【正文】 　 交通的發(fā)展，促進(jìn)了人類社會的不斷進(jìn)步。然而，隨著機(jī)動車輛的迅速增加，人們在專區(qū)由機(jī)動車輛所帶來的巨大利潤以及充分享受汽車巨大便利的同時，也越來越受到交通擁擠、交通事故智能交通燈控制 2頻發(fā)、環(huán)境污染加劇和燃油量上升所帶來的困惑。由于先天的不足，城市交通控制系統(tǒng)存在很多問題，如系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境的變數(shù)大、系統(tǒng)適應(yīng)性差等一些棘手的問題，這些問題可以說是我國城市交通系統(tǒng)的特點。為了適應(yīng)不同人群和不同消費(fèi)需求，各種車輛大量混雜在道路中。（2）交通事故頻發(fā)，對人類生命安全構(gòu)成極大的威脅。交通事故的產(chǎn)生與道路狀況、環(huán)境、駕駛員素質(zhì)等因素有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計，每年 10 萬人中就有 9人死于車禍，這個數(shù)字是和戰(zhàn)爭中死亡的人數(shù)差不多。（3）交通擁擠嚴(yán)重，導(dǎo)致出行時間增加，能源消耗增大。我國國內(nèi)百萬人口以上的大城市，每年由于交通擁擠帶來的直接經(jīng)濟(jì)損失多達(dá) 1600 億，相當(dāng)于國民生產(chǎn)總值的 %。汽車尾氣排放、噪聲是當(dāng)今世界上最嚴(yán)重的環(huán)境污染之一。以上這四個方面的問題集中體現(xiàn)了現(xiàn)階段我國城市交通系統(tǒng)的突出問題，具體表現(xiàn)在車輛混雜、事故頻發(fā)、擁擠嚴(yán)重、污染加重。 城市交通解決的主要途徑智能交通燈控制 3針對城市交通擁擠，有人提出修建新的城市道路或是修建新的立交橋。一般來說修建新的道路不會改變原來的擁擠，誘發(fā)的交通量將很快占據(jù)新增的道路設(shè)施，這部分潛在的交通量是由于以前受道路供給短缺的制約而未能得到實現(xiàn)的。隨著人們對控制理論的認(rèn)識和利用的不斷深入以及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用控制理論和計算機(jī)技術(shù)來解決交通問題顯得越來越重要了。隨著人工智能這一新興的科學(xué)的興起，人們開始將其引入到城市交通控制中來。 論文研究的主要內(nèi)容隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車工業(yè)也在迅速發(fā)展，如果我們做不好城市規(guī)劃和城市交通控制，那么隨之而來的城市交通將會面臨嚴(yán)峻的形式。在城市交通控制中，定周期控制在交通不大且穩(wěn)定的情況下是簡單有效的，與感應(yīng)控制沒什么區(qū)別。 系統(tǒng)的主要特點（1）采用實時檢測控制系統(tǒng)，可以更加靈活的根據(jù)道路車輛的流量來調(diào)節(jié)紅、綠燈的延遲時間。（3）采用串行通信，節(jié)省電纜，有利于降低成本和安裝的難度。智能交通燈控制 4（5）當(dāng)有緊急車輛通過是，可通過微波遙控路口的紅燈以讓緊急車輛通過。論述的重點是城市交通的信號控制方式。所謂交通信號則是指交通管理部門根據(jù)國家有關(guān)法律規(guī)定，在道路上向車輛和行人發(fā)出通行、停止或停靠的具有法律效力的信息。 現(xiàn)代化的交通信號控制系統(tǒng)具有如下功能： 提高現(xiàn)有道路的交通效率； 改善道路交通安全； 減少能量消耗和環(huán)境污染； 強(qiáng)化交通執(zhí)法和指揮交通誘導(dǎo)，為整個社會提供綜合的經(jīng)濟(jì)效益。 交通規(guī)則介紹通行制是道路交通規(guī)則中的最基本原則，不然的話，人們在道路上隨意走動，必然造成交通的無秩序，車輛和行人各行其道是交通秩序的重要表現(xiàn)。全世界大約有 90%的國家實行右行制，將來全世界有可能統(tǒng)一采用右行制?，F(xiàn)將一些基本的交通規(guī)則介紹如下：（1）駕駛?cè)藛T必須對兩邊的斑馬線讓道，除非中間有隔離島。當(dāng)你進(jìn)入轉(zhuǎn)盤時，必須讓路給所有右邊來的車流。