【正文】 頁 共 43 頁 畢業(yè)設計（論文） 經相差無幾?，F(xiàn)代人類科學技術，特別是電子科學技術的發(fā)展 和成熟能比較好的解決系統(tǒng)建立中硬軟件方面要求的技術難題。 8051 單片機的交通燈控制系統(tǒng)由 8051 單片機、交通燈顯示、 LED 倒計時、 車流量檢測及調整、違規(guī)檢測、緊急處理、時間模式手動設置等模塊組成。系統(tǒng) 除基本交通燈功能外，還具有通行時間手動設置、可倒計時顯示、急車強行通過、 車流量檢測及調整、交通異常狀況判別及處理等相關功能。目前，交通控制 方面的研究能完全實現(xiàn)自動智能化，甚至將整個區(qū)域整合成一個統(tǒng)一的系統(tǒng)范 圍，還能根據(jù)正常時段以及特定突發(fā)時段的情況進行科學的自動調整。 1926 年英國人第一次安裝和使用自動化的控制器來控制交通信號 燈，這是城市交通自動控制的起點。超聲波檢測器主要在日本等少數(shù)國家得到廣泛應用。具有優(yōu)良科學的交通控制技術對資源物流和 人們出 行都是十分有價值的，保證交通線路的暢通安全，才能保證出行舒暢，物 流準時到位，甚至是生命通道的延伸。 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， 1914 年始安裝于紐約市 5 號大街的一座高塔上。各個時期典型交通信號系統(tǒng)得特征如附 表所示。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不 能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時可以進入交叉路口。國際標準化組織 ISO 為 ITS 設立的 專項叫 ISO／ TC． 204，使用的術語是“ 1rICS 交通運輸信息與控制系統(tǒng) ”。 隨著城市機動車增長速度的加快。 交通管理方面水平還欠發(fā)展，隨著交通需求越來越旺盛，而我國城市中小交 通管理和交通安全的現(xiàn)代化設施卻做得不足。 第 7 頁 共 43 頁 畢業(yè)設計（論文） 2 單片機交通控制系統(tǒng)總體設計 單片機交通控制系統(tǒng)的通行方案設計 設在十字路口，分為東西向和南北向，在任一時刻只有一個方向通行，另一 方向禁行，持續(xù)一定時間，經過短暫的過渡時間，將通行禁行方向對換。此狀態(tài)下，東西向允許通行，南北向禁止通行。駕駛員和行人普遍都愿意選擇有倒計時顯示的信號 第 9 頁 共 43 頁 畢業(yè)設計（論文） 控制 方式，并且認為有倒計時顯示的路口更安全。交通警察不斷觀察十字路口的兩個方向，根據(jù)車 輛密度和流速決定是否切換紅綠燈，以保證最佳的道路交通控制狀態(tài)。 （ 5）違規(guī)檢測 交通規(guī)則必須人人遵守，但是違反規(guī)則，如闖紅燈等，也時有發(fā)生，交 警等交通管理人員雖然可以進行實時監(jiān)管，但是耗費精力，在路口設置檢測傳感 第 10 頁 共 43 頁 畢業(yè)設計（論文） 器就可以進行自動的警報提示。 在模式選擇上，若為自動模式，將不斷調用車流量檢測模塊對車流量進行檢 測統(tǒng)計，到達一定時間將修正通行時間一滿足不同路況的需要。 系統(tǒng)硬件電路構成 本系統(tǒng)以單片機為核心，組成一個集車流量采集、處理、自動控制為一身 的閉環(huán)控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)在此基礎上，加入了違規(guī)檢測電路和車流量檢測電路 為單片機采集數(shù)據(jù)，單片機對此進行具體處理，及時調整控制指揮，為了超越 視 覺指揮的局限性，同時接上蜂鳴器，在聽覺上加強了指揮提醒作用。鍵盤是單片機系統(tǒng)中最常用的人機接口，一般情況下有獨立式和行列式兩 種。 （ 2）車流量檢測及調整 隨著我國經濟建設的蓬勃發(fā)展，城市人口和機動車擁有量在急劇增長，交通 流量日益加大，交通擁擠堵塞現(xiàn)象日趨嚴重，交通事故時有發(fā)生。此狀態(tài)下， 除了已經正在通行中的其他所以車輛都需等待狀態(tài)轉換。說明：黑色表示亮，白色表示滅。近幾年，雖然有部分城市研究和引進 一 些國外先進的交通信號管理系統(tǒng)，但是由于交通管理設施不足等原因，我國交通 事故率居高不下。 20 世紀 90 年代以來，經濟的發(fā)展加快，從 1985 年到 1995 年，機動車增 長率達 13%左右，近幾年更是增多。智能交通系統(tǒng) ITS 是在較完善的道路設施 基礎上，將先進的電子技術、信息技術、傳感器技術 和系統(tǒng)工程技術集成運用于地面交通管理所建立的一種實時、準確、高效、大范 圍、全方位發(fā)揮作用的交通運輸管理系統(tǒng)。