開題報(bào)告基于單片機(jī)的智能交通燈（軟件部分）

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告</p><p><b>　　自動化</b></p><p>　　基于單片機(jī)的智能交通燈（軟件部分）</p><p><b>　　1、研究目的和意義</b></p><p>　　自從1858年英國人，發(fā)明了原始的機(jī)械扳手交通燈之后，隨后的一百多年里，交通

2、燈改變了交通路況，也在人們?nèi)粘Ｉ钪姓紦?jù)了重要地位，隨著人們社會活動日益增加，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，汽車數(shù)量急劇增加，城市道路日漸擁擠，交通燈更加顯示出了它的功能，使得交通得到有效管制，對于交通疏導(dǎo)，提高道路導(dǎo)通能力，減少交通事故有顯著的效果。</p><p>　　近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，電子器件也隨之廣泛應(yīng)用，其中單片機(jī)也不斷深入人民的生活當(dāng)中。本模擬交通燈系統(tǒng)利用單片AT89C51作為核心元件，實(shí)現(xiàn)了通過信號燈對路面

3、狀況的智能控制。從一定程度上解決了交通路口堵塞、車輛停車等待時(shí)間不合理、急車強(qiáng)通等問題。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低、實(shí)時(shí)性好、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，有廣泛的應(yīng)用前景。</p><p>　　國內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路門，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈。加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來控制行車。對于一般情況下的安全行車，車輛分流尚能發(fā)揮作用，但根據(jù)實(shí)際行車過程中出現(xiàn)的情況，還存在以下缺點(diǎn)：</p>

4、;<p>　　1）兩車道的車輛輪流放行時(shí)間相同且固定，在十字路口，經(jīng)常一個(gè)車道為主干道，車輛較多，放行時(shí)間應(yīng)該長些；另一車道為副干道，車輛較少，放行時(shí)間應(yīng)該短些。</p><p>　　2） 沒有考慮緊急車通過時(shí)，兩車道應(yīng)采取的措施，臂如，消防車執(zhí)行緊急任務(wù)通過時(shí)，兩車道的車都應(yīng)停止，讓緊急車通過?；趥鹘y(tǒng)交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過于死板，紅綠燈交替是間過于程式化的缺點(diǎn)，智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就更顯示出了

5、它的研究意義，它能根據(jù)道路交通擁護(hù)，交叉路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況。利用單片機(jī)控制技術(shù)．提出了軟件和硬件設(shè)計(jì)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)道路的最大通行效率。</p><p>　　2、國內(nèi)外發(fā)展情況(文獻(xiàn)綜述) </p><p>　　在今天，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。</p><p>　　1858年，在英

6、國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩色旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914年，電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號大街

7、的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。而中國最早的馬路交通燈卻是誕生于1928年的上海英租界。從最早的手牽皮帶到20世紀(jì)50年代的電氣控制,從采用計(jì)算機(jī)控制到現(xiàn)代化的電子定時(shí)監(jiān)控，交通信號燈在科學(xué)化、自動化上不斷地更新、發(fā)展和完善。但是，隨著社會的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的交通燈的缺陷也日益出現(xiàn)，其中設(shè)計(jì)過于死板，達(dá)不到道路的最大通行效率是最明顯的問題，紅綠燈交替變換時(shí)間過于程式化。</p><p>　　隨

8、著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對各種交通車輛的需求量不斷增大，城市的交通擁護(hù)問題日益嚴(yán)重，目前，大部分城市的十字路口的交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過車輛流量的調(diào)查，</p><p>　　利用傳統(tǒng)的方法設(shè)計(jì)好紅綠燈的延時(shí)，然而，實(shí)際上的車流量是不斷變化的，有的路口在不同的時(shí)間段車流量的大小甚至有很大的差異，所以說，統(tǒng)計(jì)的方法己不能適應(yīng)迅速發(fā)展的交通現(xiàn)狀。</p><p>　　3、研究/設(shè)計(jì)的

