模糊控制的智能交通灯系统设计研究(附件)【字数：10055】
摘 要由于我国采取的政策，国民生活水平逐步提高，对出行的要求也在逐步提高，所以机动车辆数量急剧增加。但是即便机动车数量过多，在十字路口，依旧是井井有条，充满秩序，这一切都是交通信号灯的功劳。智能、可靠的交通信号灯系统可以提高交通效率，减少交通事故，这对一个城市至关重要。本次设计采用AT89C51微控制器和8255A芯片作为中心设备，配合LED显示模块，数码管显示模块，车流量检测模块，组成一个基于模糊控制的智能交通灯系统，可以通过检测车流量的多少来改变交通灯的时长。该设计通过C语言程序编程，仿真软件仿真，基本实现了预想的功能。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景和意义 1
1.2国内外研究状况 1
第二章 交通信号灯控制的设计方案 3
2.1交通灯总体设计描述 3
2.2交通信号控制的主要参数 3
2.2.1周期时长 4
2.2.2绿信比 4
2.2.3相位差 4
2.3 模糊控制 4
2.3.1模糊控制理论 4
2.3.2设计模糊控制器 5
2.4本章小结 5
第三章 系统硬件电路设计 6
3.1系统总体硬件介绍 6
3.2单片机 6
3.3 8255A芯片介绍 7
3.4 74LS373简介 8
3.5显示电路 8
3.5.1时间显示电路的设计 8
3.5.2红绿灯显示电路 10
3.6车流量检测电路 11
3.7本章小结 12
第四章 系统软件设计 13
4.1软件总体设计思想 13
4.2软件主要模块程序流程图 13
4.2.1系统初始化程序 13
4.2.2模糊控制程序 14
4.2.3系统显示模块程序设计 15
4.3本章小结 15
第五章 调试与仿真 16
5.1仿真软件介绍 16
5.2仿真结果 16
5.3本章小结 25
第六章 总 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
结与展望 26
6.1研究工作总结 26
6.2研究工作展望 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1研究的背景和意义
由于我国经济的迅速发展，各地机动车数量正在急剧增加，尤其是在城市，这给城市道路交通带来了巨大的压力，每年因为交通问题导致的损失十分巨大，交通问题已经成为经济发展的阻碍。传统的解决方式主要有两种，一是增大投入用于改善交通的基本设施，二是通过法律法规或行政手段对交通出行进行有效管理。但上述方法都有一定的局限性，如何在现有的道路交通状况下，通过提高道路的使用效率，使车辆能够顺利、安全出行，从而能够有效缓解道路拥堵，提高通行质量，智能交通系统的出现成为解决问题的主要途径。
城市就像一个人，交通就是血管，由此可知在城市中交通具有的重要地位。如今，汽车已经成为交通中使用最频繁的工具，给人们的出行带来了极大的方便。但带来方便的同时也带来了不少问题，比如道路的拥堵，事故的频发，环境的污染等等，给人们的生活以及社会的生产带来了不小的困扰。城市交通引发的问题，对于城市的建设与发展有着极大的阻碍，使得人们纷纷把目光投向交通。
交通问题的发生，除了驾驶人的不当操作之外，最根本的原因在于道路的增长有限和车辆的增加无限这一矛盾。对于这一矛盾，采用智能化的控制系统对复杂、巨大的交通网络进行控制是较为有效的一种方法。模糊控制正是智能交通灯系统研究的一个突破口。
越来越多的车辆表明道路能力需要扩大，但短期内道路容量不可能发生变化。而合理的使用交通灯，可以很好的解决部分交通问题，又能保障人们的财产和生命安全。因此，对智能交通灯系统的研究具有非常重要的意义和价值。
1.2国内外研究状况
伴随着信息通信技术和自动控制技术的不断进步，交通控制原则的不断完善和交通管理部门功能的不断加强，交通控制方法也得到了相应的发展，逐渐形成了一批水平很好、效果不错的交通控制系统。
实时的交通信息变化直接影响着交通控制策略，因此，一个完善的交通控制系统应该根据交通流的变化而采用不同控制的策略。自从交通信号灯问世以来，世界各国都投入大量精力研究单路口、整个路段及整个区域的交通信息，通过协调控制整个区域的交通流，使区域内的交通流达到均衡，从而实现整个区域内交通通畅，车辆行驶方便、安全。
近年来，在日本、德国、美国等国家的大中城市都采用了交通管制系统。这些系统大多使用磁性环路检测器，该检测器安装在交通路口附近采集交通信息，并通过该路口的控制装置将交通信息由电话线、电缆等通信方式传入微处理器，由计算机集中控制。在世界各国广泛使用的道路交通控制系统中，具备代表性和实用性的控制系统有三个:TRANSYT系统，SCOOT系统和SCATS系统。
现在国内已经出现了一部分自主研发生产的交通控制系统，但与国外的信号控制系统相比，系统功能等方面还有明显不足。从整体情况来看，我国的信号控制系统制造业经过几年的发展，在产品功能和技术方面有了显著的提升，但是从当前行业的整体水平及长远的发展角度来看，生产产品的厂家大都规模偏小，研发实力及技术创新明显不足，所生产的产品也大多以定周期控制方式的产品为主，能开发根据交通实际情况调整控制方式的企业较少。有些交管部门根据当地交通状况自行研制的产品功能相对单一，不便于广泛使用，国内的许多城市特别是一些大城市仍然大范围采用国外的SCOOT及SCATS控制系统。这两种控制系统对于交通情况的模拟都是通过数学模型进行的，但是在现实世界，影响交通情况的因素非常多，数学模型不可能将这些因素全部容纳，这两种控制系统也都根据国外的交通状况设定相关的控制算法，同我国的交通状况实际差距较大，从而导致应用过程中控制效果不够理想，不符合我国交通发展的需要。此外，国外的交通控制系统大多价格昂贵且后期升级维护成本较高，导致国内很多城市无法使用。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景和意义 1
