智能交通系统毕业论文智能交通系统毕业论文 摘 要 随着现代社会的快速发展，各种各样的交通工具成为了代步工具，特别是近年来小汽车的普及，加重了现有交通资源的压力。优化交通网络可以缓解交通压力，但是投入成本较高，还要受很多环境因素的影响，对于道路交通的控制方法和控制技术的优化显得更容易实现，而交通灯是整个交通网的指挥系统。 本文研究的是以STC89C52RC单片机为控制器的智能交通灯控制系统，该系统在基础交通灯系统的基础上增加了如下功能：（1）自动实时监测车流量并将传回的数据进行处理，动态分配不同方向的通车时间，最大程度优化交通道路资源；（2）紧急情况强制转换通车；（3）根据车流量自动进入夜间模式等功能。本设计进行软硬件整体设计，并利用PROTEUS软件进行软件仿真，并进行了硬件板卡实现。 关键词：智能交通灯；STC89C52；智能控制；74HC573 ABSTRACT With the rapid developments of modern society, all kinds of traffic tools has become the transport, especially the popularity of the car in recent years, which increased the pressure of the existing transport resources, Although optimizing the transportation networks can ease traffic pressure, the cost is higher,and which is influenced by many environment factors also.Optimizing the control methods and control technologies are more easy to implement, and the traffic light is the core command system for entire transportation network. This paper has researched the controller of the intelligent traffic light control system based on STC89C52RC single-chip microcomputer.The system of traffic lights on based system increased automatic real-time monitoring on the basis of the number of cars and will be back to the data, the dynamic distribution of different directions of traffic time, maximum optimization of traffic resources; Emergency coercion; According to the number of cars and the time, the control system can enter the night mode automatically. This design carries on the overall design flow of software and hardware, using the PROTEUS software for simulation, and the circuit board was implemented at last. KeyWords：Intelligent traffic lights; STC89C52; Intelligent control; 74 hc573 目 录 第一章 绪论 1 1.1 智能交通系统发展史 1 1.2 智能交通系统的发展现状 1 1.3 智能交通灯研究的意义 2 第二章 系统总体方案设计 3 2.1 通行状态设计 3 2.2 交通灯系统的功能设计 4 2.3 系统总体框图 5 第三章 硬件电路设计 6 3.1 STC89C52RC单片机简介 6 3.1.1 STC89C52RC主要特性 6 3.1.2 STC89C52RC单片机的工作模式 7 3.1.3 STC89C52RC引脚功能说明 7 3.2 各模块电路设计 12 3.2.1 时钟电路 12 3.2.2 复位电路 13 3.2.3 强制转换电路 13 3.2.4 车流量检测电路 13 3.2.5 数码管显示电路 14 3.2.6 红绿灯显示电路 14 第四章 软件设计 16 4.1 程序主体设计 16 4.2 模块化程序设计 17 4.2.1 主程序 17 4.2.2 初始化函数 17 4.2.3 定时函数 18 4.2.4 毫秒延时函数 18 4.2.5 交通灯函数 18 4.2.6 数码管显示函数 19 4.2.7 强制转换函数 20 第五章 仿真测试 21 5.1 软件仿真 21 5.2 硬件仿真 23 5.3 功能测试 26 第六章 总结 27 参考文献 28 致 谢 29 附录： 源程序 30 第一章 绪论 1.1 智能交通系统发展史 随着社会的快速发展和人口数量的急剧上升，有限的道路资源已经无法满足时代的需要，交通控制也就应运而生。交通控制在人类社会生产和生活中起着越来越重要的作用，没有有序的交通控制，我们的交通网将陷入瘫痪状态。