毕业设计开题报告(“卓越计划”学生用) 题 目： 基于模糊控制的智能交通灯控制系统 学 院： 电气信息学院 专 业： 自动化 学生姓名： 周志会 学 号： 01209112 学习企业: 德力西电气（芜湖）有限公司 企业指导教师： 周超 学校指导教师： 杨青 年 3 月 15日一、基于模糊控制的智能交通灯发展综述一、绪论 交通灯在人类道路交通发展过程中扮演着非常重要的角色，而我国是一个人口超级大国，汽车工业的发展正在快速增长的阶段，因此限制车辆的增加不是解决问题的好方法。而采取增加供给，即大量修筑道路基础设施的方法，在资源、环境矛盾越来越突出的今天，面对越来越拥挤的交通，有限的源和财力以及环境的压力，也将受到限制。这就需要依靠除限制需求和提供道路设施之外的其他方法来满足日益增长的交通需求。随着经济的发展，城市现代化程度不断提高，交通需求和交通量迅速增长，城市交通网络中交通拥挤日益严重，道路运输所带来的交通拥堵、交通事故和环境污染等负面效应也日益突出，逐步成为经济和社会发展中的全球性共同问题。交通问题已经日益成为世界性的难题，城市交通事故、交通阻塞和交通污染问题愈加突出。为了解决车和路的矛盾，常用的有两种方法：一是控制需求，最直接的办法就是限制车辆的增加；二是增加供给，也就是修路。但是这两个办法都有其局限性。智能交通灯系统正是解决这一矛盾的途径之一。智能交通灯系统是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术及计算机处理技术等有效的集成运用于整个地面交通灯管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。对城市交通流进行智能控制，可以使道路畅通，提高交通效率。合理进行交通灯控制可以对交通流进行有效的引导和调度，使交通保持在一个平稳的运行状态，从而避免或缓和交通拥挤状况，大大提高交通运输的运行效率，还可以减少交通事故，增加交通安全，降低污染程度，节省能源消耗，本文就是通过对交叉路口交通灯的智能控制，达到优化路口交通流的目的。进入20世纪70年代，随着计算机技术和自动控制技术的发展，以及交通流理论的不断完善，交通运输组织与优化理论和技术水平不断提高，控制手段越来越先进，形成了一批商水平有实效的城市道路交通灯控制系统。早在1977年，Pappis等人就将模糊控制运用到交通灯控制上，通过建立规则库或是专家系统对各种交通状况进行模糊控制，并取得了很好的效果。近年来，欧美日本等相继建立了智能交通灯控制系统。在这些系统中，大部分都在路口附近安装磁性环路检测器，还使用了新型检测器等技术和设备。这些现代化设备技术加上控制理论和现代化科学管理技术，使得交通控制系统日益完善。随着一些研究控制理论的学者投身到交通控制的研究中，在交通信号控制领域提出了一些新方法、新思路。如静态多段配时控制、准动态多段配时控制、最优控制、大系统递阶控制、模糊控制、神经网络控制，网络路由控制等。模糊交通控制已经成为了交通信号控制的主流方向之一。国内外很多学者都进行了此类研究。交通灯系统作为一个时变的、具有随机性的复杂系统，传统的人为设定多种方案或是建立各种预测模型均比较困难。城市交通控制研究的起源比较早。1868年，英国伦敦燃汽信号灯的问世，标志着城市交通控制的开始。19，在美国俄亥俄州的Cleveland市出现了世界上最早的交通信号控制。1926年美国的芝加哥市采用了交通灯控制方案，每个交叉口设有唯一的交通灯，适用于单一的交通流。从此，交通控制技术和相关的控制算法得到了发展和改善，提高了交通控制的安全性、有效性，并减少了对环境的影响。二、国内外关于交通灯的研究现状及分析交通灯的出现，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968年，联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让正在路口内行驶的车辆和过人行道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。在西方发达国家，交通控制系统基本上完成了由传统的交通控制系统向智能交通控制系统ITS的转变，而在我国，智能交通系统则刚刚处于起步阶段。对于传统的交通控制系统而言，对红绿灯一般采用定时控制，无法对实际的交通流进行识别优化，以至于不能适应交通量的不确定性和随机性的原因，往往造成交通资源的浪费和道路的梗阻。而智能交通控制系统则在不产生大的硬件改动的情况下有效的提高交通运输效率。三、智能交通灯 3.1模糊控制 交通系统是一个具有随机性、模糊性和不确定性的复杂系统，因此其数学模型的建立非常困难，有的甚至无法用现有的数学方法加以描述。即使经过多次简化已经建立的数学模型，它的求解还须简化计算才能完成。所以经典控制法很难取得满意的效果。模糊控制主要模拟人的思维，推理，判断的一种方法，它将人的经验常识等用自然语言表示出来，建立一种适合于计算机处理的输入输出过程模型，它是智能控制的一个重要研究领域。在交通控制领域，它能模仿有经验的交警指挥交通时的思路，取得很好的控制效果。模糊控制系统设计的核心是模糊控制器的设计，一个模糊控制系统性能的优劣，主要取决于模糊控制器的结构、所采用的模糊规则、合成的推理算法以及模糊决策的方法等。