1、西安航空学院本科毕业设计（论文）开题报报告题 目： 基于单片机控制的智能交通灯（交通信号检测系统设计制作）学生姓名： 张展 院 （系）： 电子工程学院 专业班级： 自动化 1704 班 指导教师： 杨勇 完成时间： 2017 年 1 月 6 日 一、 课题的意义 随着经济的快速发展，我国人民的生活水平不断提高，消费理念的提高，造就了私家车的普及。随之而来的就是交通管制难度的提升，而利用计算机代替人进行高效正确的交通管理必然是未来发展的趋势，让交通灯管理系统拥有智能化是很具有现实意义的。例如通过检测系统电路和数据采集系统让交通灯自行改善“红” “绿” “黄”的提示时间，让其智能化的疏导交通调整车
2、流量，使交通更加顺畅和高效，提高人们出行效率。交通灯的起源可追溯到 19 世纪初的英国。那时，在英国的约克城，穿红衣服的女人表示“已婚” ，穿绿衣服的女人则是“未婚” 。当时，伦敦议会大厦前经常发生马车轧人的事故。受红绿装启发，英国机械师哈特于 1868 年设计了红、绿两色的煤气交通信号灯，由一名手持长杆的警察通过牵动皮带来转换灯的颜色。从此交通灯就站立在历史的舞台。在 1914 年美国则出现的电力驱动的交通灯。1926 年英国人第一次使用自动化的控制器来控制交通灯，这是城市交通自动控制的起点。而计算机的出现给城市交通自动控制注入了新的活力。1952 年，美国科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机
3、和交通检测器实现了对交通信号机网的配时方案自动选择式信号灯控制，而加拿大多伦多市于 1964 年完成了计算机控制信号灯的实用化，建立了一套由 IBM650 型计算机控制的交通信号协调控制系统，成为世界上第一个具有电子数字计算机城市交通控制系统的城市。这是道路交通控制技术发展的里程碑。交通控制研究的发展，主要是为解决人类交通因车辆的增多而带来交通的拥堵，使更多的车辆安全高效的利用有限的道路资源，避免因无序和抢行等控制原因造成的不必要阻塞甚至瘫痪，对整个交通线路车辆的多少进行实时调整，和对多条线路的进行车辆分流。 交通网络是城市的血管，保证着一个城市的工业和经济的发展。保证交通线路的畅通安全，就是
4、保证我们每个人的利益和安全。二、 国内外研究现状 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。 ITS：Intelligent Transport system
5、s，即智能交通系统，其核心技术是电子技术、信息技术、通信技术、交通工程和系统工程。智能交通系统 ITS 是在较完善的道路设施基础上，将先进的电子技术、信息技术、传感器技术和系统工程技术集成运用于地面交通管理所建立的一种实时、准确、高效、大范围、全方位发挥作用的交通运输管理系统。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。在车辆，道路和交通管理系统，城市交通信号控制系统，城市交通管制中应用人工智能技术，信息采集和信息提供技术等方面都
6、与发达国家有很大差距。近几年，虽然有部分城市研究和引进一些国外先进的交通信号管理系统，但是由于交通管理设施不足等原因，我国交通事故率居高不下。城市车流行驶速度逐年下降，目前不少城市交通运量年年增长，但运输速度普遍下降，这都源于交通通行不佳。解决方法1). 控制需求，最直接的办法就是限制车辆的增加；2). 多修路，十字路口架设高架桥；3). 选择合理先进的控制调度方案,以下是 2 种控制方案 统计控制 车辆情况 通行时间同一方向: 车流量=10 10同一方向： 10车流量=20 15同一方向: 20车流量=30 20同一方向: 30车流量=40 25同一方向: 40车流量=50 30 固定周期自
