1、常州工学院电子信息与电气工程学院毕业设计说明书 I 摘 要 交通控制系统 是一套特别的公共交通管理系统，其出现是当代社会的出行方式 、 运输方式及物流方式等交通方式的发展与演变的需求下产生的。正确安全的交通安全规则的制定，是保证交通安全高效稳定的实施的前提，此外，依靠一定成熟的科技交通手段，以便正确安全的实现也是十分必要的 。本论文基于对当前的 交通 安全 控制 理论进行深刻 分析的基础上， 通过运用 实时调整 车辆行驶时间 智能化控制的实现技术，将传感器监测、实时调整车辆通行时间 、 指示灯只能调节显示 的算法与单片机 的正确 控制作用相结合，提出了基于单片机的 智能 交通控制系统 的 设计
2、方案。 本文设计的智能 交通灯 安全 控制系统由 STC89C51 单片机 模块 、 远程监控模块 LED 倒计时 模块 、 时间模式手动设置模块、 交通灯显示 模块 、紧急处理模块 等组成。 该 系统 的 设计 除 了 基本 的 交通灯 设计 模块 功能 以外， 同时 还 具远程安全监控模块， 手动设置 各路口时间的 功能 、 倒计时 的 显示 功能 、 应急车紧急 通过 功能 、交通 异常状况 的判断 功能 以及 处理 的 功能 等 。理论 上能够证明 ， 该系统 能够安全 、 经济 、 高效 、 简便 、 实时 的正确 管理疏导 交通 ，从而 进行 有效的 控制指示功能 ， 极大 的 提
3、高交通路口的 安全 效率的 通行能力。 本 智能交通灯 控制系统 设计主要实现 以 下几 个 方面的 内容 ：一 、 智能 系统 的 交通控制的 整 体 框架 内容的 设计， 主要 包 含了 十字路口 的 安全 通行 与 禁行 、 系统 整体 方案 的 设计 及 交通 安全 系统该具 有的各 种 安全 功能 的设计 ； 二 、LED 显示 工作 电路 与 开关 等的设计，调控路口通行秩序的 基本功能要求 的设计 ；三 、 通过串口上位机实现系统的远程监控功能。 关键词 ： 交通控制 模块，远程监控模块 ， AT89S51 单片机模块 ， LED 倒计时显示 模块 绪论 II Abstract
4、Traffic control system is a special public traffic management system, its development and evolution of contemporary society is a way to travel, transportation and logistics mode of transportation demand. To formulate correct traffic safety rules safety, is the premise to ensure the implementation of
5、 traffic safety, stable and efficient. In addition, relying on a mature technology means of transport, in order to correct implementation of security is necessary. In this paper, based on a profound analysis of the traffic safety control theory on the current adjustment, by using real time vehicle r
6、unning time intelligent control technology, the correct control action will adjust the vehicle sensor, passage of time, the indicating lamp can adjust the display algorithm with a single chip machine combination, put forward a design scheme of intelligent traffic control system based on single chip
7、microcomputer. Intelligent traffic light control system designed in this paper by the STC89C51 microcontroller module, remote control module LED module, countdown time mode manually set module, traffic light display module, emergency processing module. The design of the system except the function of
8、 traffic light design module, but also remote security monitoring module, manual setting of each intersection time function, countdown display function, emergency vehicles rushed through function, traffic anomaly judgment and processing functions. To prove the theory, the system can correct manageme
9、nt of safety, economy, high efficiency, simple, real-time traffic, thus effectively control indicator function, greatly improve the traffic safety and efficiency capacity. The design of intelligent traffic light control system is mainly to achieve the following several aspects: the design of intelli
10、gent traffic control system, the overall framework of the content, mainly contains the design of various security function design crossroads traffic security and cut the line, the overall system solution and traffic safety system should have; two, LED display design circuit and switch, design basic
11、functions of control traffic order request; three, through the remote monitoring function of serial PC system. Key Words: The traffic control module, remote control module, AT89S51 module, LED countdown display module 常州工学院电子信息与电气工程学院毕业设计说明书 III 目 录 第一章 绪 论 . 1 1.1 课题的背景 . 1 1.2 课题的现状 . 1 1.3 本设计的内容
12、 . 7 1.4 本章小结 . 7 第二章 整体方案设计 . 8 2.1 系统的功能要求 . 8 2.2 系统的基本构成及原理 . 10 2.3 系统的通行方案设计 . 13 2.4 本章小结 . 15 第三章 系统硬件设计 . 16 3.1 系统硬件设计概述 . 16 3.2 时钟电路的设计 . 17 3.3 复位电路的设计 . 17 3.4 灯控制电路的设计 . 18 3.5 倒计时显示电路的设计 . 19 3.6 按 键控制电路的设计 . 19 3.7 单片机程序下载电路 . 20 3.8 本章小结 . 20 第四章 系统软件设计 . 21 4.1 交通灯的设计程序流程图 . 22 4.
