基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計 文獻(xiàn)綜述

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1、 衡水學(xué)院 畢業(yè)論文〔設(shè)計〕文獻(xiàn)綜述 題目:基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計 學(xué)生姓名 : 趙龍飛 學(xué) 院 : 衡水學(xué)院 專 業(yè) : 電子信息工程 年 級 : 2021級 學(xué) 號 : 202140513048 本(專)科 : 本科 指導(dǎo)教師 : 霍聰穎 衡水學(xué)院教務(wù)處印制 畢業(yè)論文〔設(shè)計〕文獻(xiàn)綜述 論文〔設(shè)計〕題目 基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計 指導(dǎo)教師 霍聰穎 研究方向 參考文獻(xiàn)情況 國內(nèi)7篇，國外1 篇，共計8篇 收集參考文獻(xiàn)時間 2021年1月1日至2021年3月8日 一、

2、文獻(xiàn)綜述 城市道路交通自動控制系統(tǒng)的開展是以城市交通信號控制技術(shù)為前導(dǎo)，與汽車工業(yè)并行開展的。在其各個開展階段，由于交通的各種矛盾不斷出現(xiàn)，人們總是盡可能地把各個歷史階段當(dāng)時的最新科技成果應(yīng)用到交通自動控制中來，從而促進(jìn)了交通自動控制技術(shù)的不斷開展。 早在1850年，城市交叉口處不斷增長的交通就引發(fā)了人們對平安和擁堵的關(guān)注。世界上第一臺交通自動信號燈的誕生，拉開了城市交通控制的序幕，1868年，英國工程師納伊特在倫敦威斯特敏斯特街口安裝了一臺紅綠兩色的煤氣照明燈，用來控制交叉路口馬車的通行，但一次煤氣爆炸事故致使這種交通信號燈幾乎銷聲匿跡了近半個世紀(jì)。1914年及稍晚一些時候，美國的

3、克利夫蘭、紐約和芝加哥才重新出現(xiàn)了交通信號燈，它們采用電力驅(qū)動，與現(xiàn)在意義上的信號燈已經(jīng)相差無幾。1926年英國人第一次安裝和使用自動化的控制器來控制交通信號燈，這是城市交通自動控制的起點。 20世紀(jì)30年代初，美國最早開始用車輛感應(yīng)式信號控制器，之后是英國，當(dāng)時使用的車輛檢測器是氣動橡皮管檢測器。車輛感應(yīng)控制器的特點是它能根據(jù)檢測器測量的交通流量來調(diào)整綠燈時間的長短，使綠燈時間更有效地被利用，減少車輛在交叉口的時間延誤，比定時控制方式有更大的靈活性。車輛感應(yīng)控制的這一特點刺激了車輛檢測器技術(shù)的開展。繼氣動橡皮管式檢測器之后，雷達(dá)、超聲波、光電、地磁、電磁、微波、紅外以及環(huán)形線圈等檢測器相繼

4、問世。當(dāng)今在城市道路交通自動控制、交通監(jiān)測和交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，應(yīng)用最廣的是環(huán)形線圈車輛檢測器。超聲波檢測器主要在日本等少數(shù)國家得到廣泛應(yīng)用。 計算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)為交通控制技術(shù)的開展注入了新的活力，更是實現(xiàn)了以一個城市或者更大地域，而非簡單的一個路口的交通總體控制系統(tǒng)。1952年，美國科羅拉多州丹佛市首次利用模擬計算機(jī)和交通檢測器實現(xiàn)了對交通信號機(jī)網(wǎng)的配時方案自動選擇式信號燈控制，而加拿大多倫多市于1964年完成了計算機(jī)控制信號燈的實用化，建立了一套由IBM650型計算機(jī)控制的交通信號協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，成為世界上第一個具有電子數(shù)字計算機(jī)城市交通控制系統(tǒng)的城市。這是道路交通控制技術(shù)開展的里程碑。

