的发生相比，不如人为疏导交通来的便捷。因此设计能根据道路车流量而对信号灯持续时间进行智能控制的系统，以大大提高通行效率是非常重要的。
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