9、目標(biāo)</p><p>　　本設(shè)計(jì)的目的在于設(shè)計(jì)出一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值、性價(jià)比較高的智能交通燈控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)性能較好，且穩(wěn)定性高，可實(shí)現(xiàn)十字路口城鄉(xiāng)交通自動控制和緊急情況下能夠手動切換信號燈讓特殊車輛優(yōu)先通行。設(shè)計(jì)一種以STC89C52單片機(jī)為核心芯片，并外加輸入和輸出電路，由四部分組成：車檢測電路，信號燈電路，時(shí)間顯示電路，緊急轉(zhuǎn)換開關(guān)。在此交通燈系統(tǒng)中設(shè)計(jì)出最佳的檢測車流量大小的硬件電路，并對其主要部分進(jìn)行詳細(xì)分

10、析，完成主電路和控制電路的設(shè)計(jì)，并對智能交通燈的運(yùn)行過程中存在的問題進(jìn)行分析，得到可行性方案。</p><p>　　4、設(shè)計(jì)方案（研究/設(shè)計(jì)方法、理論分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法和步驟等）</p><p>　　1） 設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的交通燈控制電路，要求南北方向和 東西方向兩個(gè)交叉路口的車輛交替運(yùn)行，兩個(gè)方向能根據(jù)車流量大小自動調(diào)節(jié)通行時(shí)間，車流量大，通行時(shí)間長，車流量小，通行時(shí)間短。</p

11、><p>　　2） 每次綠燈變紅燈時(shí)要求黃燈先亮5S,才能變換運(yùn)行輛。</p><p>　　3）東西方向、南北方向車道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時(shí)間都用數(shù)碼管顯示器進(jìn)行顯示（采用倒計(jì)時(shí)的方法）。</p><p>　　4）考慮到特殊車輛情況，設(shè)置緊急轉(zhuǎn)換開頭。</p><p>　　針對道路交通擁擠，交叉路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況。

12、我準(zhǔn)備利用單片機(jī)控制技術(shù)來設(shè)計(jì)。</p><p>　　設(shè)計(jì)方案及兩點(diǎn)改進(jìn)措施：</p><p>　　1）根據(jù)各道路路口車流量的大小自動調(diào)節(jié)通行間。</p><p>　　2）考慮特殊車輛通行情況，設(shè)計(jì)緊急切換開關(guān)。由AT89C51</p><p>　　單片機(jī)自單帶有2計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源，能滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。用單片機(jī)設(shè)計(jì)不但設(shè)計(jì)簡單，而且成本低

13、，用其設(shè)計(jì)的交通燈也滿足了要求，所以本文采用單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈， 系統(tǒng)構(gòu)圖如圖1所示</p><p><b>　　圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求,可畫出該控制器的原理框圖, 為確保十字路口的交通安全，往往都采用交通燈自動控制系統(tǒng)來控制交通信號。其中紅燈（R）亮，表示禁止通行；黃燈（Y）亮表示暫停；綠燈（G）亮表示允許通行。&l

14、t;/p><p>　　控制器的系統(tǒng)框圖如圖2所示。</p><p>　　圖2 交通燈控制器系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　5、工作原理</b></p><p>　　大家都明白，綠燈的放行時(shí)間與車輛通過數(shù)量不成正比。比如說20秒內(nèi)每車道可以通過20輛車，40秒內(nèi)每車道卻可以通過45輛車。因?yàn)檫@有一個(gè)起步的問題，

15、還有一個(gè)黃燈等待問題。也就是說，綠燈放行時(shí)間越長，單位時(shí)間通過車輛的數(shù)量就越多。我們來計(jì)算一下，每車道通行20秒內(nèi)可以通過20輛車，一個(gè)綠燈循環(huán)是40秒(單交叉路口)，加上每次狀態(tài)轉(zhuǎn)換的黃燈5秒（一個(gè)循環(huán)要兩次轉(zhuǎn)換），即一個(gè)紅綠黃燈循環(huán)要50秒，即50秒內(nèi)通行的車輛為40輛。通過一輛車的平均電源與上位機(jī)通訊時(shí)間是1.25秒。如果每次車輛通行的時(shí)間改為40秒，40秒可以通過40輛，一個(gè)紅綠燈循環(huán)是80秒(單交叉路口)，加上每次狀態(tài)轉(zhuǎn)換的黃