3.2采用基于单片机控制的智能交通灯控制系统STC89C51/52 RC/RD+系列单片机的特点：(1) 增强型6时钟/机器周期，12时钟/机器周期8051CPU(2) 工作电压：5.5V3.4V(5V单片机)/3.8V2.0V(3V单片机)(3) 工作频率范围：0-40MHz,相当于普通8051的0-80MHz,实际工作频率可达48MHz(4) 用户应用程序空间4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K字节(5) 片上集成1280字节/512字节RAM(6) 通用I/O口（32/36个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口），P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。(7) ISP（在线可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器/仿真器，可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，8K程序3秒即可完成一片(8) EEPROM功能(9) 看门狗(10) 内部集成MAX810专用复位电路（D版本才有），外部晶体20M以下时，可省外部复位电路(11) 共3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8为定时器使用(12) 外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒(13) 通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART(14) 工作温度范围：075/-40+85(15) 封装：LQFP-44,PDIP-40,PLCC-44,PQFP-44 单片机的应用如下：智能仪器：单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、电流、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。 工业控制：单片机具有体积小、控制功能强、功耗低、环境适应能力强、扩展灵活和使用方便等优点，用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统、通信系统、信号检测系统、无线感知系统、测控系统、机器人等应用控制系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。 家用电器：家用电器广泛采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备和白色家电等。 网络和通信：现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。 模块化系统：某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。如：音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。四、总结 采用基于单片机控制的的智能交通灯控制系统，其模糊控制可以根据东西南北方向上的车流量不同的大小来合理的调节交通信号灯红绿灯亮灯的时间，这样不仅可以有效的防治交通拥堵而且可以合理的利用交通资源，进而大大缓解交通压力。在基于单片机模糊控制的智能交通灯控制系统的设计过程中可能牵涉到信号的采集与传输，在考虑到设计的成本以及设备稳定性能的前提下，本设计主要想采用RS-485总线串行输出信号。因为RS-485总线它的抗干扰能力强，传输信号远。五、参考文献 1 侯媛彬等，凌阳单片机原理及其毕业设计精选 ，科学出版社2 罗亚非，凌阳十六位单片机应用基础 北京航空航天大学出版社3 北京北阳电子有限公司，061A凌阳单片机及其附带光盘4 张毅刚等， MCS-51单片机应用设计，哈工大出版社，第9版5 霍孟友等，单片机原理与应用，机械工业出版社，.16 霍孟友等，单片机原理与应用学习概要及题解，机械工业出版社，.37 许泳龙等，单片机原理及应用，机械工业出版社，.18 马忠梅等，单片机的C语言应用程序设计，北京航空航天大学出版社，修订版9 薛均义 张彦斌 虞鹤松 樊波，凌阳十六位单片机原理及应用，北京航空航天大学出版社10 李全利，迟荣强编著 单片机原理及接口技术 高等教育出版社，.1二、开题报告一、课题的目的与意义1.1研究目的本课题通过对于智能交通灯控制系统的研究，来改善现在已有的交通灯身上留着的短板，而研究发现对于一般情况下的安全可靠性行车的话车辆的分流还是能够发挥其作用，但是发现根据实际的行车当中会出现的情况，有着以下的劣势：两个车道的车辆的轮流放行的时间是一样的，如在十字路口，会将一个车道列为主车道，在这条道上的车辆会比较多，但是给的放行时间并没有加长，所以认为应该要给一些宽放；另外的一个车道是副车道，车子流量比较少，但是放行的时间也并没有因此而减少。发生紧急车通过的这种情况并没有考虑在内，如120急救车该如何通过，两个车道如何做，才能让紧急车辆通过。1.2研究意义自19世纪开始，就有英国人发明了最最原始的机械式扳手交通灯后，到如今的100多年，交通事故情况因交通灯的出世而发生了巨变，与此同时交通灯也在广大市民的日常生活之中起到了不