基于单片机的智能交通灯的设计与仿真.doc

基于单片机的智能交通灯的设计与仿真 目 录 1. 绪 论 1 1.1 课题背景 1 1.2 课题研究的意义 1 1.3 国内外研究现状 2 1.4 论文结构 3 2. 方案论证与设计 4 2.1 课题设计要求 4 2.2 方案选择与比较 4 2.2.1 基于数字电路的交通灯控制系统 4 2.2.2 基于PLC的交通灯控制系统 4 2.2.3 基于单片机的交通灯控制系统 4 2.3 总体方案设计 5 3. 硬件电路设计 7 3.1 单片机主控模块设计 7 3.1.1 AT89S52介绍 7 3.1.2 单片机主控电路设计 9 3.2 车量检测模块设计 10 3.3 信号灯电路模块设计 13 3.4 时间显示电路模块设计 14 3.5 电源电路模块设计 16 4. 系统软件设计 17 4.1 主程序设计 17 4.2 显示程序设计 18 4.3 紧急车辆中断响应程序设计 20 5. 智能交通灯的仿真 22 5.1 proues软件介绍 22 5.2 仿真过程介绍 22 5.2.1 用PROTEUS 绘制原理图 22 5.2.2 PROTEUS 对单片机内核的仿真 23 5.2.3 仿真结果与分析 25 结束语 28 参考文献 29 致 谢 31 附录1 交通灯电路图 32 附录2 交通灯控制程序 33 基于单片机的智能交通灯的设计与仿真 1. 绪 论 1.1 课题背景 当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。这一技术在19世纪就已出现了。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两色以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。 信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。 1.2 课题研究的意义 科学技术的进步推动了交通工具的现代化，社会经济的发展则导致了交通量的急剧增长并进而加剧了交通拥挤与阻塞的严重程度，城市交通的规模与复杂特征、传统交通控制和交通拥挤一直是困扰世界各国的一大难题，日前美国每年由于交通拥挤造成的直接经济损失达2370亿美元以上，而我国国内百万人以上的大城市每年由交通拥塞造成的直接间接经济损失约计1600亿元以上，相当于国内生产总值的3.2%。解决城市交通问题的根本路经大致有两条：一是加快交通基础设施建设；二是加强交通管理。前者是发展城市交通，满足各种交通需求的物质基础；而后者则为合理使用现有交通设施。保证人车的安全，在良好的交通环境下，使现有设施的能力得以发挥。二者相比，由于在大城市新建和扩建道路的可能性受空间制约越来越小。当前城市交通管理的重点也侧重于加强交通管理。对平面交叉口的研究一般都是应用交通信号在时间上给车辆分配通行权，从而实现车辆在时间上的分离。 智能的交通信号灯指挥着人和各种车辆的安全运行，实现红、黄、绿灯的自动指挥是城乡交通管理现代化的重要课题。在城乡街道的十字交叉路口，为了保证交通秩序和行人安全，一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯，其中红灯亮，表示该条道路禁止通行；黄灯亮，则表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行；绿灯亮，则表示该条道路允许通行。交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换，指挥各种车辆和行人安全通行，从而实现十字路口城乡交通管理自动化。 1.3