（3）當(dāng)在十字路口有禁止左轉(zhuǎn)燈時，不能左轉(zhuǎn)。（5）自行車道僅供自行車使用。 其他駕駛?cè)耸靠梢源┰竭@兩種特殊車道借道拐彎或停車（如果標(biāo)志許可的話） ，但必須讓路給正在合法使用這兩種車道的車輛。 現(xiàn) 將 部 分 常 用 標(biāo)志 介 紹 如 下 ：表 21 指示標(biāo)志直行 向左轉(zhuǎn)彎 向右轉(zhuǎn)彎 直行向右轉(zhuǎn)彎 向左和向右轉(zhuǎn)彎 靠右側(cè)道路行駛 靠左側(cè)道路行駛 立交直行/右轉(zhuǎn)彎行駛 環(huán)島行駛 直行向左轉(zhuǎn)彎 立交直行和轉(zhuǎn)彎行駛 鳴喇叭 智能交通燈控制 6機(jī)動車道 準(zhǔn)許試剎車 單向行駛（向左/向右） 單向行駛（直行） 交通信號控制硬件設(shè)備簡介交通信號燈的硬件設(shè)備。 交通信號控制系統(tǒng)信息傳輸系統(tǒng)簡介 信息傳輸系統(tǒng)，也叫通訊系統(tǒng)，就是把信息從一個地方傳輸?shù)搅硪粋€地方。通信系統(tǒng)的組成：（1）通信的信道 a）信道的容量 信息傳送的通路通常稱為信道或線路。 b）信道的方向 單工： 在信息源和接收器之間提供單一的單向性通道。 雙工： 允許信息同時在兩個方向上傳輸?shù)男诺?。信號控制的方式和分類有很多種。（1）點控 單點交叉口交通信號控制通常簡稱為“點控制” 。它是交通信號控制的最基本形式。 （2）線控 “線控”是干道交通信號協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的簡稱，就是把一條主干道上一批相鄰的交通信號聯(lián)動起來，讓干線上交叉口的信號控制器具有相同的周期，綠信號開啟時間相繼錯開，從而使干線上行駛的車輛盡可能少遇或不遇紅燈以減少延誤，以便提高整個干道的通行能力?？刂茀^(qū)內(nèi)各受控交通信號都受中心控制室的中央控制機(jī)集中控制，從而可以提高道路通行能力，增加交通安全，節(jié)省能源和減少污染等等。點控制只需控制前兩個變量即可。 交通信號控制原理交通信號控制原理是按照一定的控制程序，在交叉路口的每個方向上通過紅、黃、綠三色燈循環(huán)顯示，指揮交通流，在時間上實施隔離。信號相位方案是指交通信號燈輪流給某些方向的車輛或行人分配交通權(quán)的一種智能交通燈控制 8順序安排。而一個相位又對應(yīng)多個步伐，每一步伐對應(yīng)該時刻不同燈色的狀態(tài)。交通燈優(yōu)化控制問題，就是通過改變這些相的持續(xù)時間以及相鄰路口交通燈的相的周期，使目標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。但是隨著每年大量的新車上路，城市交通也愈來愈備感壓力，在高峰期的時候，車流緩慢、堵車嚴(yán)重的現(xiàn)象也屢見不鮮。本論文提出一套以單片機(jī)控制系統(tǒng)為主框架的解決方案，針對城市交通控制系統(tǒng)及其十字路口的交通信號控制機(jī)的設(shè)計，來解決這類問題。 技術(shù)框架 采用成熟的和已經(jīng)市場化的先進(jìn)技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)來保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)以及領(lǐng)先的實用性能，同時有效控制成本。這意味著不僅可以方便地擴(kuò)大和縮小系統(tǒng)規(guī)模而且系統(tǒng)可以容易實現(xiàn)升級和功能擴(kuò)展。例如在一個色燈變色周期內(nèi)有兩種狀態(tài)的信號, 即燈色為一紅一綠,稱為兩相。但從交叉口通行效率而言, 相位越多, 相應(yīng)的信號周期就長, 這樣車輛在交叉口上延誤的時間就越長, 通行效率就越低。 不同相位配時方案（1） 二相位信號配時這種配時方案適用于任何平面十字交叉口, 包括具有左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)專用分流車道的交叉口。由于相位少, 信號周期短, 故交通效率高。（2） 三相位信號配時這種方案分為左拐變優(yōu)先和任一向優(yōu)先兩種情況。