单片机的智能斑马线系统的设计【字数：13078】
近年来我国的城市化和国民经济建设不断发展，交通系统的智能化发展已迫在眉睫。又随着低碳的推广和地铁等公共交通的建设，城市道路上出现了行人数量越来越多的趋势，日益增长的行人已经成为了城市交通的重要一环。本设计在交叉路口上增加了斑马线的宽度实时调节和斑马线的警示等功能，进一步合理分配交通资源，有效完善了交叉路口交通拥堵问题。本次设计的智能斑马线系统，包括热成像检测等待人数模块、超声波统计等待车辆数模块、斑马线宽窄自动调节系统和红绿灯时长实时调整系统，通过传感器收集外部信息和单片机解析反馈下达指令，驱动相应执行元件完成工作实现要求功能。本次设计在软件中使用了C语言进行编程，为实现每一个功能进行了独立的编程，之后再汇总，再对模型实物进行调试，最终制成可以实现预期目标的智能斑马线系统。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 设计介绍 2
1.2.1 作品设计 2
1.2.2 设计目的 2
1.2.3 创新点 2
1.2.4 设计适用范围 2
1.2.5 设计技术特点 2
1.3 论文主要内容 3
2 设计任务与模块的选用 4
2.1 设计的主要内容要求 4
2.2 各模块的分析与选择 4
2.2.1 车流检测单元方案比较与选择 4
2.2.2斑马线显示单元方案比较与选择 5
2.2.3 人数检测单元方案比较与选择 6
2.2.4 主控制模块单元方案比较与选择 6
2.3 各电子元件以及模块部件的选择及特性 6
2.4 本章小结 8
3 系统硬件电路的设计与实现 9
3.1单片机电路 9
3.2 人数检测电路设计 10
3.3车流检测电路设计 10
3.4斑马线电路设计 11
3.5热成像图像显示模块电路设计 13
3.6 本章小结 14
4 系统软件设计与实现 16
4.1 主控制程序设计 16
4.2 车流检测程序流程图 17
4.3 人数检测程序 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
流程图 18
4.4 热成像图像显示程序流程图 19
4.5斑马线显示及控制程序流程图 20
4.6红绿灯系统程序流程图 21
4.7 本章小结 22
5 各元器件的驱动方法 23
5.1 GYMCU90640非接触红外点阵测温传感器 23
5.2 HCSR04超声波测距模块 27
5.3 本章小结 29
6 系统调试 30
6.1 软件调试 30
6.2 硬件调试 30
6.2.1人数检测模块调试 30
6.2.2 电源模块调试 31
6.2.3斑马线显示模块调试 31
6.3 本章小结 31
结 论 32
参考文献 33
附录1：主程序 34
附录2：模块调试图 38
致谢 39
1 绪论
1.1 课题研究的背景
随着这些年我国的城市化和国民经济建设的进行，城市迅速发展，市民的文化娱乐生活也变得日益丰富，城市居民开始选择走出家门进行多种多样的文化娱乐活动，又随着低碳的推广和地铁等公共交通的建设，城市道路上出现了行人数量越来越多的趋势，日益增长的行人已经成为了城市交通的重要一环。
重庆渝中区中山四路在大量在斑马线上发生的机动车与行人的交通事故下推出并使用了一种通过感应远处驶来的车辆来语音提醒行人和通过亮灯来警示车辆的起安全警示作用的智能斑马线，说明了现在行人在智能交通系统中的地位越来越高[1]。
杭州市文明行路行动在媒体上曝光了一系列的行人闯红灯的问题，起到了很好的警示行人文明过马路的效果，但是这也反映出了另一个方面的问题：智能红绿灯路口系统的软硬件并不完善，有不少人反应在某些路口绿灯过短或红灯过长导致行人不闯红灯都难。可见闯红灯的现象不完全是行人的素质问题，交通信号系统的红灯时长如果超过了行人的忍耐范围或是绿灯时长低于行人舒适地通过道路所需要的时间就会导致这种现象的发生。有研究表明当行人在红绿灯路口等待超过了90秒，信号灯的约束作用就会大大降低[4]。
有大量对于行人密度和行走速度的研究表明当人群密度小于4人/m2时，行人移动较为舒适，基本和正常在空旷时的步行速度相同，当超过这个值直至达到7人/ m2时步行速度明显降低[7]。
由此可见现有的有关交叉路口交通资源的分配仅限于红绿灯时长的控制、闯红灯警示系统、斑马线警示系统等，不够完善，需要一种可以同时依据车流、人流动态调控的智能斑马线智能红绿灯一体化的系统。
1.2 设计介绍
1.2.1 作品设计
基于ITS的自适应交叉路口包括热成像检测等待人数模块、超声波统计等待车辆数模块、斑马线宽窄自动调节系统、行人闯红灯警示系统和红绿灯时长实时调整系统。
1.2.2 设计目的
随着我国经济的不断进步，我国城市居民的生活质量得到提高的同时也出现了越来越多的私家车。造成了城市交通拥堵的问题，阻碍了城市的发展，为解决交叉路口红绿灯持续时间固定设置造成的交通资源浪费问题和有过多行人过马路时固定的斑马线宽度造成行人过马路时间大大延长问题，进一步合理分配交通资源，提高人员、车辆通过交叉路口的安全性进行了本次设计。
1.2.3 创新点
