1、 畢 業 論 文題 目交通燈的畢業設計姓 名 學 號 所在系 電子系 專業年級 指導教師 職 稱 副教授 二O一一 年 5 月 15 日摘要 隨著社會經濟的發展,城市交通問題越來越引起人們的關注.人、車、路三者關系的和諧,已成為交通治理部分須要解決的主要問題之一.城市交通節制系統是用于城市交通數據監測、交通訊號燈把持與交通勸導的盤算機綜合治理體系,它是現代城市交通監控指揮體系中最主要的組成部分.隨著城市靈活車量的不斷增添,很多大城市如北京、上海、南京等呈現了交通超負荷運行的情形,因此,自80年代后期,這些城市紛紜修建城市高速道路,在高速途徑建設完成的初期,它們也曾有效地改良了交通狀態.然而,隨

2、著交通量的快速增加和缺少對高速道路的系統研討和掌握,高速道路沒有充足施展出預期的作用.而城市高速道路在結構上的特色,也決議了城市高速途徑的交通狀態必定受高速道路與普通途徑耦合處交通狀態的制約.所以,如何采取適合的控制方式,最大限度應用好消耗巨資修建的城市高速道路,緩解主干道與匝道、城區同周邊地域的交通擁堵狀況,越來越成為交通運輸治理和城市計劃部分亟待解決的重要問題.為此,筆者進行了深刻的研討,本文就城鄉交通燈模仿控制系統的電路原理、設計盤算和試驗調試等問題來進行具體剖析討論.實現路 * 通燈體系的節制方式很多,可以用尺度邏輯器件、可編程序把持器PLC、單片機等計劃來實現.其中用尺度邏輯器件來實

3、現電路在很大水平上要受到邏輯器件如門電路等的影響,調試工作極為不易,而我對單片機應用來進行系統的設計開發也不是很熟習,因此,選擇了用可編程的掌握器PLC來實現系統功效的設計,完本錢次課設的標題.關鍵詞:PLC，交通燈，程序，報告，設計目 錄摘 要2目 錄31 緒論41.1 交通燈研究的背景和意義41.2 交通燈國內外發展概況42 交通燈的設計72.1 設計目的72.2 設計要求72.3 設計任務及內容82.4 控制系統的總體要求83 交通燈的運行及檢測93.1 交通信號燈模擬控制系統設計程序流程圖93.2 程序運行后狀態表103.3 交通信號燈控制程序源代碼103.4 調試與檢測144 設計心

4、得155 致謝166 參考文獻17第一章 緒論11 交通燈研究的背景和意義交通是城市經濟活動的命脈，對城市經濟發展、人民生活水平的提高起著十分重要的作用。城市交通問題是困擾城市發展、制約城市經濟建設的重要因素。城市道路增長的有限與車輛增加的無限這一對矛盾是導致城市交通擁擠的根本原因。城市街道網絡上的交通容量的不斷增加，表明車輛對道路容量的要求仍然很高，短期內還不可能改變。自從開始使用計算機控制系統后，不管在控制硬件里取得什么樣的實際進展，交通控制領域的控制邏輯方面始終沒能取得重大突破。可以肯定的說，對于減輕交通擁塞及其副作用一特別是對于大的交通網絡而言，仍然缺乏一種真正的交通響應控制策略。計算

5、機硬件能力與控制軟件能力很不相符，由此造成的影響是很多交通控制策略根本不能實現。在少數幾個例子中，一些新的控制策略確實能得以實現，但他們卻沒能對早期的控制策略進行改進。由于缺乏能提高交通狀況、特別是缺乏擁塞網絡交通狀況的實時控制策略，幾乎可以說真正成熟的控制策略仍然不存在.智能化和集成化是城市交通信號控制系統的發展趨勢和研究前沿，而針對交通系統規模復雜性特征的控制結構和針對城市交通瓶頸問題并代表智能決策的阻塞處理則是智能交通控制優化管理的關鍵和突破口。因此，研究基于智能集成的城市交通信號控制系統具有相當的學術價值和實用價值。把智能控制引入到城市交通控制系統中，未來的城市交通控制系統才能適應城市

6、交通的發展。從長遠來看該研究具有巨大的現實意義。1.2 交通燈國內外發展概況隨著經濟的發展，城市現代化程度不斷提高，交通需求和交通量迅速增長，城市交通網絡中交通擁擠日益嚴重，道路運輸所帶來的交通擁堵、交通事故和環境污染等負面效應也日益突出，逐步成為經濟和社會發展中的全球性共同問題。交通問題已經日益成為世界性的難題，城市交通事故、交通阻塞和交通污染問題愈加突出。為了解決車和路的矛盾，常用的有兩種方法：一是控制需求，最直接的辦法就是限制車輛的增加；二是增加供給，也就是修路。但是這兩個辦法都有其局限性。交通是社會發展和人民生活水平提高的基本條件，經濟的發展必然帶來出行的增加，而且在我國汽車工業正處在

