【文章內(nèi)容簡介】 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)，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號(hào)燈 的紅燈延長一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。 從 1868 年英國倫敦首次使用燃汽色燈信號(hào)以來，城市交通信號(hào)機(jī)由手動(dòng)到自 動(dòng)，交通信號(hào)由固定周期到可變周期，系統(tǒng)控制方式由點(diǎn)控到面控，從無車 輛檢測(cè)器到有車輛檢測(cè)器，經(jīng)歷了近百年的歷史。到 1963 年加拿大多倫多市建立 了一套使用 IBM650 型計(jì)算的集中協(xié)調(diào)感應(yīng)控制信號(hào)系統(tǒng)，從而標(biāo)志著城市道路交 通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段。各個(gè)時(shí)期典型交通信號(hào)系統(tǒng)得特征如附 表所示。之后，美國、英國、德國、日本、澳大利亞等多家相繼建成數(shù)字電子計(jì) 第 3 頁 共 43 頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 算機(jī)區(qū)域交通控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)一般還配備交通監(jiān)視系統(tǒng)組成交通管制中心。 到 80 年代初，全世界建有交通管制 中心的城市有 300 多個(gè)，代表了未來交通控制 的發(fā)展方向。 表 交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r 簡稱 時(shí)間 國別 城市 名稱 控制路 信號(hào)周 檢測(cè)器 控制方 口數(shù) 期 式 點(diǎn)控 1868 英國 倫敦 燃?xì)馍珶? 單 / / / 1914 美國 克利夫蘭 電力色燈 單 / / / 1926 英國 各城市 單點(diǎn)定周期 單 定 / 自動(dòng) 自動(dòng)信號(hào)機(jī) 1928 美國 各城市 感應(yīng)式自動(dòng) 單 定 氣壓式 自動(dòng) 信號(hào)機(jī) 線控 1917 美國 鹽湖城 手控干道協(xié) 6 個(gè) 定 / 人工 調(diào)系統(tǒng) 線控 1922 美國 休斯頓 電子計(jì)時(shí)干 12 個(gè) 定 / 電動(dòng) 道協(xié)調(diào)系統(tǒng) 1928 美國 各城市 步進(jìn)式定時(shí) 多個(gè) 變 / 電動(dòng) 干道協(xié)調(diào)系 （線） 統(tǒng) 面控 1952 美國 丹佛市 模擬計(jì)算機(jī) 多個(gè) 變 氣壓式 計(jì)算機(jī) 交通信號(hào)控 （網(wǎng)） 制系統(tǒng) 1963 加拿大 多倫多 數(shù)字計(jì)算機(jī) 多個(gè) 變 電磁式 計(jì)算機(jī) 集中協(xié)調(diào)感 （網(wǎng)） 應(yīng)控制信號(hào) 系統(tǒng) 信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(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《道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定》 對(duì)各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號(hào)，面對(duì)綠燈的車輛可以直行，左 第 4 頁 共 43 頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地 正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號(hào)，面對(duì)紅 燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)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(shí)可以進(jìn)入交叉路口。 在西方發(fā)達(dá)國家，交通控制系統(tǒng)基本上完成了由傳統(tǒng)的交通控制系 統(tǒng)向智能 交通控制系統(tǒng) ITS 的轉(zhuǎn)變，而在我國，智能交通系統(tǒng)則剛剛處于起步階段。對(duì)于 傳統(tǒng)的交通控制系統(tǒng)而言，對(duì)紅綠燈一般采用定時(shí)控制，無法對(duì)實(shí)際的交通流進(jìn) 行識(shí)別優(yōu)化，以至于不能適應(yīng)交通量的不確定性和隨機(jī)性的原因，往往造成交通 資源的浪費(fèi)和道路的梗阻。而智能交通控制系統(tǒng)則在不產(chǎn)生大的硬件改動(dòng)的情況 下有效的提高效率。 ITS： Intelligent Transport systems。這一國際性術(shù)語于 1994 年被正式認(rèn) 定。在此之前，美國稱這類技術(shù)或相關(guān)研究項(xiàng)目為“智能 車輛道路系統(tǒng) IVHS ” Intelligent VelIiele Highway System 。日本將這類技術(shù)稱為 UTMS、 VICS等： 歐盟則稱之為“道路交通信息技術(shù) RTI ”。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO 為 ITS 設(shè)立的 專項(xiàng)叫 ISO／ TC． 204，使用的術(shù)語是“ 1rICS 交通運(yùn)輸信息與控制系統(tǒng) ”。 智能交通系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)性、信息交流的交互性以及服務(wù)的廣泛性，其核 心技術(shù)是電子技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)、交通工程和系統(tǒng)工程。智能交通系統(tǒng) ITS 是在較完善的道路設(shè)施 基礎(chǔ)上，將先進(jìn)的電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù) 和系統(tǒng)工程技術(shù)集成運(yùn)用于地面交通管理所建立的一種實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效、大范 圍、全方位發(fā)揮作用的交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。 