13、2 定时器及中断响应 . 23 4.3 主程序 . 42 4.4 本章小结 . 24 第五章 系统调试与测试方案 . 25 5.1 系统调试 . 25 5.2 测试方案 . 26 结论 . 27 致 谢 . 28 附录一 系统整体框图 . 29 附录二 仿真图和实物图 . 30 附录三 源程序代码 . 34 常州工学院电子信息与电气工程学院毕业设计说明书 1 第一章 绪 论 1.1 课题的背景 随着现代社会中人口的 迅速增长， 运输 安全的更高要求， 有限的 道路通行公共资源需要的增加 ，行车 交通 安全监控系统将成为时 代的要求，它 在人类 的交通 生活和工作环境 中起着非常重要的作用，人们
14、的衣食住行与交通控制系统的都有着密不可分的联系 。自工业革命 、 18世纪 50 年代以来，工 业 化 的高 速发展带动了整个 交通 运输系统，从而催生了对 科学智能的 交通 安全控制 管理体系研究 机构的爆发性 快速发展。 智能交通控制系统正是一套由当代社会人们的出行 、 物流贸易等交通方式需求下产生 的特殊的治安管理 系统 。为了确保交通管制 的 安全便捷，高效， 人们不仅要依靠制定一系列的交通安全出行规则 ，还必须通过相应的技术手段，以确保安全 、 可 靠 、高效的快速实施。 随着近 代科学技术的发 展 ，尤其是电力电子技术的讯猛发展与 成熟 ，从而使智能交通安全系统的 硬件和软件 设计
15、技术问题需求的都得到了保障。在今天，交通安全管理研究过程中可以根据特殊的 智能化 时间控制系统实现完全的 自动 化 过程，甚至 是 整个区域合并在一个统一的系统 下范围里，从而 安全 、 快速 、有效、科学的 进行 迅速 的 自动调节 非 正常突发期 状况的调整 ，以确保道路交通的安全 以及 畅通 、及过往 行人 的 安全。 交通安全对于 现代社会 交通物流 产业 的经济发展和人民的健康 舒适的 出行 生活 ，具有极其重要的意义与作用 。随着计算机技术和传感器技术的飞速发展， 极大的改变了 自动检测领域的 研究工作 ，亦使得 在自动监控交通系统方面控制一个显著的突破与发展， 而且 以其优异的价
16、格性能 比 优势， 智能 交通安全控制系统 正逐渐取代低效的传统交通系统。 1.2 课题的现状 在当代 城市交通 安全控制 信号 的 控制技术 迅速崛起的基础上，为 现代 城市道路 安绪论 2 全的智能 交通自动控制系统 提供了有效的技术支持。 现代化的城市道路交通的安全和自动控制系统的开发交通系统， 在自动控制的发展到每个不同的阶段 ，由于交通控制系统的各种矛盾一直不断，人 们 总是想方设法，尽一切可能把一些各个历史阶段的当时使用的是最新实施的科技成就 运用实现到 交通自动控制系 统 里 ，从而促进了自动交通控制系统的快速发展。 在 19 世纪 50 年代初， 在快速发展的城市， 路口 的交
17、通流量会导致人们 高度 的 重视治理 ， 交通安全交通系统 引起人们的注意 。世界的第一自动控制信号灯在交通控制系统 里出现后 ，城市交通控制系统 的革新启开启了它的序幕 。在十九世纪 六十年代，在英国伦敦，一位工程师 在 街头的路口 第一次安装一个红色和绿色双色 煤 气灯，以实现 交通 安全控制交叉 路 口 的 驾驶马车，但瓦斯爆炸事故 导致这类煤气灯交通管制系统又几 近消失 了 半个世纪 多的时间 。 在 20 世纪 20 年 代 ， 于美国的芝加哥、 克利夫兰 、纽约等 地才 重新 出现 了 交 通控制信号灯， 此刻的 交通控制系统是由电力驱动来实现的， 与当今世界各地的 交通控制系统
