【正文】 ..................................... 17 本章小結 ......................................................................................................... 18 5 結論與展望 .............................................................................................................. 19 結論 ................................................................................................................... 19 展望 ................................................................................................................... 19 致 謝 .......................................................................................................................... 20 3 參考文獻 ...................................................................................................................... 21 附錄 .............................................................................................................................. 22 4 1 緒論 課題研究的背景及意義 隨著經(jīng)濟的 發(fā)展，城市現(xiàn)代化程度不斷提高，交通需求和交通量迅速增長，城市交通網(wǎng)絡中交通擁擠日益嚴重，道路運輸所帶來的交通擁堵、交通事故和環(huán)境污染等負面效應也日益突出，逐步成為經(jīng)濟和社會發(fā)展中的全球性共同問題。交通問題已經(jīng)日益成為世界性的問題，城市交通事故、交通堵塞和交通污染問題愈加突出。為了解決車和路的矛盾，常用的有兩種方法：一是控制需求，最直接的辦法就是限制車輛的增加；二是增加供給，即大量修筑道路基礎設施的辦法，在資源、環(huán)境矛盾越來越突出的今天，面對越來越擁擠的交通，有限的資源和財力以及環(huán)境的壓力，也將受到限制。這就 需要依靠除限制需求和提供道路設施之外的其他辦法來滿足日益增長的交通需求。 在現(xiàn)有的道路交通條件下，實施交通控制和管理，充分發(fā)揮現(xiàn)有道路的通行能力 正是解決這一矛盾的途徑之一 ，大量事實已經(jīng)證明這種方法的有效性。 當前的研究現(xiàn)狀 路是交通的物質(zhì)基礎，有路才能通車，行人。我國是一個文明古國，許多城市已有上千年的歷史，城市布局和道路結構是在漫長的歷史進程中逐步形成的，近幾年雖然作了些改建和擴建，但畢竟還難以沖破原來的基本格局。我國城市道路普遍存在的弊端是： a. 路網(wǎng)密度低； b. 交通干道少； c. 路口平面 交叉。 道路狀況與車輛狀況的綜合作用形成了我國城市交通的特殊性，主要表現(xiàn)是： 城市路網(wǎng)稀，干道少，間距大，市區(qū)人口稠密，出行需求集中，迫使車輛集中于少數(shù)干道上行駛。至于中小城市 ，干道特征更為明顯，往往只有一兩條干道貫穿全市，而其他支路上交通量極小。從流量變化情況來看，除外圍過境干道外，都是有一定規(guī)律的，高峰小時基本上都集中在幾個時段內(nèi)。 我國城市機動車車種繁雜，從 50 年代的老式車到 80 年代的新型車，從大貨車到小轎車都在一個平面上行駛，不少城市拖拉機還是一種主要運輸工具，前面一輛舊車擋道，尾隨的新 型車只能跟著爬行，過交叉口時經(jīng)常出現(xiàn)啟動慢的車擋住啟動快的車，使交通工程師精心設計的交通配時方案不能很好發(fā)揮效益。 