在现有的交叉路口通过改变红绿灯的时间来协调各向通行时间从而减少人、车通行时间的基础上，增加了斑马线的宽度实时调节和斑马线的警示等功能，进一步合理分配交通资源，有效解决交叉路口交通拥堵问题。
1.2.4 设计适用范围
本设计是一种对传统智能交通红绿灯系统和传统斑马线的一种改进和扩展，它能适用于大多数红绿灯十字路口以及斑马线道路。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 设计介绍 2
1.2.1 作品设计 2
1.2.2 设计目的 2
1.2.3 创新点 2
1.2.4 设计适用范围 2
1.2.5 设计技术特点 2
1.3 论文主要内容 3
2 设计任务与模块的选用 4
2.1 设计的主要内容要求 4
2.2 各模块的分析与选择 4
2.2.1 车流检测单元方案比较与选择 4
2.2.2斑马线显示单元方案比较与选择 5
2.2.3 人数检测单元方案比较与选择 6
2.2.4 主控制模块单元方案比较与选择 6
2.3 各电子元件以及模块部件的选择及特性 6
2.4 本章小结 8
3 系统硬件电路的设计与实现 9
3.1单片机电路 9
3.2 人数检测电路设计 10
3.3车流检测电路设计 10
3.4斑马线电路设计 11
3.5热成像图像显示模块电路设计 13
3.6 本章小结 14
4 系统软件设计与实现 16
4.1 主控制程序设计 16
4.2 车流检测程序流程图 17
4.3 人数检测程序 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
流程图 18
4.4 热成像图像显示程序流程图 19
4.5斑马线显示及控制程序流程图 20
4.6红绿灯系统程序流程图 21
4.7 本章小结 22
5 各元器件的驱动方法 23
5.1 GYMCU90640非接触红外点阵测温传感器 23
5.2 HCSR04超声波测距模块 27
5.3 本章小结 29
6 系统调试 30
6.1 软件调试 30
6.2 硬件调试 30
6.2.1人数检测模块调试 30
6.2.2 电源模块调试 31
6.2.3斑马线显示模块调试 31
6.3 本章小结 31
结 论 32
参考文献 33
附录1：主程序 34
附录2：模块调试图 38
致谢 39
1 绪论
1.1 课题研究的背景
随着这些年我国的城市化和国民经济建设的进行，城市迅速发展，市民的文化娱乐生活也变得日益丰富，城市居民开始选择走出家门进行多种多样的文化娱乐活动，又随着低碳的推广和地铁等公共交通的建设，城市道路上出现了行人数量越来越多的趋势，日益增长的行人已经成为了城市交通的重要一环。
重庆渝中区中山四路在大量在斑马线上发生的机动车与行人的交通事故下推出并使用了一种通过感应远处驶来的车辆来语音提醒行人和通过亮灯来警示车辆的起安全警示作用的智能斑马线，说明了现在行人在智能交通系统中的地位越来越高[1]。
杭州市文明行路行动在媒体上曝光了一系列的行人闯红灯的问题，起到了很好的警示行人文明过马路的效果，但是这也反映出了另一个方面的问题：智能红绿灯路口系统的软硬件并不完善，有不少人反应在某些路口绿灯过短或红灯过长导致行人不闯红灯都难。可见闯红灯的现象不完全是行人的素质问题，交通信号系统的红灯时长如果超过了行人的忍耐范围或是绿灯时长低于行人舒适地通过道路所需要的时间就会导致这种现象的发生。有研究表明当行人在红绿灯路口等待超过了90秒，信号灯的约束作用就会大大降低[4]。
有大量对于行人密度和行走速度的研究表明当人群密度小于4人/m2时，行人移动较为舒适，基本和正常在空旷时的步行速度相同，当超过这个值直至达到7人/ m2时步行速度明显降低[7]。
由此可见现有的有关交叉路口交通资源的分配仅限于红绿灯时长的控制、闯红灯警示系统、斑马线警示系统等，不够完善，需要一种可以同时依据车流、人流动态调控的智能斑马线智能红绿灯一体化的系统。
1.2 设计介绍
1.2.1 作品设计
基于ITS的自适应交叉路口包括热成像检测等待人数模块、超声波统计等待车辆数模块、斑马线宽窄自动调节系统、行人闯红灯警示系统和红绿灯时长实时调整系统。
1.2.2 设计目的
随着我国经济的不断进步，我国城市居民的生活质量得到提高的同时也出现了越来越多的私家车。造成了城市交通拥堵的问题，阻碍了城市的发展，为解决交叉路口红绿灯持续时间固定设置造成的交通资源浪费问题和有过多行人过马路时固定的斑马线宽度造成行人过马路时间大大延长问题，进一步合理分配交通资源，提高人员、车辆通过交叉路口的安全性进行了本次设计。
1.2.3 创新点
在现有的交叉路口通过改变红绿灯的时间来协调各向通行时间从而减少人、车通行时间的基础上，增加了斑马线的宽度实时调节和斑马线的警示等功能，进一步合理分配交通资源，有效解决交叉路口交通拥堵问题。
1.2.4 设计适用范围
本设计是一种对传统智能交通红绿灯系统和传统斑马线的一种改进和扩展，它能适用于大多数红绿灯十字路口以及斑马线道路。
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