對于 傳統(tǒng)的交通控制系統(tǒng)而言，對紅綠燈一般采用定時控制，無法對實際的交通流進 行識別優(yōu)化，以至于不能適應交通量的不確定性和隨機性的原因，往往造成交通 資源的浪費和道路的梗阻。 到 80 年代初，全世界建有交通管制 中心的城市有 300 多個，代表了未來交通控制 的發(fā)展方向。 1918 年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。但這一技術在 19 世紀就已出現(xiàn)了。 1952 年，美 國科羅拉多州丹佛市首次利用模擬計算機和交通檢測器實現(xiàn)了對交通信號機網(wǎng) 的配時方案自動選擇式信號燈控制，而加拿大多倫多市于 1964 年完成了計算機 控制信號燈的實用化，建立了一套由 IBM650 型計算機控制的交通信號協(xié)調控制 系統(tǒng)，成為世界上第一個具有電子數(shù)字計算機城市交通控制系統(tǒng)的城市。但隨著汽車工業(yè)的發(fā)展、交通流量增加、 隨機變化增強，采用以往那種單一模式的“固定配時”方式已不能滿足客觀需要， 于是一種多時段多方案的信 號控制器開始出現(xiàn)并逐步取代了傳統(tǒng)的只有一種控 制方案的控制器。隨著單 片機和傳感技術的迅速發(fā)展，自動檢測領域發(fā)生了巨大變化，交通自動監(jiān)測控制 方面的研究有了明顯的進展，并且必將以其優(yōu)異的性能價格比，逐步取代傳統(tǒng)的 交通控制措施。 本設計主要做了如下幾方面的工作：一是確定系統(tǒng)交通控制的總體設計，包 括，十字路口具體的通行禁行方案設計 以及系統(tǒng)應擁有的各項功能，二是進行傳 感器的硬件電路、顯示電路等的設計和基本功能要求。要保證高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通規(guī)則，還必須 通過一定的科技手段加以實現(xiàn)。 交通 控制系統(tǒng)是近現(xiàn)代社會隨著物流、出行等交通發(fā)展產生的一套獨特的公 共管理系統(tǒng)。 早在 1850 年，城市交叉口處不斷增長的交通就引發(fā)了人們對安全和擁堵的 關注。車輛感應控制的 這一特點刺激了車輛檢測器技術的發(fā)展。 交通控制研究的發(fā)展，旨在解決人類交通因需求的增多而日益繁重帶來的問 題，局限于道路建設的暫時不足和交通工具的快速增長，就要使更多的車輛安全 高效的利 用有限的道路資源，避免因無序和搶行等無控制原因造成的不必要阻塞 甚至癱瘓，另外，針對整個交通線路車輛的多少實時調整和轉移多條線路的分流 第 2 頁 共 43 頁 畢業(yè)設計（論文） 也十分必要。 1868年， 英國機械工程師納伊特在 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。紅外光束能把信號燈 的紅燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左 第 4 頁 共 43 頁 畢業(yè)設計（論文） 轉彎和右轉彎，除非另一種標志禁止某一種轉向。這一國際性術語于 1994 年被正式認 定。 1999 年，我國成立了全國智能交通系統(tǒng) ITS 協(xié)調指導小組及辦公室，同年， 又成立了全國智能交通運輸系統(tǒng) ITS 專家咨詢委員會，其中，同濟大學、清華 大學、北方交通大學、北京航空航天大學、吉林工業(yè)大學、東南大學等高校的有 關專家為咨詢委員，并啟動了國家“九五”科技攻關課題和國家“十五”科技攻 第 5 頁 共 43 頁 畢業(yè)設計（論文） 關課題。 20 世紀 90 年代，我國部分城市道路面積率，北京為 %，上海為 %，而國外東京為 %，巴黎為 25%，普遍高于我國。 本設計主要做了如下幾方面的工作： 一是確定系統(tǒng)交通控制的總體設計，包括，十字路口具體的通行禁行方案設 計以及系統(tǒng)應擁有的各項功能，在這里，本設計除了有信號燈狀態(tài)控制能實現(xiàn)基 本的交通功能，還增加了倒計時顯示提示，基于實際情況，又要求了對車流量檢 測及自調整模擬功能，違規(guī)檢測及處理，緊急狀況處理和鍵盤可設置等強大功能。 ◆東西方向綠燈滅，同時黃燈亮，南北方向紅燈亮，倒計時 2 秒。說明： 0 表示滅， 1 表示亮。一般車流量檢測器采 用傳感器 +單片機 +外圍器件來實現(xiàn)。本系統(tǒng)要求的按鍵 控制不多，且 I／ 0 口足夠，可直接采用獨立式。 鍵盤設置模塊對系統(tǒng)輸入模式選擇及具體通 行時間設置的信號，系統(tǒng)進入正 常工作狀態(tài)，執(zhí)行交通燈狀態(tài)顯示控制，同時將時間數(shù)據(jù)倒計時輸入到 LED數(shù)碼 管上實時顯示。 p13 p14 p15 R Y G AMBERCC AMBERCC 1 1 a a