【正文】 5 可編程序控制器控制 6 控制方案總體確定 6 程序流程圖 9 9 智能控制方案 11第3章 硬件電路簡(jiǎn)介 13 PLC的基本組成和各部分作用 13 PLC基本組成 13 PLC各部分作用 13 S7200系列PLC簡(jiǎn)介 17 車道信號(hào)燈 19 20 20 20第4章 程序設(shè)計(jì) 21 I/O接線圖 21 梯形圖程序 23設(shè)計(jì)完成后的心得體會(huì) 32致 謝 33參考文獻(xiàn) 34VI第1章 緒論當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，己經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見(jiàn)和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就己出現(xiàn)了。1859年，在英國(guó)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(hào)燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。1868年，英國(guó)機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場(chǎng)上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(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。電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，1914年始安裝于紐約市5號(hào)大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測(cè)器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來(lái)啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對(duì)壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺(jué)到有人要過(guò)馬路。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長(zhǎng)一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于政導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國(guó)《道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定》對(duì)各種信號(hào)燈的含義做了規(guī)定。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過(guò)人行橫道的行人優(yōu)先通行。 引言隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，上路的車輛越來(lái)超多，而通路建設(shè)卻往往跟不上城市發(fā)展的速度，因此城市交通的問(wèn)題日益突出，經(jīng)常在十字路口等交通繁忙的地方發(fā)生堵塞情況，在這個(gè)時(shí)候，道路交通燈的正常運(yùn)行以及合理的功能就是交通暢通的重要保證[1]。目前設(shè)計(jì)智能交通燈的方案有很多，有應(yīng)用CPLD設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制器方法；有應(yīng)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；有應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)的方法，但檢測(cè)車流量的裝置絕大多數(shù)都利用各種形式的傳感器進(jìn)行檢測(cè)[2]。單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫(xiě)MCU表示單片機(jī)，單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了廣泛的應(yīng)用[3]，不少文獻(xiàn)就將單片機(jī)應(yīng)用到交通燈控制系統(tǒng)中。文獻(xiàn)[4]運(yùn)用超聲測(cè)距原理，就設(shè)計(jì)出一個(gè)以單片機(jī)為控制核心且能根據(jù)實(shí)時(shí)車流量來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)各路口通行時(shí)間的智能控制系統(tǒng)。提高了交通路口通行效率，有效緩解了交通擁堵，并引入手動(dòng)遙控模塊，以應(yīng)對(duì)嚴(yán)重交通擁堵。筆者認(rèn)為是一種比較好的控制方案。針對(duì)道路交通擁擠、交叉路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況，文獻(xiàn)[5]也設(shè)計(jì)出一種基于單片機(jī)的智能控制系統(tǒng)。采用單片機(jī)作為核心控制器，組成一個(gè)集車流量采集、處理、自動(dòng)控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)仿真，系統(tǒng)還能進(jìn)行倒計(jì)時(shí)顯示，車流量檢測(cè)及調(diào)整，交通違規(guī)處理和緊急處理等功能，但并未真正運(yùn)用到實(shí)際。文獻(xiàn)[6]利用紅外對(duì)管來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)車流量，也是利用單片機(jī)作為控制器來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)各路口時(shí)間，達(dá)到更加高效的車流控制和路口通行效果，并通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)特種車輛的特殊準(zhǔn)許通過(guò)。