7、起步階段的時期，因此限制車輛的增加不是解決問題的好方法。而采取增加供給，即大量修筑道路基礎設施的方法，在資源、環境矛盾越來越突出的今天，面對越來越擁擠的交通，有限的源和財力以及環境的壓力，也將受到限制。這就需要依靠除限制需求和提供道路設施之外的其他方法來滿足日益增長的交通需求。交通系統正是解決這一矛盾的途徑之一。智能交通系統是將先進的信息技術、數據通訊傳輸技術、電子傳感技術、電子控制技術及計算機處理技術等有效的集成運用于整個地面交通管理系統而建立的一種在大范圍內、全方位發揮作用的實時、準確、高效的綜合交通運輸管理系統。對城市交通流進行智能控制，可以使道路暢通，提高交通效率。合理進行交通控制可以

8、對交通流進行有效的引導和調度，使交通保持在一個平穩的運行狀態，從而避免或緩和交通擁擠狀況，大大提高交通運輸的運行效率，還可以減少交通事故，增加交通安全，降低污染程度，節省能源消耗，本文就是通過對交叉路口交通信號的智能控制，達到優化路口交通流的目的 進入20世紀70年代，隨著計算機技術和自動控制技術的發展，以及交通流理論的不斷完善，交通運輸組織與優化理論和技術水平不斷提高，控制手段越來越先進，形成了一批商水平有實效的城市道路交通控制系統。早在1977年，Pappis等人就將模糊控制運用到交通控制上，通過建立規則庫或是專家系統對各種交通狀況進行模糊控制，并取得了很好的效果。近年來，歐美日本等相繼建

9、立了智能交通控制系統。在這些系統中，大部分都在路口附近安裝磁性環路檢測器，還使用了新型檢測器等技術和設備。這些現代化設備技術加上控制理論和現代化科學管理技術，使得交通控制系統日益完善。隨著一些研究控制理論的學者投身到交通控制的研究中，在交通信號控制領域提出了一些新方法、新思路。如靜態多段配時控制、準動態多段配時控制、最優控制、大系統遞階控制、模糊控制、神經網絡控制，網絡路由控制等。模糊交通控制已經成為了交通信號控制的主流方向之一。國內外很多學者都進行了此類研究。 交通系統作為一個時變的、具有隨機性的復雜系統，傳統的人為設定多種方案或是建立各種預測模型均比較困難。城市交通控制研究的起源比較早。1

10、868年，英國倫敦燃汽信號燈的問世，標志著城市交通控制的開始。1913年，在美國俄亥俄州的Cleveland市出現了世界上最早的交通信號控制。1926年美國的芝加哥市采用了交通燈控制方案，每個交叉口設有唯一的交通燈，適用于單一的交通流。從此，交通控制技術和相關的控制算法得到了發展和改善，提高了交通控制的安全性、有效性，并減少了對環境的影響。雖然模糊控制能有效處理模糊信息，但是產生的規則比較粗糙，利用規則表查表進行控制，運算速度雖然比較快，但沒有自學習功能。而且這些研究有些以相序固定為前提。不能保證相序與實際交通流狀況的一致性，影響了綠燈時間的利用率。有些研究則提出了可變相序的模糊控制方法，提高

11、了綠燈時間的利用率，彌補了相序固定的缺點，但同時也存在一些不足。例如目前應用比較好的交通系統：SCOOT(經典交通系統)，他們都是主要采用統計模型和經典算法。但城市交通系統是一個復雜的、隨機性很強的巨型系統，要想建立實用性較強的數學模型是十分困難。利用模糊控制智能控制技術進行交叉口信號燈控制能取得比定時控制與感應控制更好的效果，是今后單交叉路口信號燈控制的主要研究方向。第二章 基于單片機的交通燈的設計2.1設計目的：1、通過交通信號燈控制系統的設計，掌握8255A并行口傳輸數據的方法,以控制發光二極管的亮與滅；2、用8255作為輸出口,控制十二個發光二極管熄滅,模擬交通燈管理.3、通過單片機課