16、燈5秒（一個(gè)循環(huán)要兩次轉(zhuǎn)換），即一個(gè)紅綠黃燈循環(huán)要90秒，即90秒內(nèi)通行的車輛為90輛。通過一輛車的平均時(shí)間只需1秒。顯然在車輛擁擠的情況下綠燈的通行時(shí)間越長，單位時(shí)間內(nèi)通行的車輛越多，可以有效緩解車輛擁堵問題。</p><p>　　當(dāng)然綠燈時(shí)間也不可能無限長，要考慮到讓另一路口的等待時(shí)間不能過長。人們總是希望在交通燈前等候的時(shí)間越短越好。所以筆者設(shè)定了綠燈通行時(shí)間的上限為40秒。在非擁擠時(shí)段綠燈的通行時(shí)間的下限

17、為20秒，當(dāng)交叉路口雙方車輛較少時(shí)通行時(shí)間設(shè)為20秒，這樣可以大大縮短車輛在紅燈面前的等待時(shí)間。當(dāng)交叉路口雙方車輛較多時(shí)通行時(shí)間設(shè)為40秒。</p><p>　　6、方案的可行性分析</p><p>　　能交通燈控制系統(tǒng)的工作原理學(xué)習(xí)，在所學(xué)的單片機(jī)原理及接口技術(shù)、傳感器技術(shù)，自動控制原理，電力電子技術(shù)等課程的基礎(chǔ)上，對設(shè)計(jì)題目進(jìn)行了詳細(xì)分析，將所要設(shè)計(jì)的交通</p><

18、;p>　　燈系統(tǒng)分為車檢測電路，信號燈電路，時(shí)間顯示電路，緊急轉(zhuǎn)換開關(guān)等幾個(gè)部分，并對每個(gè)小電路進(jìn)行了可行性分析，因此該設(shè)計(jì)方案可行，能夠完成設(shè)計(jì)要求，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。</p><p>　　7、該設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處</p><p>　　交通系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)是目前研究的方向，也已經(jīng)取得不少成果，但傳統(tǒng)的定時(shí)交通燈控制仍然在一些地方廣泛應(yīng)用，那是車流量不大，而且交通道路相對好的地方，傳統(tǒng)的定時(shí)交通燈控

19、</p><p>　　制還是起到了一定的作用。但隨著社會的高速發(fā)展，城市化日益完善，車的數(shù)量必然增多，給交通的壓力也增大，這時(shí)候，智能交通燈控制將會起到疏導(dǎo)交通，改善城市交通環(huán)境，推動城市化日益完善!基于Proteus智能交通燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)上有兩個(gè)主要特點(diǎn)，一方面是本設(shè)計(jì)采用模糊控制方法實(shí)現(xiàn)交通的控制，由于模糊控制不需要建立被控對象精確的數(shù)學(xué)模型，特別適用于隨機(jī)的．復(fù)雜的城市交通控制，因此以多變少為例子，在通

20、行時(shí)間方面控制設(shè)置為20s→25s→40s→45s→20s為一個(gè)循環(huán)，根據(jù)車流量,合理分配了通行時(shí)間。另一方面，設(shè)計(jì)應(yīng)急轉(zhuǎn)換開關(guān)，考慮緊急車通過時(shí)，譬如，急救車或消防車執(zhí)行緊急任務(wù)通過時(shí)，兩車道的車都應(yīng)停止，讓緊急車通過。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果證明用本系統(tǒng)PIC單片機(jī)能完成交通燈控制過程,有效地疏導(dǎo)交通,提高了交通路口的通行能力. </p><p>　　該系統(tǒng)應(yīng)用了單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能交通燈管制的控制系統(tǒng),以及該系統(tǒng)軟

21、、硬件設(shè)計(jì)方法,實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì),能夠有效地疏導(dǎo)交通,提高交通路口的通行能力. </p><p><b>　　時(shí)間進(jìn)程</b></p><p>　　1、查閱文獻(xiàn)，翻譯英文資料，書寫開題報(bào)告; 第1--4周 </p><p>　　2、相關(guān)資料的獲取和必要知識的學(xué)習(xí) ； 第5--9周</p><p

22、>　　3、設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件和軟件模塊并調(diào)試 ; 第10--14周</p><p>　　4、撰寫論文； 第15--16周</p><p>　　5、總結(jié)，準(zhǔn)備答辯； 第17--18周</p><p><b>　　8、參考文獻(xiàn)</b>&

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