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(完整word版)基于单片机交通灯控制系统设计

基于单片机的交通灯控制系统设计

前言

交通是经济和社会发展的基础性产业，是社会经济活动中人流、物流、资金流和信息

流的主要载体。在现代社会中，没有高效运转的交通运输体系，就不可能有经济的持续发

展。然而，随着社会经济的发展,机动车辆迅速增如，人们在赚取由机动车辆所带来的巨额

利润以及充分享受汽车巨大便利的同时，也越来越受到交通拥堵、交通事故频发、环境污

染加剧和燃油损耗上升所带来的诸多问题的困扰.

在国外，特别是一些发达国家，由于经济发展较快，早在上个世纪60年代,交通问题

就同渐突出；而我国，由于经济发展相对较晚，机动车辆拥有量相对较少，在改革开放前

及初期，这一问题并不严重，但是近20多年来，随着我国经济的飞速发展，城市化、汽车

化进程加快，机动车辆保有量迅猛增加，我国的交通状况日渐恶化,交通拥挤以及能源、环

境问题日益严重，特别是一些大城市，交通拥挤已成为制约城市经济发展的瓶颈。

目前国内已有一些自主开发的城市交通控制与管理系统，但整体性能与国外同类系统

相比较仍有较大差距，只在一些中小城市得到部分应用。国内城市尤其是大城市引进的交

通控制系统大部分为进口的SCOOT和SCATS系统。由于我国交通流是混合交通流,和国外

的交通流大不相同，国外的交通控制系统在国内的使用效果不尽人意.所以迫切需要开发适

合我国国情的、具有我国自主知识产权的能达到国际先进水平的智能交通系统。交通系统

是一个非线性随机性都很强的开放的复杂大系统，系统维数太高,加上人的参与，对其进行

有效的控制是一个非常复杂的问题.这也是现有不管是基于方案选择式的SCATS还是基于

方案生成式的SCOOT系统都难于取得很好效果的原因。所以，必须采用先进的智能控制

理论来解决复杂的交通系统的控制问题。本论文的研究目的就是针对城市交通问题的现状，

从方法上对交通信号的优化与控制问题进行研究和探讨，以期为解决实际的城市交通问题

提供有益的方法和途径.

本文给出了硬件电路的设计以及系统软件架构的搭建，并阐述了一种简单合理的设计

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方法。为保证系统在复杂环境下工作的可靠性，增强系统的抗干扰能力是必须要解决的问

题。结合实际情况,本文从硬件、软件两方面对系统进行可靠性设计并取得了满意的效果。

1基于单片机的多路口交通灯系统方案设计

1.1总体方案设计概述

随着生活水平的提高，家庭汽车拥有量越来越多，城市交通堵塞问题越来越严重，解

决城市的交通拥挤问题越来越紧迫。交通灯在这个交通环境中起着一个重要的角色，是交

通管理部门管理交通的重要工具。国内的交通灯一般设在十字路口，在醒目位置用红、绿、

黄三种颜色的指示灯,加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。而目前绝大多数交通灯的

时间都是设定好的,还存在以下缺点:1）两车道的车辆轮流放行时间相同且固定,在十字路

口，经常一个车道为主干道，车辆较多,放行时间应该长些；另一车道为副干道，车辆较少，

放行时间应该短些。2)没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施，臂如,消防车或急救

车执行紧急任务通过时，两车道的车都应停止，让紧急车通过。这些缺点的存在,决定了传

统交通灯不能适应当前城市交通的要求，不能使城市车流的调节达到最优.针对道路交通拥

挤，交叉路口经常出现拥堵的情况，提出使用智能交通灯的要求。与传统交通灯比较，智

能交通灯作以下两点的改进措施：1）根据各道路路口车流量的大小自动调节通行时间。2）

考虑特殊车辆通行情况，设计紧急切换开关。智能的交通灯能有效地缓解城市的交通压力，

减少交通事故;为人民节省大量出行时间，创造出更多的社会价值。

1.1.1智能交通灯的设计要求

A设计一个具有主干道的三路口的交通灯控制系统,要求主干道和其他支干道道路交

叉路口的车辆交替运行。车辆通行主要以主干道为主，在检测主干道车流量后，才会检测

支干道车流量.根据车流量大小自动调节通行时间，车流量大，通行时间长，车流量小，通

行时间短.

B在交通灯显示方面，经过红－黄－绿－黄－红的这种逻辑状态。

C东西方向、南北方向车道除了有