基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述

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1、 衡水學(xué)院 畢業(yè)論文〔設(shè)計(jì)〕文獻(xiàn)綜述 題目:基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì) 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(jí) : 2021級(jí) 學(xué) 號(hào) : 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(jì)〕文獻(xiàn)綜述 論文〔設(shè)計(jì)〕題目 基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì) 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(jì)8篇 收集參考文獻(xiàn)時(shí)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(dòng)控制系統(tǒng)的開展是以城市交通信號(hào)控制技術(shù)為前導(dǎo)，與汽車工業(yè)并行開展的。在其各個(gè)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(gè)歷史階段當(dāng)時(shí)的最新科技成果應(yīng)用到交通自動(dòng)控制中來，從而促進(jìn)了交通自動(dòng)控制技術(shù)的不斷開展。 早在1850年，城市交叉口處不斷增長(zhǎng)的交通就引發(fā)了人們對(duì)平安和擁堵的關(guān)注。世界上第一臺(tái)交通自動(dòng)信號(hào)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(tái)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(hào)燈幾乎銷聲匿跡了近半個(gè)世紀(jì)。1914年及稍晚一些時(shí)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(hào)燈，它們采用電力驅(qū)動(dòng)，與現(xiàn)在意義上的信號(hào)燈已經(jīng)相差無幾。1926年英國人第一次安裝和使用自動(dòng)化的控制器來控制交通信號(hào)燈，這是城市交通自動(dòng)控制的起點(diǎn)。 20世紀(jì)30年代初，美國最早開始用車輛感應(yīng)式信號(hào)控制器，之后是英國，當(dāng)時(shí)使用的車輛檢測(cè)器是氣動(dòng)橡皮管檢測(cè)器。車輛感應(yīng)控制器的特點(diǎn)是它能根據(jù)檢測(cè)器測(cè)量的交通流量來調(diào)整綠燈時(shí)間的長(zhǎng)短，使綠燈時(shí)間更有效地被利用，減少車輛在交叉口的時(shí)間延誤，比定時(shí)控制方式有更大的靈活性。車輛感應(yīng)控制的這一特點(diǎn)刺激了車輛檢測(cè)器技術(shù)的開展。繼氣動(dòng)橡皮管式檢測(cè)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(cè)器相繼

4、問世。當(dāng)今在城市道路交通自動(dòng)控制、交通監(jiān)測(cè)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(cè)器。超聲波檢測(cè)器主要在日本等少數(shù)國家得到廣泛應(yīng)用。 計(jì)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(shí)現(xiàn)了以一個(gè)城市或者更大地域，而非簡(jiǎn)單的一個(gè)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(jì)算機(jī)和交通檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)交通信號(hào)機(jī)網(wǎng)的配時(shí)方案自動(dòng)選擇式信號(hào)燈控制，而加拿大多倫多市于1964年完成了計(jì)算機(jī)控制信號(hào)燈的實(shí)用化，建立了一套由IBM650型計(jì)算機(jī)控制的交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，成為世界上第一個(gè)具有電子數(shù)字計(jì)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(hào)控制系統(tǒng)經(jīng)歷了手動(dòng)到自動(dòng)，從固定配時(shí)到靈活配時(shí)，從無感應(yīng)控制到有感應(yīng)控制，從單點(diǎn)控制到干線控制，從區(qū)域控制到網(wǎng)絡(luò)控制的長(zhǎng)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(shí)缺乏和交通工具的快速增長(zhǎng)，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(duì)整個(gè)交通線路車輛的多少實(shí)時(shí)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(shí)施的城市道路交通信號(hào)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(hào)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(duì)交通信號(hào)控制系統(tǒng)進(jìn)行研制，特別是美國有十幾個(gè)大學(xué)或研制機(jī)構(gòu)正在研制自適應(yīng)交通信號(hào)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(huì)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(jí)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(duì)交叉口信號(hào)燈進(jìn)行控制，而是集交叉口信號(hào)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(shí)現(xiàn)區(qū)域信號(hào)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(shí)際情況，同時(shí)也對(duì)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(zhǎng)處，在控制范圍內(nèi)各個(gè)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(shí)時(shí)交通情況，對(duì)路口能力最大、延遲時(shí)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(duì)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(duì)車輛的 CPS 誘導(dǎo)，使 道路通行更加順暢。 〔3〕最優(yōu)化。隨著計(jì)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(gè)交通路網(wǎng)的動(dòng)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(duì)路口的控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整進(jìn)而實(shí)現(xiàn)某個(gè)地域范圍內(nèi)對(duì)交通流進(jìn)行動(dòng)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(duì)控制系統(tǒng)會(huì)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(duì)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(jì)算科學(xué)的開展，我國在制定和實(shí)施智能交通控制系統(tǒng)時(shí)必須在硬件設(shè)計(jì)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(jí)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?jī)?nèi)容 單片計(jì)算機(jī)是將電子計(jì)算機(jī)的根本環(huán)節(jié),如:CPU,存儲(chǔ)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(jì)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(jiǎn)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(diǎn)，因而廣泛用于電子設(shè)備中作控制器之用。 基于整個(gè)交通控制系統(tǒng)的開展情況，本設(shè)計(jì)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(jì)出一套十字路口的交通控制系統(tǒng)，以指揮該路口的實(shí)時(shí)通行狀態(tài)。本設(shè)計(jì)中將采用8051系列單片機(jī)交通控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多時(shí)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(cè)及調(diào)整、緊急處理、時(shí)間模式手動(dòng)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(shí)間手動(dòng)設(shè)置、可倒計(jì)時(shí)顯示、急車強(qiáng)行通過、車流量多時(shí)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(jì)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(jì)，包括：十字路口具體的通行禁行方案設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)應(yīng)擁有的各項(xiàng)功能。本設(shè)計(jì)除了有信號(hào)燈狀態(tài)控制能實(shí)現(xiàn)根本的交通功能，還增加了倒計(jì)時(shí)顯示提示等?；趯?shí)際情況，又要求了對(duì)車流量多時(shí)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(jì)，包括 CPU、存儲(chǔ)器、顯示電路等模塊的選擇及連接，大體分配各個(gè)器件及模塊的根本功能要求。 〔3〕軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于本系統(tǒng)，擬采用單片機(jī)匯編語言編寫，目前已對(duì)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(shí)器，中斷以及延時(shí)原理。

12、 5.結(jié)論 城市交通是一個(gè)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(fèi)價(jià)格、根底設(shè)施建設(shè)和投資各個(gè)方面同時(shí)入手解決。我國城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的高速開展使得社會(huì)對(duì)交通的需求急劇增加，也對(duì)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(shí)現(xiàn)。本文在對(duì)目前交通控制進(jìn)行深入分析的根底上，運(yùn)用實(shí)時(shí)調(diào)整智能化控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，擬將實(shí)時(shí)調(diào)整車輛通行時(shí)間的算法與單片機(jī)控制作用相結(jié)合，提出多時(shí)段多相位控制的單片機(jī)交通控制系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)根本交通燈功能、倒計(jì)時(shí)顯示、車流量多時(shí)段調(diào)整、多相位、急車強(qiáng)行通過、通行時(shí)間手動(dòng)設(shè)置等功能，實(shí)現(xiàn)多時(shí)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(jì)實(shí)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(jì)算機(jī)控制和管理[M]．北京測(cè)繪出版杜,1985． [4] 張輝．8051單片機(jī)控制交通信號(hào)燈的方法研究[J]．邵陽師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，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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