在國內(nèi)，受客觀條件的制約， ITS 起步比較晚，在 20 世紀(jì) 90 年代初，我國的 相 關(guān)學(xué)者開始意識(shí)到研究和開發(fā) ITS 的重要性。到 90 年代中期，由于受到國外 ITS 研發(fā)的影響，政府部門也開始重視對(duì) ITS 的研究，隨后，又得到中央部門和部 分地方政府的支持。 1999 年，我國成立了全國智能交通系統(tǒng) ITS 協(xié)調(diào)指導(dǎo)小組及辦公室，同年， 又成立了全國智能交通運(yùn)輸系統(tǒng) ITS 專家咨詢委員會(huì)，其中，同濟(jì)大學(xué)、清華 大學(xué)、北方交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)等高校的有 關(guān)專家為咨詢委員，并啟動(dòng)了國家“九五”科技攻關(guān)課題和國家“十五”科技攻 第 5 頁 共 43 頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 關(guān)課題。目前，在對(duì)一些大中型城市引入的國外 ITS 進(jìn)行研究的 基礎(chǔ)上已經(jīng)逐漸 開始摸索開發(fā)設(shè)計(jì)適合自己國情的 ITS 系統(tǒng)。 交通控制存在的問題 我國城市交通運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)狀和存在的問題，借鑒國外城市交通管理的先進(jìn)經(jīng) 驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)建立城市交通管理體制的重要性，提出加強(qiáng)城市交通研究的交通規(guī)劃， 建立穩(wěn)定的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的資金出道，實(shí)行公交優(yōu)先政策，建立先進(jìn)的交通 信息系統(tǒng)等對(duì)策。 隨著城市機(jī)動(dòng)車增長速度的加快。 1994 年臥軌城市機(jī)動(dòng)車保有量已接近 500 完輛。 20 世紀(jì) 90 年代以來，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展加快，從 1985 年到 1995 年，機(jī)動(dòng)車增 長率達(dá) 13%左右，近幾年更是增多。 然而，在此同時(shí)，城市道路建設(shè)規(guī)模也在加大，我國城市普遍存在道路密度， 道路面積率偏低的問題，這是我國城市喲其是大城市有機(jī)的一個(gè)重要原因。我國 城市道路的密度只有 每平方千米，而在 20 世紀(jì) 80 年代，世界發(fā)達(dá)國家就 已到達(dá) 20km 每平方千米。 20 世紀(jì) 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。近幾年， 國家雖不斷加大城市道路建設(shè)的力度， 但仍趕不上車輛的增長速度，且與世界其 他國家相比，差距仍很大。 出租車以及公交的發(fā)展運(yùn)營情況并不盡如人意，雖然車輛和線路長度增長， 但運(yùn)營速度成了瓶頸，新增的運(yùn)力被運(yùn)輸效率低下所抵消。 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(shè)施卻做得不足。在車輛，道路和交通管理系統(tǒng)，城 市交通信號(hào)控制系統(tǒng)，城市交通管制中應(yīng)用人工智能技術(shù)，信息 采集和信息提 供技術(shù)等方面都與發(fā)達(dá)國家有很大差距。近幾年，雖然有部分城市研究和引進(jìn) 一 些國外先進(jìn)的交通信號(hào)管理系統(tǒng)，但是由于交通管理設(shè)施不足等原因，我國交通 事故率居高不下。城市車流行駛速度逐年下降，目前不少城市交通運(yùn)量年年增長， 但運(yùn)輸速度普遍下降，這都源于交通通行不佳。 第 6 頁 共 43 頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)主要研究的內(nèi)容 基于整個(gè)交通控制系統(tǒng)的發(fā)展情況，本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行如下方 面的研究：用智 能，集成，且功能強(qiáng)大的單片機(jī)芯片為控制中心，設(shè)計(jì)出一套十字路口的交通控 制系統(tǒng)，以指揮該路口的實(shí)時(shí)通行狀態(tài)。 本設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，包括，十字路口具體的通行禁行方案設(shè) 計(jì)以及系統(tǒng)應(yīng)擁有的各項(xiàng)功能，在這里，本設(shè)計(jì)除了有信號(hào)燈狀態(tài)控制能實(shí)現(xiàn)基 本的交通功能，還增加了倒計(jì)時(shí)顯示提示，基于實(shí)際情況，又要求了對(duì)車流量檢 測(cè)及自調(diào)整模擬功能，違規(guī)檢測(cè)及處理，緊急狀況處理和鍵盤可設(shè)置等強(qiáng)大功能。 二是進(jìn)行智 能傳感器的硬件電路，顯示電路等的設(shè)計(jì)對(duì)各器件的選擇及連 接，大體分配各個(gè)器件及模塊的基本功能要求。 三是進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于本系統(tǒng)，本人采用單片機(jī)匯編語言編寫，對(duì) 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作情況做了充足的研究，了解定時(shí)器，中斷以及延時(shí)原理， 總體上完成了軟件的編寫。 第 7 頁 共 43 頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 單片機(jī)交通控制系統(tǒng)的通行方案設(shè)計(jì) 設(shè)在十字路口，分為東西向和南北向，在任一時(shí)刻只有一個(gè)方向通行，另一 方向禁行，持續(xù)一定時(shí)間，經(jīng)過短暫的過渡時(shí)間，將通行禁行方向?qū)Q。其具體 狀態(tài)如下圖所示。說明：黑色表示亮，白色表示滅。交通狀態(tài)從狀態(tài) 1 開始變換， 直至狀態(tài) 6 然后循環(huán)至狀態(tài) 1，周而復(fù)始，即如圖 所示： 圖 交通狀態(tài) 通過