文獻(xiàn)[7]提出了一種新型的智能交通控制系統(tǒng)——基于單片機(jī)的智能交通燈控制系統(tǒng)。通過(guò)傳感器利用光學(xué)原理采用照相的方式，使光電池產(chǎn)生不同的電勢(shì)。對(duì)各個(gè)方向的車流量進(jìn)行采集，由控制器單片機(jī)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，求出比值。根據(jù)比較結(jié)果，將具體的車流量轉(zhuǎn)換成兩位車流量大小的比值。根據(jù)比值與紅綠燈時(shí)長(zhǎng)的關(guān)系，輸出時(shí)長(zhǎng)控制信號(hào)，使交通燈時(shí)長(zhǎng)可根據(jù)車流量改變。PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置[8]。它面向控制工程、面向用戶、適應(yīng)工業(yè)環(huán)境、操作方便、可靠性高，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機(jī)器人和CAD/CAM），已成為自動(dòng)化系統(tǒng)的基本裝置[9]。文獻(xiàn)[10]是將PLC應(yīng)用到一個(gè)批量生產(chǎn)的化學(xué)過(guò)程控制中，不但能按照要求生產(chǎn)，而且生產(chǎn)一批產(chǎn)品所用的時(shí)間是最小的，這就足以說(shuō)明PLC在控制方面的優(yōu)勢(shì)。所以文獻(xiàn)[11]就提出一個(gè)應(yīng)用PLC作為交通控制系統(tǒng)的底層控制器的控制方案，PLC得到中心指令和該交叉路實(shí)時(shí)交通流量信息后，利用模糊控制策略進(jìn)行決策，優(yōu)化交叉口信號(hào)燈的配時(shí)，達(dá)到很好的交通控制效果，有效地解決了交通流量不均衡、不穩(wěn)定帶來(lái)的問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路口，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(lái)控制行車。對(duì)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(guò)程中出現(xiàn)的情況，還存在以下缺點(diǎn)：，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(zhǎng)些；另一車道為副干道，車輛較少，放行時(shí)間應(yīng)該短些。，兩車道應(yīng)采取的措施，譬如，消防車執(zhí)行緊急任務(wù)通過(guò)時(shí)，兩車道的車都應(yīng)停止，讓緊急車通過(guò)。 交通燈監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意義目前，我國(guó)城市十字路口的交通燈控制系統(tǒng)本上都采用定時(shí)控制方式。這樣必然產(chǎn)生如下弊端：當(dāng)某條道路的車流量很大卻要等待紅燈，而此時(shí)另一條空道或車流量相對(duì)少得多的道路卻依然按原定時(shí)間亮著碌燈，這種現(xiàn)象是未對(duì)道路的實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控所造成的。這樣的交通控制系統(tǒng)效率低，容易造成交通擁擠。而且也浪費(fèi)人力、物力。因此，我們有必要尋求一種具有智能的交通控制系統(tǒng)。這種智能交通控制系統(tǒng)能夠根據(jù)車流量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈的時(shí)間長(zhǎng)度，最大限度地減少十字路口車輛滯留現(xiàn)象，有效的緩解交通擁擠、實(shí)現(xiàn)交通控制系統(tǒng)的最優(yōu)控制，大大的提高了交通控制系統(tǒng)的效率。隨著我國(guó)人民生活水平的不斷提高，城市化的推進(jìn)與私家車數(shù)量的猛增，道路交通擁擠的問(wèn)題日益突出，可以預(yù)見(jiàn)。智能交通控制系統(tǒng)將具有廣大的應(yīng)用前景。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)采用PLC做控制，完成對(duì)十字路口交通燈的自動(dòng)控制與監(jiān)控，主要實(shí)現(xiàn)城市交通路口信號(hào)燈自動(dòng)控制。機(jī)動(dòng)車是否違章、肇事記錄的上傳、存儲(chǔ)和處理；實(shí)現(xiàn)顯示、通信等功能。從而保證了車輛在城市道路各路口順暢通行以及安全。第2章 交通燈系統(tǒng)控制所涉及的硬件知識(shí)方案 三種控制方式比較目前普遍使用的電氣控制方式主要有：繼電器接目器控制、可編程序控制器控制、單片機(jī)系統(tǒng)控制等單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。使用單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)采用MSC51系列單片機(jī)ATSC51和可編程并行I/O接口芯片8255A為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能很據(jù)實(shí)際車流量通過(guò)8051芯片的P1口設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間。使用單片機(jī)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于它們的CPU功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。但是編程復(fù)雜，對(duì)環(huán)境的要求較高，出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行調(diào)試不方便，可靠性不高。采用繼電接觸式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)，主要由繼