1.2国内外研究状况 1
第二章 交通信号灯控制的设计方案 3
2.1交通灯总体设计描述 3
2.2交通信号控制的主要参数 3
2.2.1周期时长 4
2.2.2绿信比 4
2.2.3相位差 4
2.3 模糊控制 4
2.3.1模糊控制理论 4
2.3.2设计模糊控制器 5
2.4本章小结 5
第三章 系统硬件电路设计 6
3.1系统总体硬件介绍 6
3.2单片机 6
3.3 8255A芯片介绍 7
3.4 74LS373简介 8
3.5显示电路 8
3.5.1时间显示电路的设计 8
3.5.2红绿灯显示电路 10
3.6车流量检测电路 11
3.7本章小结 12
第四章 系统软件设计 13
4.1软件总体设计思想 13
4.2软件主要模块程序流程图 13
4.2.1系统初始化程序 13
4.2.2模糊控制程序 14
4.2.3系统显示模块程序设计 15
4.3本章小结 15
第五章 调试与仿真 16
5.1仿真软件介绍 16
5.2仿真结果 16
5.3本章小结 25
第六章 总 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
结与展望 26
6.1研究工作总结 26
6.2研究工作展望 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1研究的背景和意义
由于我国经济的迅速发展，各地机动车数量正在急剧增加，尤其是在城市，这给城市道路交通带来了巨大的压力，每年因为交通问题导致的损失十分巨大，交通问题已经成为经济发展的阻碍。传统的解决方式主要有两种，一是增大投入用于改善交通的基本设施，二是通过法律法规或行政手段对交通出行进行有效管理。但上述方法都有一定的局限性，如何在现有的道路交通状况下，通过提高道路的使用效率，使车辆能够顺利、安全出行，从而能够有效缓解道路拥堵，提高通行质量，智能交通系统的出现成为解决问题的主要途径。
城市就像一个人，交通就是血管，由此可知在城市中交通具有的重要地位。如今，汽车已经成为交通中使用最频繁的工具，给人们的出行带来了极大的方便。但带来方便的同时也带来了不少问题，比如道路的拥堵，事故的频发，环境的污染等等，给人们的生活以及社会的生产带来了不小的困扰。城市交通引发的问题，对于城市的建设与发展有着极大的阻碍，使得人们纷纷把目光投向交通。
交通问题的发生，除了驾驶人的不当操作之外，最根本的原因在于道路的增长有限和车辆的增加无限这一矛盾。对于这一矛盾，采用智能化的控制系统对复杂、巨大的交通网络进行控制是较为有效的一种方法。模糊控制正是智能交通灯系统研究的一个突破口。
越来越多的车辆表明道路能力需要扩大，但短期内道路容量不可能发生变化。而合理的使用交通灯，可以很好的解决部分交通问题，又能保障人们的财产和生命安全。因此，对智能交通灯系统的研究具有非常重要的意义和价值。
1.2国内外研究状况
伴随着信息通信技术和自动控制技术的不断进步，交通控制原则的不断完善和交通管理部门功能的不断加强，交通控制方法也得到了相应的发展，逐渐形成了一批水平很好、效果不错的交通控制系统。
实时的交通信息变化直接影响着交通控制策略，因此，一个完善的交通控制系统应该根据交通流的变化而采用不同控制的策略。自从交通信号灯问世以来，世界各国都投入大量精力研究单路口、整个路段及整个区域的交通信息，通过协调控制整个区域的交通流，使区域内的交通流达到均衡，从而实现整个区域内交通通畅，车辆行驶方便、安全。
近年来，在日本、德国、美国等国家的大中城市都采用了交通管制系统。这些系统大多使用磁性环路检测器，该检测器安装在交通路口附近采集交通信息，并通过该路口的控制装置将交通信息由电话线、电缆等通信方式传入微处理器，由计算机集中控制。在世界各国广泛使用的道路交通控制系统中，具备代表性和实用性的控制系统有三个:TRANSYT系统，SCOOT系统和SCATS系统。
现在国内已经出现了一部分自主研发生产的交通控制系统，但与国外的信号控制系统相比，系统功能等方面还有明显不足。从整体情况来看，我国的信号控制系统制造业经过几年的发展，在产品功能和技术方面有了显著的提升，但是从当前行业的整体水平及长远的发展角度来看，生产产品的厂家大都规模偏小，研发实力及技术创新明显不足，所生产的产品也大多以定周期控制方式的产品为主，能开发根据交通实际情况调整控制方式的企业较少。有些交管部门根据当地交通状况自行研制的产品功能相对单一，不便于广泛使用，国内的许多城市特别是一些大城市仍然大范围采用国外的SCOOT及SCATS控制系统。这两种控制系统对于交通情况的模拟都是通过数学模型进行的，但是在现实世界，影响交通情况的因素非常多，数学模型不可能将这些因素全部容纳，这两种控制系统也都根据国外的交通状况设定相关的控制算法，同我国的交通状况实际差距较大，从而导致应用过程中控制效果不够理想，不符合我国交通发展的需要。此外，国外的交通控制系统大多价格昂贵且后期升级维护成本较高，导致国内很多城市无法使用。
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