18、的信号的意义 已经差不多了。 1926 年， 于英国，出现了 第一台 以 自动控制器 来实现 使用和安装交通控制系统 ，而 这 ，就是城市交通控制系统 实现了全自动控制的起点。 在初期， 交通控制系统 的信号等采用的是 “固定时间”的方式来实现 的交通控制系统，这种方法在交通流通量不大的 早 期起到过 一定的作用。但 是，伴随着汽车工业的发展与汽车普及量的提高，不断 增加的交通流量，仍然使用交通控制系统的单一模式“固定时间”的方法 已经 不再符合人的客观需要，所以 一种新的 交通 信号控制器 产生了，它 具有交通控制系统多项目多段 同布 开始 运行调控的能力，于是开始逐步取代传统的 只具有一种
19、流量控制器的 交通控制系统。 在 20 世纪 30 年代 初，在美国 ，出现了最早开始通过车辆感应式的 交通信号控制交通控制系统， 其后是英国， 启动的 是 一个 具有 探测器的空中交通控制系统橡胶管车辆检测器的交通控制系统 。通信控制系统的特点， 是 可以根据 车辆感应控制 实际检测调整红，黄，绿灯时间变换来测量流量的长度，这将使绿灯时间可以更有效地 被利用，而且还可以减少车辆停在交叉路口所造成的交通控制系统的时间延迟，这种方法具有比使用 定时控制 更大的灵活性。对于这些特征的车辆驱动控制交通控制系统 ， 也刺激了 具有 车辆检测技术的交通控制系统的快速发展。 而 后的气体检测器，超声波，雷
20、达，微波，红外，光学，和一环形线圈和其它交通控制系统的交通控制系统的动态常州工学院电子信息与电气工程学院毕业设计说明书 3 检测器的橡胶管型也都因运而生 。现在的城市道路交通安全和交通数据收集和行车安全监控系统的安全性 的 自动控制，实现了最广泛的是交通管制系统中的车辆检测器线圈。但在日本和其他一些国家，超声波探测器的交通控制系统也得到了广泛的应用。 计算机控制技术 的迅速发展与成熟也为智能交通安全系统提供了一种新的能量，使得智 能交通控制技术的应用，可以出现在多个个城市多个地方并且同时起到作业，而不是一个简单的交通控制一个路口的 交通控制系统。在 20世纪 50年代，于美国科罗拉多州丹佛市，
21、 人 们第一次成功使用模拟计算机和交通控制系统 成功实现交通灯 信号的网络定时控制自动选择交通信号交通控制系统的交通控制系统，同时，在 加拿大的多伦多，于 1964 年成功完成了利用计算机控制系统 控制交通灯 信号灯协调全城的红绿灯控制，成功地建立了 用计算机信号协调控制 IBM650 的 交通灯控制系统，它也成为了 世界第一次使用 数字电子技术的计算机控制城市交通控制系统的城市 。这项技术是交通灯控制系统控制交通 的发展道路上的 一座鲜明而伟大的 里程碑。 可以说，在近百年的发展 史中，通过手动模式、自动模式以及 从固定 的时间模式来改变时间灵活的方式方法，从一个单一的控制点到主控制、无感应
22、的交通灯控制系统控制、感应控制，从区域控制、 网络控制的长期发展道路 ，交通灯控制系统经历了漫长而繁多的发展 。 对交通灯控制系统的研究迅速发展， 是为了有效地解决因人们不断增加对交通流量的需求所造成的日益繁重问题 ，客观因素限制的短期问题的道路建设和人民交通快速发展，需要能够让更多的公路车 辆实时公共交通资源有限的安 全和有效利用，抢道强 行 行 为和无序行为导致不受控制，造成交通拥堵不必要的，甚至交通瘫痪， 这些是可以避免的。 此外，人们实际上按照交通控制系统交通车辆很多实时调整，并实时传输和交通流线也很重要。 交通路网的交通控制系统是整个城市的交通大动脉， 这反映了城市的产业发展和工业文
23、明程度。 交通控制系统 是关乎人们公共财产安全、时间及个人人身安全的。若社会上具有良好的科学的交通控制系统技术，对资源的利用、 物流 及时通畅 和人 们 的安全出行 都 是非常 具有意义的，只有 确保平稳和安全的路线交通系统， 方可 确保物流运输的时间和地点 及时到位，市民 出行安全和舒适，甚至是 生命通道 的重要 保证。 当今 社会 安装在各个路口的 红 、黄、绿灯 ，已经 是 管理 交通 系统 最安全通 有效的手段 之一 了 。但 其实， 这一技术 早 在 19 世纪，就已经被人们成熟的运用于实际生活绪论 4 中了 。 在十九世纪 五十年代，于英国的 伦敦 街头安装了红蓝两色的 机械拉 扳