12、程設計，熟練掌握匯編語言的編程方法，將理論聯系到實踐中去，提高我們的動腦和動手的能力；4、完成控制系統的硬件設計、軟件設計、仿真調試。2.2設計要求：交通信號燈模擬控制系統設計利用單片機的定時器定時，令十字路口的紅綠燈交替點亮和熄滅，并且用LED數碼管顯示時間。用8051做輸出口，控制十二個發光二極管燃滅，模擬交通燈管理。在一個交通十字路口有一條主干道（東西方向），一條從干道（南北方向），主干道的通行時間比從干道通行時間長，四個路口安裝紅，黃，藍，燈各一盞； 1、設計一個十字路口的交通燈控制電路，要求南北方向（主干道）車道和東西方向（支干道）車道兩條交叉道路上的車輛交替運行，時間可設置修改。2

13、、在綠燈轉為紅燈時，要求黃燈先亮，才能變換運行車道3、黃燈亮時，要求每秒閃亮一次。4、東西方向、南北方向車道除了有紅、黃、綠燈指示外，每一種燈亮的時間都用顯示器進行顯示（采用計時的方法）。5、同步設置人行橫道紅、綠燈指示。2.3設計任務和內容：任務：設計一個能夠控制十二盞交通信號燈的模擬系統。并且要求交通信號燈按照交通規則的模試來運行。內容：因為本課程設計是交通燈的控制設計，所以要了解實際交通燈的變化情況和規律。假設一個十字路口為東西南北走向。初始狀態0為東西紅燈，南北紅燈。然后轉狀態1東西紅燈，南北綠燈通車，。過一段時間轉狀態2南北綠燈滅，黃燈閃爍幾次，東西仍然紅燈。再轉狀態3，東西綠燈通車

14、，南北紅燈。過一段時間轉狀態4，東西綠燈滅，閃幾次黃燈，南北仍然紅燈。最后循環至狀態1。2.4控制系統的總體要求： 1.執行程序時，初始態為四個路口的紅燈全亮之后； 2東西路口的綠燈亮，南北路口的紅燈亮，東西路口方向通車； 3.延時一段時間后，東西路口的綠燈熄滅，黃燈開始延時并且開始閃爍，閃爍5次后，東西路口紅燈亮，而同時南北路口的綠燈亮，南北路口方向開始通車； 4.延時一段時間之后，南北路口的綠燈熄滅，黃燈開始延時并且開始閃爍，閃爍3次之后，再切換到東西路口方向； 之后重復2到4過程。 第三章 交通燈的運行及檢測3.1交通信號燈模擬控制系統設計程序流程圖：東西黃燈閃爍，南北紅燈亮，延時東西綠

15、燈亮，南北紅燈亮，延時東西紅燈亮，南北黃燈閃爍，延時東西紅燈亮，南北綠燈亮，延時8255初始化四個路口紅燈亮開始 3.2程序運行后狀態表：其中0代表燈滅，1代表燈亮。狀態南東北西黃綠紅黃綠紅黃綠紅黃綠紅PB3PB2PB1PB0PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0開始4個紅燈亮001001011001該四個工作狀態按此次序將重復出現南北紅燈亮，東西綠燈亮001010001010南北紅燈亮，東西黃燈亮001100001100南北綠燈亮，東西紅燈亮010001010001南北黃燈亮，東西紅燈亮1000011000013.3交通信號燈控制程序代碼：（匯編語言版本）編程提示：(1) 通過82

16、55控制發光二極管PB3 PB0 PA5 PA2對應黃燈，PB1 PA6 PA3 PA0對應紅燈，PB2 PA7 PA4 PA1對應綠燈，以模擬交通燈的管理.(2) 程序中設定好8255A的工作方式，三個端口均工作在方式0處于輸出狀態。(3) 各發光二極管共陽極，使其點亮應使對應的端口輸出低電平 ORG 0BB0HJOD0: MOV SP, #60H MOV DPTR,#0FF2BH ； 指向8255控制寄存器地址 MOV A,#88H ； 設置控制字（方式字送A、B、C口） MOVX DPTR,A ；8255初始化,寫入控制字 MOV DPTR,#0FF28H ；指向PA口地址 MOV A

17、, #0B6H ；A的內容為 MOVX DPTR,A ；從PA 口輸出 ，即PA6、PA3、PA0分別為0，表明與這些端口相聯的（發光二極管）紅燈點亮 INC DPTR ；指向PB口地址 MOV A ,#0DH ；A的內容為 MOVX DPTR,A ；從PB口輸出，即PB1為0，表明與該端口相聯的（發光二極管）紅燈點亮，因此4個紅燈 MOV R2,#25H ；延時 LCALL DELYJOD3: MOV DPTR, #0FF28H MOV A, #75H MOVX DPTR, A ；PA口為，即與PA7東綠、PA3北紅、PA1西綠相聯的燈 INC DPTR MOV A, #0DH ；A為 MO