5、可以說，在近百年的開展中，道路交通信號控制系統(tǒng)經(jīng)歷了手動到自動，從固定配時到靈活配時，從無感應(yīng)控制到有感應(yīng)控制，從單點控制到干線控制，從區(qū)域控制到網(wǎng)絡(luò)控制的長遠(yuǎn)過程。交通控制研究的開展，旨在解決人類交通因需求的增多而日益繁重帶來的問題，局限于道路建設(shè)的暫時缺乏和交通工具的快速增長，就要使更多的車輛平安高效的利用有限的道路資源，防止因無序和搶行等無控制原因造成的不必要阻塞甚至癱瘓，另外，針對整個交通線路車輛的多少實時調(diào)整和轉(zhuǎn)移多條線路的分流也十分必要。 當(dāng)前世界各國廣泛使用的最具代表性卻有實施的城市道路交通信號控制系統(tǒng)有英國的TRANSYT與SCOOTS交通控制系統(tǒng)和澳大利亞的SCATS系

6、統(tǒng) 。 在信號機(jī)的開展歷程中，自適應(yīng)理論一直受到各研究機(jī)構(gòu)的歡送，比方上面所述的SCOOTS和SCATS系統(tǒng)。最近幾年，國外仍偏向于引進(jìn)自適應(yīng)理論來對交通信號控制系統(tǒng)進(jìn)行研制，特別是美國有十幾個大學(xué)或研制機(jī)構(gòu)正在研制自適應(yīng)交通信號控制系統(tǒng)，具有代表性的有美國亞利桑那大學(xué)研制的RHODES。 我國交通領(lǐng)域的開展起步較晚，根本是從新中國建國之后，隨著各方面的條件的成熟以及社會開展的要求，才建立及健全交通控制系統(tǒng)的，主要引用國外的交通控制系統(tǒng)。各級交通管理部門通過技術(shù)引進(jìn)和自主創(chuàng)新，在中國局部大中城市里，摒棄舊有的控制方式，一些先進(jìn)的控制技術(shù)得到應(yīng)用。雖然在整體規(guī)模和層次上與世界興旺國家還有不少

7、差距，但局部領(lǐng)域技術(shù)水平已處于世界先進(jìn)位置。目前，我國交通控制系統(tǒng)已不單單是對交叉口信號燈進(jìn)行控制，而是集交叉口信號的控制和干線控制以及現(xiàn)代城市高速公路交通控制于一體的混合型交通， 實現(xiàn)區(qū)域信號控制和城市高速公路集成控制。 3.交通控制系統(tǒng)的開展方向 綜合分析國內(nèi)外先進(jìn)的城市交通控制系統(tǒng)，結(jié)合我國城市道路及交通的實際情況，同時也對今后城市交通與道路建設(shè)的開展的前瞻性考量，我國道路智能交通控制系統(tǒng)的開展模式應(yīng)具有如下功能： 〔1〕多模式化。首先從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上吸收集中式SCOOT、分布式SCAT等智能交通系統(tǒng)的長處，在控制范圍內(nèi)各個區(qū)域采用靈活可轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)交通流的區(qū)域變化而

8、改變。此外，充分根據(jù)不同地區(qū)實時交通情況，對路口能力最大、延遲時間最短等作為遴選不同系統(tǒng)的參考標(biāo)準(zhǔn)。 〔2〕智能化。隨著信息技術(shù)的高度開展，作為道路交通控制系統(tǒng)所承當(dāng)?shù)墓ぷ鞑粌H僅是 對交通流的引導(dǎo)，更承當(dāng)了諸如為車輛提供道路交通信息的職能，利用對車輛的 CPS 誘導(dǎo)，使 道路通行更加順暢。 〔3〕最優(yōu)化。隨著計算機(jī)技術(shù)和優(yōu)化理論的開展，模型算法的求解和交通模型的建立就有可能獲得最優(yōu)解并建立最正確模型。當(dāng)我們建立整個交通路網(wǎng)的動態(tài)交通分配模型和整體優(yōu)化模型并求最優(yōu)解，從而到達(dá)對路口的控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整進(jìn)而實現(xiàn)某個地域范圍內(nèi)對交通流進(jìn)行動態(tài)協(xié)調(diào)控制就成為可行。 〔4〕規(guī)整化。任何控制系統(tǒng)都是立