24、 模式 的 信号灯，它是一个燃烧气源，用于实现当前的命令 指挥马车通行停始的命令。这些是最早出现在世界上的交通信号灯 。在十九世纪 六十 年代，英国工程师和在伦敦大会堂广场上装配了 世界上第一个 红绿交通灯 ，它们是通过 燃烧天然气来提供光源。它由红、绿两种通过旋转方式的方形玻 璃灯组成，红灯表示“停止”的意思， 绿灯表示“注意”的意思。然而，在 1869 年 1 月 2 日，天然气灯交通控制系统发生了 爆炸事故中 ，民众与警察纷纷在事故中受伤， 由于 人们对其产生的 担心忧虑 ，它消失了 。 美国出现了最早的通过电气控制方式启动红绿灯，这类交通灯由红、 绿 、 黄三 种颜色圆形光组成 ，于
25、20 世纪 10 年代， 安装在城市的纽约第 5 大道之上的 一座 塔开始，红灯表示“停止”的意思，绿灯的意思是“通 行” 。 在 20 世纪 20，红外模式信号灯 的交通 控制 系统 的重新崛起。 由 交通控制系统来控制 的 交通灯，一类是在地面下安装压力检测器， 当 地面车 辆 快接近时， 红灯会变成绿灯 ;另一种类型是利用继电器的红绿灯 ， 当司机遇到红灯时，轻轻按下车内的喇叭，可以使红灯变为绿灯。红外线灯 工作就是这样，当一旦踩着的道路上 （这是应力敏感）的道路上的行人，它可以智能地感觉到会有人过马路，红外光束红外灯就能将信号变换灯光延时一段时间，让车内通稍晚，以避免交通事故的发生会从
26、而避免 悲剧 的发生 。 从十九世纪 ， 在 英国伦敦，首次使用由气色灯信号的 交通控制系统 至今， 城市 交通信号控制系统是由一个固定的时间段给变量的时间段，从 通过手动控制模式 到自动控制模式 ，而不在车辆检测器，以车辆的 检测器 的发展控制系统模式，开发了由点控制模式的手段来控制，从没有车辆检测器到以车辆 检测 器感应 有 无 车 辆，已然走过一百多年的时间了。 10世纪 60年代以来，在加拿大的多伦多市， 利用 IBM650型计算机技术 的整体协调模式的交通感应控制系统信号的系统，使得城市道路交通信号控制系统的开发步入了 一个新的快速发展的阶段。 于此之后，美国、 澳大利亚 、日本、
27、德国 、英国等国家相继 通过计算机数字化技术建立了安全的交通控制系统，这些系统还配备了交通控制中心智能控制组成的交通管制及监察系统 。 每一个时期都有交通控制信号系统的典型特征如图所示 的时间表。 截至 20世纪 80年代初，建有现代化的城市交通控制中心的整个世界达到了 300多家，代表 现代化的智能交通控制系统的 未来的方 向。 1.1 交通 灯 控制系统的 信号系统发展一览表 常州工学院电子信息与电气工程学院毕业设计说明书 5 随着交通控制系统的发明和信号灯，智能交通的有效管理成为可能，并为交通疏散的现代道路通行能力的快速增长，并避免交通事故已显著改善的结果。在 20 世纪60 年代，在联
28、合国灯是指一个标准，以提供“道路交通和道路标志协议”，使各种交通信号。绿灯交通信号的含义，在一个绿灯车辆前方可直行通过，通过左转交通，右绪论 6 转，除非有一个展示禁令的另一个迹象能 够传递一定的。需要的方向向左或向右转的车辆必须让车辆通行的道路行驶，并在交通走廊道路人行横道的行人。一个红色的灯是禁止信号意义过往车辆，在红灯前必须在交通管制路口停车线后面停下，不得强行通过，红灯亮。黄色预警信号指示灯的含义是，前面是不是黄灯的车辆强行超越停车线，但如果车辆已经非常接近停止线，不能快速，安全地停下车辆可通过路口被认为是安全的。 在西方发达国家，交通控制系统的基本功能是通过传统的交通控制系统，实现了