18、VX DPTR,A ；PB口的PB1南紅燈亮，因此東西綠燈亮，南北紅燈亮 MOV R2, # 55H LCALL DELY ；延時 MOV R7,#05H ；閃爍次數JOD1: MOV DPTR, #0FF28H MOV A, #0F3H MOVX DPTR, A ；PA為，即PA3北紅、PA2西黃燈亮 INC DPTR MOV A, #0CH MOVX DPTR,A ；PB為，即PB1南紅、PB0東黃亮，因此東西黃燈亮，南北紅燈亮 MOV R2, #20H LCALL DELY ；延時 MOV DPTR, #0FF28H MOV A, #0F7H MOVX DPTR, A ；PA為，即PA3

19、北紅亮 INC DPTR MOV A , # 0DH MOVX DPTR,A ；PB為，即PB1南紅亮，因此南北紅燈亮 ，此時黃燈滅了 MOV R2, #20H LCALL DELY ；延時 DJNZ R7,JOD1 ；閃爍次數未到繼續 MOV DPTR, #0FF28H MOV A, #0AEH MOVX DPTR, A INC DPTR MOV A, #0BH MOVX DPTR,A ；東西紅燈亮，南北綠燈亮 MOV R2, #55H LCALL DELY ；延時 MOV R7,#05H ；閃爍次數JOD2: MOV DPTR, #0FF28H MOV A, #9EH MOVX DPTR,

20、 A INC DPTR MOV A, #07H MOVX DPTR,A ；東西紅燈亮，南北黃燈亮 MOV R2, #20H LCALL DELY ；延時 MOV DPTR, #0FF28H MOV A, #0BEH MOVX DPTR, A INC DPTR MOV A, #0FH MOVX DPTR,A ；東西紅燈亮，南北黃燈滅了 MOV R2, #20H LCALL DELY ；延時 DJNZ R7,JOD2 ；閃爍次數未到繼續 LJMP JOD3 ；循環 ORG 0C30HDELY: PUSH 02HDEL2: PUSH 02HDEL3: PUSH 02H ；延時DEL4: DJNZ R

21、2, DEL4 POP 02H DJNZ R2, DEL3 POP 02H DJNZ R2, DEL2 POP 02H DJNZ R2, DELY RET END運行實驗程序編譯程序時，在系統“P.”狀態后，運行程序時 L1L12發光二極管模擬交通燈顯示。3.4調試與檢測：a.硬件檢測：硬件檢測又分為，靜態檢測和動態檢測，靜態檢測為： 第一步：目測，檢查外部的各種元件或則電路是否有斷點； 第二步：用萬用表測試。先用萬用表復核目測中有疑問的連接點，再檢測各種電源線與地線之間是否有短路現象； 第三步：加電檢測。給板加電，檢測所有的插座或是器件的電源端是否符合要求的值； 第四步：是聯機檢查。因為只有

22、用單片機開發系統才能完成對用戶系統的調試。 動態檢測為： 動態檢測是在用戶系統工作的情況下發現和排除用戶系統硬件中存在的器件內部故障、器件連接邏輯錯誤等的一種硬件檢查。動態調試的一般方法是由近及遠、由分到合。由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統硬件電路分為若干塊，當調試電路時，與該元件無關的 器件全部從用戶系統中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個局部的電路上。當各塊電路無故障后，將各電路逐塊加入系統中，在對各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯系進行調試。由分到合的調試既告完成。由近及遠是將信號流經的各器件按照距離單片機的邏輯距離進行由近及遠的分層，然后分層調試。調試時，仍采用去掉無關元件的方

23、法，逐層調試下去，就會定位故障元件了。b.軟件調試：軟件調試是通過對擁護程序的匯編、連接、執行來發現程序中存在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程。程序后，編輯，查看程序是否有邏輯的錯誤。第四章 設計心得經過半個多月的艱苦奮斗，設計成果終于出來了，我才松了一口氣，我通過采集資料、進行實際考察后，做出以上設計的方法。查找資料也是一件繁瑣的事情，雖說網上有資料但要找到一些真正有用的資料也不是一件容易的事，需要耐心查找。花了整整十幾天，終于完成了設計，不過調試的時候卻發現結果和想的有所不同，通過監控和修改才得出了需要的設計。這次的設計讓我們增長了實踐技能，還增加了有關交通知識，這些對于我們真是受益匪淺。最后，我們覺得，不見風雨，怎么能見彩虹呢？我把體會用