7、动分配绿灯时长控制设 P1、P2、P 3 和 P4 分别是每一相两个方向等待通行车辆数的最大值, 则本周期每一相的绿灯时长为:这里, T 是设定的周期, 取为 120 s。该方法的优点是能合理的自动分配各方向通行时间，相比较统计定时控制能有效减少各方向车流量等待延误时间三、 毕业设计（论文）的主要内容1.设计并制作车流量检测电路。2.编制车流量检测系统程序。3.完成交通信号检测系统联合调试系统硬件框图本系统采用红外线传感器作为采集信号对车流量进行检测，红外线传感器采集到信号之后，经电源电路和滤波放大电路之后，再传到单片机进行处理，单片机再将处理结果由 LCD 显示在银频上。如果采集到的信号是低
8、电平的话就会显示是：“0” ，反之高电平的话就是：“1” 。系统会通过出现低电平的次数来统计车流量检测电路是是采用红外线矩阵法检测车流量，只要有车量经过，就会挡住两个发射和接收红外线传感器之间的传感信号，这样就能根据车量的流动情况对流量进行检测。 红外线矩阵法是一种利用红外线矩阵检测设备检测道路上机动车流量的方法以及道路交通监测系统。它利用红外线发射和接收方向较强的特点，在红外线传感器滤波放大电路A/D 转换电源电路单片机控制器LCD 显示键盘报警器车辆以过的路面上安装密度适当的几排红外线发射接收电路，组成红外线矩阵，红外线检测矩阵由两排嵌入路面内的接收器和安装在其上方几米处的发射器组成，两排
9、接收器之间的距离为 0.52 米，每排接收器由若干间隔 0.20.9 米的接收管和接收电路组成。接收管在没有遮挡的情况下可以接收发射器发出的信号，接收电路中产生低电平，接收管在受到遮挡的情况下收不到发射器发出的信号，接收电路中产生高电平。因此，根据车驶入，通过，驶出测试区时，以及行车方向，车辆型号，并排行车的数量等状态引起的矩阵内各点高低电平的复杂变化，通过硬件电路的设计和软件算法的处理，最终统计出经过该测量区域内双向并排经过的多辆车的车流量测量。四、 所采用的方法、手段以及步骤等 （1） 十字路口车辆通行模式双车道：行驶规则： A. 东西方向绿灯时，东西方向行驶车辆直行或右转，同时南北方向红
10、灯。 B南北方向绿灯时，南北方向行驶车辆直行或右转，同时东西方向红灯。 缺点： 1.如考虑行人过十字路口，此行驶规则可能导致交通事故； 2.车辆只能直行或右转，车辆行驶不方便（2） 预期目标1）通过单片机的定时控制实现十字路口红绿黄交通灯状态变换，并定时显示等待时间。 2）在十字路口设置车流量检测器及紧急车辆检测电路，根据车流量大小实现自动调节红绿灯持续时间，即实现智能交通。五、 阶段进度计划。 2016 年 12 月 25 日之前完成毕业设计(论文)学生选题级人物书下达等工作。 2017 年 1 月 6 日之前，完成毕业设计（论文）的开题和前期检查工作。 2017 年 4 月 16 日之前，
11、完成毕业设计（论文）的中期检查工作。 2017 年 6 月 2 日之前，完成毕业设计（论文）的提交和草席检查工作。六、 参考资料1. 智能交通信号灯控制系统设计与实现 邓莹 工业控制计算机 2011.12.25 期刊2. 基于 51 单片机的智能交通信号灯控制信号灯控制系统 申宇 科技信息 2011.07.15 期刊3. 基于车辆计数的交通信号灯的控制研究 吴凌霄 青岛理工大学 2011.12.01 硕士4. 基于单片机的动态交通信号灯控制系统 柳妮；涂朴 信息与电脑 2012.04.15期刊5. 基于微波检测器交通灯智能控制系统的研究与设计J 李明 西南民族大学学报(自然科学版)，2007，33(4) 期刊6. 8051 单片机控制交通信号灯的方法研究 张辉 邵阳师范高等专科学校学报2001，23(5)7. 基于探测车辆的道路识别和交通灯状态估计的方法研究 刘学美 8. 交通管理与控制M 杨佩昆 北京：人民文通出版社 1992指导教师意见：指导教师签名：年 月 日教研室意见：主任签字：年 月 日