29、智能交通控制系统及其变化的项目的发展，但在中国，智能交通控制系统正处于发展阶段刚启动。但对于来讲 ，对于交通灯定时控制模式的传统方式的交通控制系统通常被使用的，所以没有办法车流中识别和优化的快速增长，因此它无法适应的不确定原因交通和原因，这往往容易引起交通控制系统在有限的交通资源的随机性是无效的浪费和不必要的阻塞道路等。智能交通控制系统在现代可以使用的效率不产生变化较大的硬件水平对案件进行迅速而有效地提高了道路，避免交通拥堵 Intelligent Transport systems： 英文缩写是 ITS。 本次国际期为联合国正式确定并于 1994 年命名的。在过去，美国的制度技术或相关研究项
30、目交通管制这种被称为 “智能 VelIiele 公路系统（ IVHS）”（智能车辆道路系统）。在日本，这种技术将被称为 UTMS， VICS 等 ;在欧盟，他们被称为 RTI（道路交通信息技术）“。在世界上， ISO（国际标准化组织）也成立了专门的名为 ISO/ TC.204 它的，所使用的术语“运输信息和控制系统（ 1rICS）”。 重视交通智能控制系统是信息交换，系统和广泛的服务特性的互动功能，其核心技术是信息技术，计算机技术，通信技术，交通工程，单片机技术，传感器技术，电子技术和系统工程等。智能交通控制系统（ ITS）是在路况较好的上去打了安全， 智能管理系统控制的交通影响，他们将先进的
31、电子技术，计算机技术，信息技术，通信技术，计算机技术基础设施的实施，传感器技术和系统工程技术集成度高到地面并建立了一个实时，安全，准确，大范围，高效率，全方位的交通道路管理。 在中国，影响和制约的客观条件下，其起步后，当在 20 世纪 90 年代在 90 年代初，一些学者和中国政府开始认识到了发展，其研究和发展是非常重要的。但到了 20世纪中期 90 年来，由于的积极影响国外研发过程中，中国政府部门和学者开始研究，深入的当时，幸运的是，也有中央有关部门政府，相关学者和当地政府的热情支持 的常州工学院电子信息与电气工程学院毕业设计说明书 7 一部分。 在 20 世纪 90 年代，中国还成立了专门
32、的智能交通控制系统全国（ ITS）的团队成员，负责协调和指导办公室工作人员，涵盖了智能交通控制系统（ ITS）的运输专家指导委员会及同年速度始建，专家高校的咨询委员会：清华大学，北京大学，北京航空航天南京理工大学，北京航空航天大学，中南大学，江苏大学，复旦大学，同济大学，吉林工业大学，南京大学，东南大学等，以及国家一级“相关的主题九五”规划科学技术研究和相应的启动相关主题的国家“十五”重点科技攻关。现在，已经有充分的模仿一些大的城市引进国外智能交通系统，我们已经 逐步开始探索，开发和设计更符合我们的基本国情的智能交通系统线路，并很快取得了快速的发展和成功。 1.3 本设计的内容 智能交通控制系
33、统的发展现状，这样的设计是主要的研究方向如下：速度快，智能化，集成化和功能强大的单片机为控制核心，一套完整的设计十字路口智能交通控制系统，实时控制是用来指挥路口交通状态。 本设计主要做了如下几方面的工作： 一是要确定整体设计，交通控制系统包括一个十字路口的交通禁令，特定的功能，方案设计和系统应该在这里，除了信号状态控制的设计，可以实现基本的通信功能外，还增加了倒计时根据实际情况 显示呈现，以及汽车流量检测和自我的要求调整仿真功能，违规检测和治疗，紧急治疗和键盘可设置的功能。 二是智能传感器硬件电路，显示电路设计，选用的设备和连接，每个设备和模块的要求一般分布的基本功能 . 三是软件系统设计，对于这个系统，我用单片机汇编语言，单片机的内部结构和实现充分的调研工作，了解定时器，中断和延迟的原则，全面完成了编写软件。 1.4 本章小结 本章首先介绍了课题，研究现状，以及该组件的背景进行了简要介绍，随后做了铺垫工作。