9、足于具體的道路和交通條件，所以采用道路的方法和疏導(dǎo)交通流的方法對控制系統(tǒng)會有很大的參考作用。我國在建立完整的道路交通控制系統(tǒng)之前，必須針對道路狀況和交通流做出假設(shè)干種交通疏導(dǎo)預(yù)案和道路使用預(yù)案，從而使交通和道路更加規(guī)整。 〔5〕通用性和模塊化。根據(jù)計算科學(xué)的開展，我國在制定和實施智能交通控制系統(tǒng)時必須在硬件設(shè)計和軟件編程上采用通用化和模塊化，有利于將來的逐步升級和換代。 4.基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)方案和主要研究內(nèi)容 單片計算機(jī)是將電子計算機(jī)的根本環(huán)節(jié),如:CPU,存儲器,總線,輸入輸出接口等,采用集成電路技術(shù)集成在一片硅基片上。由于單片計算機(jī)體積很小(僅手指般大小),功能強(qiáng)(控制功能

10、強(qiáng) 大、指令簡單等),它還具有抗干擾性強(qiáng)、可靠性高、電磁輻射小、更新?lián)Q代速度慢等優(yōu)點，因而廣泛用于電子設(shè)備中作控制器之用。 基于整個交通控制系統(tǒng)的開展情況，本設(shè)計主要進(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)計出一套十字路口的交通控制系統(tǒng)，以指揮該路口的實時通行狀態(tài)。本設(shè)計中將采用8051系列單片機(jī)交通控制系統(tǒng)實現(xiàn)多時段多相位的交通控制目的。 8051單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)由8051單片機(jī)、交通燈顯示、車流量檢測及調(diào)整、緊急處理、時間模式手動設(shè)置等模塊組成。系統(tǒng)除根本交通燈功能外，還具有通行時間手動設(shè)置、可倒計時顯示、急車強(qiáng)行通過、車流量多時段調(diào)整、多相位、交通

11、異常狀況判別及處理等相關(guān)功能。 本設(shè)計主要做了以下幾方面的工作： 〔1〕確定系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)計，包括：十字路口具體的通行禁行方案設(shè)計以及系統(tǒng)應(yīng)擁有的各項功能。本設(shè)計除了有信號燈狀態(tài)控制能實現(xiàn)根本的交通功能，還增加了倒計時顯示提示等?；趯嶋H情況，又要求了對車流量多時段調(diào)整模擬功能，多相位，緊急狀況處理和鍵盤可設(shè)置等強(qiáng)大功能。 〔2〕控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，包括 CPU、存儲器、顯示電路等模塊的選擇及連接，大體分配各個器件及模塊的根本功能要求。 〔3〕軟件系統(tǒng)的設(shè)計，對于本系統(tǒng)，擬采用單片機(jī)匯編語言編寫，目前已對單片機(jī)內(nèi)部 結(jié)構(gòu)和工作情況做了充足的研究，了解定時器，中斷以及延時原理。

12、 5.結(jié)論 城市交通是一個高度綜合而又復(fù)雜的問題，必須從政策、機(jī)構(gòu)、體制、管理、收費價格、根底設(shè)施建設(shè)和投資各個方面同時入手解決。我國城市經(jīng)濟(jì)和社會的高速開展使得社會對交通的需求急劇增加，也對此提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。要保證高效平安的交通秩序，除了制定一系列的交通規(guī)那么，還必須通過一定的科技手段加以實現(xiàn)。本文在對目前交通控制進(jìn)行深入分析的根底上，運用實時調(diào)整智能化控制的實現(xiàn)技術(shù)，擬將實時調(diào)整車輛通行時間的算法與單片機(jī)控制作用相結(jié)合，提出多時段多相位控制的單片機(jī)交通控制系統(tǒng)，來實現(xiàn)根本交通燈功能、倒計時顯示、車流量多時段調(diào)整、多相位、急車強(qiáng)行通過、通行時間手動設(shè)置等功能，實現(xiàn)多時段多相位控制的以AT

13、89C51為根底的單片機(jī)交通控制系統(tǒng)。 二、主要參考文獻(xiàn)： [1] 楊佩昆等編．交通管理與控制[M].北京：人民文通出版社,1992. [2] 沈紅衛(wèi)．單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計實例與分析[M]．北京：航空航天大學(xué)出版社,2OO0. [3] 馀吉萬等編．城市文通的計算機(jī)控制和管理[M]．北京測繪出版杜,1985． [4] 張輝．8051單片機(jī)控制交通信號燈的方法研究[J]．邵陽師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2001，23(5)：18-20 [5] 汪建等編．MCS-96 系列單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)[M]．武漢：華中理工大學(xué)出版社，1999. [6]Rogic S, Mack

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