本文的主要工作和難點 通過對城市主要十字路口交通控制規(guī)律的觀察發(fā)現(xiàn)，我國現(xiàn)有 交通燈或者交 5 通規(guī)則的一個缺陷：十字路口，右拐的車輛經(jīng)常和過馬路的行人沖突，因為車輛右拐和行人過馬路是同時進行的，根本沒有時間段的劃分，所以車和人就像打籃球運球過人，要么過去，要么撞一下，而且經(jīng)常是車不讓人，人不讓車，交通事故經(jīng)常在這里發(fā)生，有的路口有協(xié)管給車和人分配時間，但大多數(shù)路口都是沒協(xié)管的，因而在這次設計 中，為了彌補這個缺陷，特意為行人留出時間過馬路， 實行人車分流， 在此期間各路轉(zhuǎn) 彎 不再進行。 本文主要工作是利用 80C51 單片機設計一個交通燈控制系統(tǒng)。在一個主要十字路口，縱向為主干道，橫向為支干道。主、支干道交替通行，主干道每次放行 20 秒，支干道每次放行 12 秒；每次綠燈變紅燈前，黃燈先亮 4 秒，此時另一干道上的紅燈亮并閃爍。 它們的工作方式，有些必須是同時進行的：主干道綠燈亮、支干道紅燈亮；主干道黃燈亮、支干道紅燈亮并閃爍；主干道紅燈亮、支干道綠燈亮；主干道紅燈亮并閃爍、支干道黃燈亮。 6 2 道路交通燈的總體系統(tǒng)的設計方案 總體設計方案 系統(tǒng)機構總框架 本系統(tǒng)是針對一個大型十字路口設計的交通信號燈控制系統(tǒng)。東西方向和南北方向各設有紅燈、黃燈、綠燈各一組。狀態(tài)一為主干道綠燈亮，支干道紅燈亮 20秒，狀態(tài)二為主干道黃燈亮，支干道紅燈閃爍 4 秒狀態(tài)三為主干道紅燈亮，支干道綠燈亮 12 秒，狀態(tài)四為主干道紅燈閃爍，支干道黃燈亮 4 秒。四個狀態(tài)一直循環(huán)，并有數(shù)碼管顯示時間。 交通管理的方案論證 東西、南北兩干道交于一個十字路口。各干道有 紅燈、黃燈、綠燈各一組 ，指揮車輛和行人安 全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換， ~、黃、綠燈，~、黃、綠燈。 控制電路框圖 圖 21 控制電路框圖 本系統(tǒng)每個信號指示燈接一個對應的 I/O口，通過對 I/O口賦值控制交通信號燈的狀態(tài)來指揮交通。在此基礎上按鍵可以觸發(fā)單片機進入中斷，進而控制交通信號燈的狀態(tài)。 電路的工作原理 本系統(tǒng)的電路較簡單，實物圖如附錄一所示。 共設有 12 個 LED，其中紅色的 4 個，綠色的 4 個，黃色的 4 個。 所有 LED 陽極接 +5V 電源，陰極與對應的 I/O 口相連（見表 21）。當單片機上電后，系統(tǒng)對其初始化，所有燈滅。當給任何一個 I/O 口賦值 0 時，與其對應的 LED 點亮。這樣，通過對 P1 的合理賦值并控制其延時時間就可以實現(xiàn)基本 倒計時顯示 89C52 系 統(tǒng) 處 理 交通 信號燈 7 的交通控制。 圖中， t 表 示時間， MG 表示主干道綠燈， MY 表示主干道黃燈， MR 表示主干道紅燈， SG 表示支干道綠燈， SY 表示支干黃道燈， SR 表示支干道紅燈， 由交通燈工作時序流程圖可以看出，交通燈應滿足兩個方向的工作時序：主干道綠 燈和黃燈亮的時間等于支干道紅燈亮的時間；支干道綠燈和黃燈亮的時間等于主干道紅燈亮的時間。若假設每個單位脈沖周期為 1 秒，則主干道綠燈、黃燈、紅燈分別亮的時間為 20 秒、 4 秒、 16 秒，支干道紅燈、綠燈、黃燈分別亮的時間為 24 秒、 12 秒、 4 秒。一次循環(huán)為 40 秒。 主干道黃燈亮時，支干道紅燈以 1Hz 的頻率閃爍；支干道黃燈亮時，主干道紅燈以 1Hz 的頻率閃爍。 主、支干道各信號燈亮時，需配合有時間提示，以數(shù)字顯示出來，方便行人與機動車觀察。主、支干道信號燈亮的時間均以每秒減“ 1”的計數(shù)方式工作，直至減到“ 0”后主、支干道 個信號燈自動轉(zhuǎn)換。 本章小結 本章主要介紹了道路交通燈的總體系統(tǒng)的設計方案。設計出系統(tǒng)機構的總框架，并且對交通管理的方案進行了論證，在發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有交通燈控制系統(tǒng)存在不足的基礎上，在本系統(tǒng)中對其進行了改善，設計出了能實現(xiàn)本次設計要求的方案。設計出本系統(tǒng)的控制電路框圖，并對其工作原理進行了進一步說明。 9 3 硬件設計 MCS51 單片機介紹 簡介 單片機是微機的一種，是將單片機的 CPU、存儲器、 I/O 接口和總線制作在一塊芯片上的大規(guī)模集成電路。由于單片機具有體積小、功能全、價格低 、開發(fā)應用