同样，交通控制也在随着我们社会和科学的进步而发展，由最初的人工手动控制发展到机械控制，再发展到电气控制，到现在发展为今天的智能交通系统（ITS，Intelligent Transportation Systems）。 交通灯是交通控制的重要手段，早在19世纪就出现了最原始的交通灯。19世纪初，在英国约克城女性穿着不同颜色的衣服代表不同的身份。在交通灯出现之前，马车压人事件时常在英国会议大厦前上演。直到1868年12月，英国著名机械设计师德 哈特由红绿色的服装代表不同身份这件人们习以为常的事情中受到了启发，于是他设计了英国也是世界上第一盏交通灯，它是在7米高的灯柱上挂着两盏红绿颜色的煤气灯，通过牵动皮带将不同颜色的灯提上来来告诉是通行还是禁行，最初的交通灯是煤气交通灯，不幸的是第一盏煤气交通灯仅面世23天就因为煤气爆炸炸死人而被迫停止。 爆炸噩梦一直影响着人们，销声匿迹几十年后终于在1914年，通过不断的实验研究，世界上第一台电气信号灯在美国克利夫兰市诞生了。但是到1918年为止，世界上各种各样的交通灯都还是只有红绿两种颜色。伴随着交通的发展和需要，第一盏名副其实的交通信号灯在1918年诞生了，它有红黄绿三种颜色组成，一直延续到今天，我们还是在使用三色交通信号灯。虽然三色信号灯诞生在美国，但是黄色信号灯的发明者是我国当时在美国深造的胡汝鼎。他怀着“科学救国”的抱负到美国深造，当时他在美国通用电器公司工作，某天，他在十字路口看到变为红灯时准备走过去，正好一辆转弯的汽车呼啸而过，差点撞到他，于是他反复思考，终于想到在绿色和红色之间加一个黄色灯提醒人们。他把这一想法反映给有关部门，很快这个建议得到了肯定，并应用到实际中。 1928年在上海的英租界出现的红绿灯是中国最早的交通灯。 1.2 智能交通系统的发展现状 纵观国际上的智能交通系统，在20世纪六七十年代智能交通系统开始萌芽。随着现代社会的快速发展和技术的进步，智能化系统逐步发展到交通系统，智能交通系统包括车辆控制系统、车辆监控系统、车辆高度管理系统。通过监控系统实时监测各路段的实时路况，然后通过卫星联网，实现管理中心与驾驶员的双向通讯，及时告知该路段中驾驶员附近路段的实时路况，避免走拥堵线路，通过这样进行高度管理，然后是汽车本身的智能化，可以根据卫星定位第一时间了解目前所在地和目的地之间的路况，智能提供最优路线给驾驶员。因此，实时性、系统性和交互性是智能交通系统的主要特点。 首先，实时性至关重要，如果监控、采集的数据不是实时的将没有任何意义，就不能有效的做到预防交通拥堵，因此，采集的交通数据要第一时间通过网络发送到交通管理中心，再通过管理中心针对性的将数据发送到相关区域中的驾驶员。 其次是系统性，交通网相互交织，非常复杂，但是必须由点到面，将各个路段的信息收集到一起，再由交通管理中心统一调度，系统管理，这样的交通才能井然有序。 最后是交互性，是智能交通系统中最难的，它不再是单纯的某种技术，而是将各种最先进的技术进行交互式组合形成的。涉及电子、通信、信息、交通工程和系统工程等诸多学科，就是将信息、计算机、数据通信、传感器、自动控制、运筹学、互联网进行有效的组合形成最终的智能交通系统。 智能交通系统通过传播实时的交通信息使出行者对自己所处的实时交通环境有一个全面的了解，进而选择最适合自己出行的路线，最大程度地缓和了道路堵塞、减少了环境污染和交通事故，提高了交通利用者的方便、舒适度。 1.3 智能交通灯研究的意义 现代社会交通拥堵严重，不仅浪费了很多时间，还加重环境的污染和交通事故率的增加，交通问题会造成巨大的经济损失。交通运输关系到国家经济的兴衰，是经济建设的重要组成部分。同时，交通问题也是一个世界性难题。作为智能交通系统的核心部分，智能交通灯的发展对智能交通系统有着决定性的作用。 第二章 系统总体方案设计 2.1 通行状态设计 十字路口车辆通行状态有四种，假设为东西方向和南北方向，四种状态如图2.1： 南北向绿灯、东西向红灯 南北向黄灯、东西向红灯 南北向红灯、东西向绿灯 南北向红灯、东西向黄灯 图2.1 四种通行状态 系统工作时按照上面四个状态依次循环工作，任何时刻只能有一个方向的车通行，四个状态的工作流程如下： （1）南北向通行，东西向禁行，南北向绿灯55秒（初始值，工作一个周期后会根据车流量变化）； （2）南北向和东西向都禁行，南北向黄灯5秒（值不变）； （3）南北向禁行，东西向通行，东西向绿灯55秒（初始值，工作一个周期后会根据车流量变化）； （4）南北向和东西向都禁行，东西向黄灯5秒（值不变）； 状态（4）完成后又变换到状态（1），反复循环。 红绿灯的状态表如下表2.1所示： 表2.1 红绿灯状态表 状态1 状态3 状态4 状态6 东西红灯 0 0 1 1 东西黄灯 1 1 1 0 东西绿灯 1 1 0 1 南北红灯 1 1 0 0 南北黄灯 1 0 1 1 南北绿灯 0 1 1 1 说明：1表示灭，0表示亮 2.2 交通灯系统的功能设计 除了常见的基本功能外还增加了车流量检测及自动控制红绿灯时间的功能，提高车辆行驶效率；为了让特殊车辆快速通行，增加了强制转换功能;通过对车流量的统计，当某段时间内通过的车辆数量总和小于某数时将自动进入闲时模式。 (1)车辆检测技术 随着车辆拥有率的不断升高，道路拥堵特别是十字路口的堵塞变得尤为严重，因此，提高十字路口的通行效率也变得尤为重要，这就需要实时的按照车流量的多少智能调整两个方向的红绿灯时间，最大程度的保证车辆的通行。现今的检测技术主要有红外线检测器、地磁检测器、机械压电检测器、磁频检测器、波频检测器、视频检测器等。红外检测车流量是通过使用红外对接管，一个发射，一个接收，能接收到红外是一个电平（有高有低，看硬件参数的），有车的时候会挡住红外的接