【正文】 較晚，由于國(guó)情的差別，交通狀況也與國(guó)外有很大差別，自前主開發(fā)的城市交通控制系統(tǒng)在整體性上比國(guó)外同類系統(tǒng)有較大差距，表現(xiàn)在：1．城市道路結(jié)構(gòu)不合理。 2．交通出行結(jié)構(gòu)失衡。3．交通管理技術(shù)水平低，交通事故頻繁。為了能夠?qū)崿F(xiàn)城市佳通控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)自適應(yīng)最優(yōu)控制的目標(biāo)，探索一個(gè)有效的控制方法是很有效的途徑。 城市交通信號(hào)控制的意義及任務(wù)進(jìn)一步加強(qiáng)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，并且最大限度提高現(xiàn)有路網(wǎng)的利用效率，從而緩解車輛猛增而帶來(lái)的交通壓力。城市交通信號(hào)控制的目的有：減少交通事故發(fā)生率緩解交通壓力提高公共效益節(jié)省能源消耗等交通控制的主要任務(wù)是：改善人和貨物的安全運(yùn)輸緩和交通擁擠提高運(yùn)營(yíng)效率等 本文的主要內(nèi)容本論文的開發(fā)工作主要內(nèi)容：第一章緒論部分，介紹了該課題的研究背景，研究意義等；第二章介紹了課題分析和方案論證以及需求分析；第三章詳細(xì)介紹了本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)原理與硬件設(shè)計(jì)理論等；第四章具體介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以及交通燈概述等最后為結(jié)論，對(duì)本課題的研究工作進(jìn)行了總結(jié)，指出了研究工作的創(chuàng)新點(diǎn)和意義。并對(duì)未來(lái)的工作進(jìn)行展望。第二章 方案設(shè)計(jì) 題目分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)確定呼和浩特市人民路與文化路交叉口的交通紅綠燈的最佳控制方案，按照最佳控制方案進(jìn)行控制，使得兩條路總的車流速度為最大（前提條件：假定兩條路的車流量是均衡的，兩條路的車流量相等）。設(shè)計(jì)任務(wù)與要求:(1)設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的交通燈控制電路,要求甲車道和乙車道兩條交叉道路上的車輛交替運(yùn)行,每次通行時(shí)間都為16秒并可以調(diào)整。(2)黃燈先亮3秒鐘,才能變換運(yùn)行車道。(3)黃燈亮?xí)r,要求每秒閃亮兩次。(4)如果發(fā)生緊急事件, 例如救護(hù)車、警車經(jīng)過(guò), 則按下單脈沖按鈕,使得東、西、南、北四個(gè)方向紅燈亮[8]。(5)尋找最佳紅綠燈持續(xù)時(shí)間。分析結(jié)果：經(jīng)分析，呼和浩特市回民街及新華大街是呼和浩特市比較重要的也是比較典型的十字交叉路口，在人們的日常生活中有著非常重要的作用和意義。新華大街貫穿城市東西為呼和浩特市交通干線的主動(dòng)脈，承載著呼和浩特市60%以上的交通流。表 車流總數(shù)（輛）105285275691385410931108輛天一二七六五四三經(jīng)計(jì)算，平均每天每分鐘的車流通量為S=47輛/分?；孛窠挚v臥南北，橫穿十幾條重要的鐵路公路交通路線，是呼和浩特市貫穿南北非常重要的一條“紐帶”，因此，兩條交通線路的交叉點(diǎn)顯得尤為重要，回民街及新華大街交叉口的東南角是新華廣場(chǎng)，是呼和浩特市的文化，娛樂(lè)，休閑中心，周圍有大型超市，市人民醫(yī)院，商業(yè)街等，使其成為行人，車輛非常密集的地帶，回民街及新華大街交叉口的交通控制系統(tǒng)不容忽視。所以我們決定對(duì)此路口進(jìn)行研究，模擬并提出自己的改進(jìn)方案。 方案論證經(jīng)觀察，呼和浩特市愛民路與糕點(diǎn)巷交叉口的交通燈僅僅是老式的紅黃綠三種顏色交替變化的交通燈，每個(gè)路口通行時(shí)間為25S然后黃燈閃爍時(shí)間為3S，沒(méi)有數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示等，開始南北紅東西綠南北黃東西黃南北綠東西紅南北黃東西黃其循環(huán)規(guī)則如下： 圖 圖 循環(huán)規(guī)則流程圖我們第一步的工作就是要模擬出原始的人民路文化路交叉口交通燈，并復(fù)原其基本功能，為此我們?cè)O(shè)計(jì)了兩種方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：方案一：用延時(shí)的方法，其執(zhí)行過(guò)程如下：開始 初始化 各路口全紅燈延時(shí)5S 南北紅東西綠延時(shí)25S 南北黃東西黃延時(shí)3S 南北綠東西紅延時(shí)25S 南北黃東西黃延時(shí)3S……如此循環(huán)下去，此方法從設(shè)計(jì)和程序?qū)崿F(xiàn)上都比較簡(jiǎn)單，但是具體到實(shí)際應(yīng)用上卻不太好，計(jì)時(shí)時(shí)間不是特別精確，可擴(kuò)展性差，隨著新功能的增加，設(shè)計(jì)程序變得較為繁瑣，不利于工程上的實(shí)現(xiàn)。