因設(shè)置了專用左轉(zhuǎn)相位及分離了重交通流, 其安全性有所提高。其控制設(shè)備較為簡單, 由于完全消除了沖突點, 其安全性很高。但在重交通流時, 因各向車流會車時沒有延誤, 因此相對于二相位配時方案而言, 交通效率有明顯提高, 安全性也高得多。其控制設(shè)備復(fù)雜, 安全性亦很高。若無特殊需要, 這些控制方式一般不予采用。一天只用一個配時方案的稱為單段式定時控制。 感應(yīng)控制感應(yīng)控制是在交叉口的進(jìn)口道上設(shè)置車輛檢測器, 信號燈配時方案可隨檢測器檢測到的車流信息而隨時改變的一種配時控制方式。前者是指只在交叉口部分進(jìn)口道上設(shè)置檢測器的感應(yīng)控制。感應(yīng)控制按工作原理分為兩種:（1） 實時感應(yīng)實時控制其工作原理是: 任一相開始綠燈, 感應(yīng)信號控制機(jī)內(nèi)設(shè)一個初始綠燈時間 Gmin。若有, 則增加一個單位綠燈延長時間G；若無車輛則繼續(xù)檢測, 當(dāng)達(dá)到最大極限綠燈時間 Gmax時, 即使后邊有來車, 也不再增加綠燈時間。（2） 實時感應(yīng)事后控制在交叉口進(jìn)口道上設(shè)置兩個車輛檢測器 A 和 B, 相距 50 米以上。在智能交通燈控制 11這種控制方式下, 每一相的時間是固定的, 但各個相位的時間可能是不同的。 系統(tǒng)控制方案 感應(yīng)—定時信號控制方案為了克服定時控制中單段式控制不能適應(yīng)交通流的變化, 而多段式控制的最佳綠燈時間整定困難的缺點, 將定時控制加以改進(jìn), 得到一種較好的控制方法, 稱之為“感應(yīng)—定時信號控制”, 其工作原理如下:交通控制機(jī)工作于感應(yīng)信號控制方式時, 記錄每個周期各相位的實際綠燈時間, 并對其進(jìn)行統(tǒng)計。 若在規(guī)定的周期數(shù)內(nèi)所測到的實際綠燈時間在給定的范圍內(nèi)波動, 則說明此時段車流量基本穩(wěn)定, 宜采用定時信號控制方式, 控制機(jī)立即將系統(tǒng)切換為該運(yùn)行方式, 其各相位最佳綠燈時間就是統(tǒng)計所得的實際平均值。這種控制方式既克服了感應(yīng)信號控制方式不能用數(shù)字顯示器顯示當(dāng)前燈色剩余時間的缺點和多段式定時控制方式最佳綠燈時間整定比較困難的缺點, 又具有能適應(yīng)不同時段車流量的特點。感應(yīng)控制雖能適合各種交叉口的控制, 但不易聯(lián)合控制, 又不便于數(shù)字顯示器顯示當(dāng)前燈色剩余時間。在相位方面, 四相位控制具有很高的安全性, 但只能在各種車道分離的交叉口使用, 且在輕交通流的情況下交通效率較低。因此, 為適應(yīng)不同的實際情況, 在系統(tǒng)中選用二相位和四相位控制兩種方式。第二相時，南北放行，顯綠燈，東西向禁止通行，顯紅燈。交叉路口的信號配時包括三個方面的內(nèi)容：信號周期、綠信比和信號周期的起始時間。但是相位又不能設(shè)置太多，如果太多，就會使單方向的車輛等待通過時間加長，造成交通堵塞。 本系統(tǒng)十字路口的相位及步伐設(shè)置為四相位：第一相位為東西向直行，禁止左轉(zhuǎn)及南北直行；第二相位為東西左轉(zhuǎn)，禁止直行及南北左轉(zhuǎn)；第三相位是南北直行，禁止左轉(zhuǎn)及東西直行；第四相位是南北左轉(zhuǎn)，禁止直行及東西左轉(zhuǎn)。其相位方案見圖 33智能交通燈控制 13 第一相位 第二相位 第三相位 第四相位圖 33 十字路口四相位信號控制示意圖設(shè)有一個南北（SN）向和東西(WE) 向的十字路口，兩方向各有兩組相同交通控制信號燈，每組各有四盞信號燈，分別為直行信號燈（G ） 、左拐信號燈（L ） 、紅燈（R）和黃燈（Y） ，交通控制信號燈布置如圖 34 所示。但是目前還有許多路口還沒有修建地下通道，這樣在步伐設(shè)定中就要考慮對行人綠燈的控制，本系統(tǒng)交通燈燈色分為：直行綠燈、左轉(zhuǎn)綠燈、黃燈、紅燈和人行道紅、綠燈?？傮w設(shè)計要求是：滿足系統(tǒng)要求的目標(biāo)、復(fù)雜程度、可靠性要求和精度速度要求下，降低成本。在硬件電路設(shè)計中，還應(yīng)該設(shè)計出各外圍接口電路，存儲器擴(kuò)展電路等。從各路車輛檢測器采集過來的車流量經(jīng)輸入板，送入主板中的 CPU 進(jìn)行分析處理、控制運(yùn)算，并轉(zhuǎn)化成控制策略，實現(xiàn)對路口交通信號的控制。 交通信號控制機(jī)的硬件電路主要有主板、交通信號輸出板、車輛檢測輸入板、通信板、鍵盤及顯示板。 該系統(tǒng)主要硬件該系統(tǒng)的主要硬件有核心控制系統(tǒng) CPU(89C51),交通信號燈驅(qū)動器 74LS244, 8155 芯片，光電藕合器件 MOC3041,時鐘芯片 MC146818，AT89C51 單片機(jī)等。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時，則作一般雙向I/O 口用。P2口：(~)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口(準(zhǔn)雙向并行I/O 口)，當(dāng)訪問外部程序存儲器時，它是高8 位地址。每一個引腳可以推動4 個LSTL 負(fù)載。僅供用戶作為輸入輸出用的端口。其特殊功能引腳分配如下： RXD 串行通信輸入 TXD 串行通信輸出 INT0 外部中斷0 輸入，低電平有效 INT1 外部中斷1 輸入，低電平有效 T0 計數(shù)器0 外部事件計數(shù)輸入端 T1 計數(shù)器1 外部事件計數(shù)輸入端 WR 外部隨機(jī)存儲器的寫選通，低電平有效 RD 外部隨機(jī)存儲器的讀選通，低電平有效VCC：AT89C51 電源正極輸入，接+5V 電壓GND：電源接地端智能交通燈控制 17XTAL1：接外部晶振的一個引腳。它采用外部振蕩器時，些引腳應(yīng)接地。在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出端和內(nèi)部時鐘發(fā)生器輸入端。RST：AT89C51 的復(fù)位信號輸入引腳，高電位工作，當(dāng)要對芯片又時，只要將此引腳電位提升到高電位，并持續(xù)兩個機(jī)器周期以上的時間，AT89C51 便能完成系統(tǒng)復(fù)位的各項工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)。當(dāng)訪問外部存儲器時，ALE 信號負(fù)跳變來觸發(fā)外部的 8 位鎖存器 (如74LS373)，將端口P0的地址總線(A0A7)鎖存進(jìn)入鎖存器中。當(dāng)問外部存儲器期間，將以1/12 振蕩頻率輸出。因此在8031 中，EA 引腳必須接低電位，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。此外，在將程序代碼燒錄至8751 內(nèi)部EPROM、89C51 內(nèi)部FALSH 時，可以利用此引腳來輸入提供編程電壓（8751 為2lV、AT89C51 為12V、8051 是由生產(chǎn)廠方一次性加工好 )。訪問外部程序存儲器選通信號，低電平有效。在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器指令時，不產(chǎn)生PSEN 信號，在訪問外部數(shù)據(jù)時，亦不產(chǎn)生 PSEN 信號。內(nèi)帶 2K 字節(jié)的閃存和可擦可編程的 ROM。P1 端口是標(biāo)準(zhǔn)的雙向 I/O 口，P1 端口的緩沖器可以收 20MA 的電流，可以直接驅(qū)動 LED 數(shù)碼管顯示。8155 可直接與 8051 單片機(jī)連接不需要增加任何硬件邏輯。8155 共有 40 個引腳，采用雙列直插式封裝。各引腳功能如下：AD7～AD0：地址數(shù)據(jù)總路線。/CE：片選信號線，低電平有效/RD：存儲器讀信號線，低電平有效/WR：存儲器寫信號線，低電平有效ALE：地址及片選信號鎖存線，高電平有效，其后沿將地址及片選信號鎖存到器件中。PA7～PA0：A 口輸入/輸出線PB7～PB0：B 口輸入/輸出線智能交通燈控制 19PC5～PC0：C 口輸入/輸出或控制信號線。當(dāng) IO//M＝1（高電平）時，表示 AD7～AD0 輸入的是 I/O 接口地址。該芯片是 24 腳封裝的 CMOS 型集成電路，它具有 50 個字節(jié)的低功耗靜態(tài) R