方案二：用中斷定時(shí)的方法：采用2HZ中斷，設(shè)有標(biāo)志位counter，每次中斷到來(lái)counter取反一次，當(dāng)counter=1是秒表計(jì)時(shí)加一，即每中斷兩次為一秒，精確的實(shí)現(xiàn)了秒單位計(jì)時(shí)，另外這種方法的可擴(kuò)展性也比較強(qiáng)，所以我們采用中斷的方法，以上兩種方案是針對(duì)原始交通燈設(shè)計(jì)的，從設(shè)計(jì)和程序?qū)崿F(xiàn)上都比較簡(jiǎn)單，只有單純的四個(gè)路口的紅黃綠三種信號(hào)燈在交替變換，沒(méi)有數(shù)碼管計(jì)時(shí)顯示，看上去不太美觀，具體到實(shí)際應(yīng)用上卻不太好，首先，單純的led循環(huán)顯示，沒(méi)有數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示，往往會(huì)給行人帶來(lái)一種焦急的心理感應(yīng)，總是在等著紅燈變綠的時(shí)刻，其次，運(yùn)用延時(shí)的方法實(shí)現(xiàn)led的循環(huán)閃爍，定時(shí)不太精確，可擴(kuò)展性差，不利于增加新的功能，為此我們?cè)谠O(shè)計(jì)交通燈的時(shí)候就想著怎樣消除這種弊端，以更加適合現(xiàn)實(shí)的需要，于是我們?cè)诖嘶A(chǔ)上提出了改進(jìn)方案，以更好地適應(yīng)人們的生活習(xí)慣，符合現(xiàn)實(shí)的交通規(guī)則，對(duì)緩解交通阻塞, 提高暢通率具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。改進(jìn)方案：此方案為在第一種方案的基礎(chǔ)上提出的改進(jìn)方案，采用2HZ中斷控制，精確的實(shí)現(xiàn)了秒表倒計(jì)時(shí)，同時(shí)加上數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示，讓行人一目了然，當(dāng)黃燈點(diǎn)亮?xí)r數(shù)碼管開始閃爍顯示，給人以提醒注意交通變化，交通燈循環(huán)規(guī)律也加強(qiáng)了其可行性，使其更加合理性，另外，在設(shè)計(jì)發(fā)揮上添加了按鍵調(diào)整功能和語(yǔ)音提示功能，在按鍵調(diào)整上設(shè)計(jì)了手動(dòng)調(diào)整倒計(jì)時(shí)時(shí)間，緊急狀態(tài)按鍵，和一鍵還原的設(shè)置，整體設(shè)計(jì)圖如下：設(shè)置狀態(tài)初始化鍵掃描，取鍵值判斷當(dāng)前狀態(tài)緊急狀態(tài)正常運(yùn)行語(yǔ)音提示調(diào)用緊急狀態(tài)子程序調(diào)用設(shè)置狀態(tài)子程序調(diào)用正常運(yùn)行子程序Led數(shù)碼管顯示圖 整體設(shè)計(jì)框圖 需求分析 本設(shè)計(jì)以十六位凌陽(yáng)61單片機(jī)為核心，采用數(shù)碼顯示技術(shù)配合SACM_S480語(yǔ)音播報(bào)，之所以使用SPCE061A單片機(jī)因?yàn)樗鼔嚎s比大，存儲(chǔ)量大，音質(zhì)適于語(yǔ)音播報(bào)。超高亮度發(fā)光二級(jí)管作為信號(hào)燈。LED顯示方式為共陰極顯示方式。倒計(jì)時(shí)采用2HZ中斷實(shí)現(xiàn)秒表倒計(jì)時(shí)并通過(guò)七段數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，這樣能夠精確的實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示讓人耳目一新。另外，采用語(yǔ)言功能豐富，表達(dá)能力強(qiáng)，靈活方便，良好移植性的C語(yǔ)言設(shè)計(jì)。所需材料及設(shè)備：裝有IDE編程開發(fā)軟件的計(jì)算機(jī)一臺(tái)，凌陽(yáng)16位單片機(jī)試驗(yàn)箱一臺(tái)，數(shù)據(jù)線若干，模擬交通信號(hào)燈實(shí)驗(yàn)板一塊（含主要元件：LED發(fā)光二極管12個(gè)，七段數(shù)碼管8個(gè)，揚(yáng)聲器1個(gè)，按鍵3個(gè)等）第三章 相關(guān)原理及硬件電路設(shè)計(jì) 交叉路口及交通信號(hào)控制概論城市交通網(wǎng)絡(luò)由大量的平面交叉路口匯集而成。我們有必要采取某些控制方法，合理分配通行權(quán)才能使車輛安全的通過(guò)交叉路口。為保證車輛和行人的通行安全，必須是發(fā)生沖突的車流和人流在時(shí)間上和空間上分離。我們按道路條數(shù)不同把平面交叉路口分為三路交叉、四路交叉、多路交叉，按交叉情況分為T形、Y形、十字形、X形，環(huán)形和多路交叉型等。 本設(shè)計(jì)從現(xiàn)實(shí)生活考慮，以生活中最常見的十字形交叉口為例進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究，十字形交叉口簡(jiǎn)單明了而又極具代表性，能夠充分反映現(xiàn)代交通信號(hào)自動(dòng)控制系統(tǒng)在交通運(yùn)行中的作用和實(shí)際效果，它是研究其他類型交通交叉口的一個(gè)前提，為進(jìn)一步的研究做了很好的準(zhǔn)備，此路口也在論證上極具說(shuō)服力，所以我們僅選擇十字形交叉口為研究對(duì)象。我國(guó)于1988年3月頒布了《中華人民共和國(guó)道路交通管理?xiàng)l例》，其內(nèi)容基本與《協(xié)定》相同，規(guī)定如下:指揮燈信號(hào):綠燈亮，車輛行人通行，但是轉(zhuǎn)彎