ppt-畢業(yè)設(shè)計馮廷松

1、下沙6號大街高峰期智能信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 電子通信系 專業(yè)：電子信息工程答辯人：馮廷松 導(dǎo)師：查麗斌主目錄12345課題背景及內(nèi)容現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計模塊功能分析課題背景及內(nèi)容課題背景及內(nèi)容第一部分課題背景研究意義研究方向設(shè)計要求研究思路 21世紀(jì)，杭州市乃至全國的機動車數(shù)量量呈高速增長趨勢。隨著交通流量的大幅增長，我市下沙區(qū)域的交通頻繁擁堵，不能滿足市民的出行需求。早晚高峰時段，下沙區(qū)域的6號大街主干道交通流量已經(jīng)處于飽和或超飽和狀態(tài)。所以，單點交叉口信號控制已經(jīng)不足以解決實際問題。我們要根據(jù)干道的具體情況調(diào)整信號控制策略，設(shè)計盡可能寬的綠波帶，使其方向行駛的車輛延誤最小，進(jìn)而緩解主

2、干道的交通擁堵。 交通大背景課題背景隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會的進(jìn)步，越來越多的人選擇了汽車乃至私家車作為自己出行的主要交通工具，尤其是在北京、上海能發(fā)達(dá)城市的汽車保有量正逐年提高，隨之而來的是給我們的城市交通帶來了巨大的壓力。全國現(xiàn)狀地區(qū)現(xiàn)狀杭州下沙六號大街在早晚高峰期一直是塞車“黑點”，西起3號大街、東至之江東路，全長約5公里，因位于大學(xué)城內(nèi)，車流量非常大。課題背景Related research研究方向一：研究方向一：僅對下沙6號大街某一特別重要路段進(jìn)行綠波控制研究方向研究方向我最終選擇第二種局部綠波交通的實現(xiàn)及其效果。由于只考慮一個方向的協(xié)調(diào)控制，綠波帶相對更寬，對實際情況的適應(yīng)能力更強，因

3、而實施起來相對更容易。研究思路研究方向二：研究方向二：在雙向道路上對某一主流方向進(jìn)行綠波控制，而另一方向仍采用普通控制方式。優(yōu)化交通方便出行節(jié)約時間養(yǎng)成良好交通習(xí)慣便于交通管理優(yōu)化交通配置緩解交通壓力減少停車次數(shù)減少尾氣排放減少交通事故避免堵車減少時間延誤減輕路面壓力緩解高峰研究意義RESEARCH REVIEW要綠波的車流放在第一相位。要求基準(zhǔn)時間、周期、相位要一致。1234設(shè)計要求時段方案要確立一套為綠波帶專用，要設(shè)置為一致，所采用的配時方案也要一致。根據(jù)路段長度及平均車速，確定絕對相位差要把控制模式設(shè)定為線控或無電纜協(xié)調(diào)控制指定的線路上，規(guī)定的路段車速，要求信號控制機根據(jù)路段距離，把該車

4、流所經(jīng)過的各路口綠燈起始時間，做相應(yīng)的調(diào)整，以確保該車流到達(dá)每個路口時，正好遇到“綠燈”。現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集第二部分設(shè)計路段簡介路口的相位圖綠波帶帶寬與帶速PRESENT SITUATION設(shè)計路段簡介本設(shè)計選取下沙6號大街為研究路段。西起1號大街、東至之江東路，全長約5.3公里的路，橫穿8個信號燈.路口選取路口相位圖相位差（時差）：各信號的綠燈或紅燈的起點或中點相對于某一個標(biāo)準(zhǔn)信號綠燈或紅燈的起始或中點的時間差。sovO：相位差S：路口間距V：車輛行駛速度綠波帶帶寬與帶速所繪斜線所標(biāo)定的時間范圍稱作是通過帶，它的寬度就是通過帶寬，簡稱帶寬。它確定路段上交通流所能利用的通車時間，單位為秒(s)或周期

5、時長的百分?jǐn)?shù)(%)。 斜線的斜率就是駕駛?cè)搜芈范芜B續(xù)通行的車速，即為通過帶速度，簡稱帶速。結(jié)論：由通過帶可以計算得出帶速約為40kms，帶寬約為24s,即為周期時長的24%。 時間一距離圖圖解法確定信號時差方案設(shè)計第三部分單片機交通燈控制系統(tǒng)通行方案設(shè)計系統(tǒng)十字路口的相位的設(shè)計方案設(shè)計點設(shè)在十字路口，分為東西向和南北向，在任一時刻只有一個方向通行，另一方向禁行，持續(xù)一定時間，經(jīng)過短暫的過渡時間，將通行禁行方向?qū)Q。其具體狀態(tài)如圖所示：黑色表示亮，白色表示滅。交通狀態(tài)從狀態(tài)1開始變換，直至狀態(tài)6然后循環(huán)至狀1，周而復(fù)始，即如圖（圖2-1）所示：直至狀態(tài)6然后循環(huán)至狀態(tài)1，通過具體的路口交通燈狀態(tài)

6、的演示分析我們可以把這四個狀態(tài)歸納如下：第一相位東西直行第二相位東西左拐第三相位南北直行第四相位南北左拐本系統(tǒng)十字路口的相位及步伐設(shè)置為四相位：第一相位為東西向直行，禁止左轉(zhuǎn)及南北直行；第二相位為東西左轉(zhuǎn)，禁止直行及南北左轉(zhuǎn)；第三相位是南北直行，禁止左轉(zhuǎn)及東西直行；第四相位是南北左轉(zhuǎn)，禁止直行及東西左轉(zhuǎn)。而在這四個相位運行中，右轉(zhuǎn)是不被禁止的，可以隨時通過的。 相位設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計第四部分總體設(shè)計硬件設(shè)計總體設(shè)計本設(shè)計系統(tǒng)以單片機為控制核心，連接成最小系統(tǒng)，和按鍵設(shè)置模塊等產(chǎn)生輸入，信號燈狀態(tài)模塊，LED倒計時模塊和接受輸出。系統(tǒng)的總體框圖如上所示。硬件設(shè)計DBTITLE單片機選型：AT89S51

7、芯片：74LS273介紹多位數(shù)碼管：LED時鐘電路設(shè)計復(fù)位電路設(shè)計。 74LS273是8位數(shù)據(jù)/地址鎖存器，如圖2-2所示，它是一種帶清除功能的8D觸發(fā)器，下面介紹一下它的管腳圖功能資料。 1腳是復(fù)位CLR,低電平有效,當(dāng)1腳是低電平時,輸出腳2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部輸出0,即全部復(fù)位。ED顯示器由七段發(fā)光二極管組成，排列成8字形狀，因此也稱為七段LED顯示器。為了顯示數(shù)字或符號，要為LED顯示器提供代碼，即字形代碼。硬件設(shè)計CS-51單片機芯片內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，腳XTAL1XTAL2分

8、別是此放大器的輸入端和輸出端。當(dāng)使用內(nèi)部振蕩電路，XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體和微調(diào)電容，如圖所示，圖中C2、C3大小一般為30pF。還加了復(fù)位/備用電源引腳的接線方法。AT89C51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路實現(xiàn)的。復(fù)位電路通常采用上電復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。在此次設(shè)計中，我使用了上電復(fù)位方式。上電復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。硬件設(shè)計模塊功能分析第五部分時間顯示模塊最小系統(tǒng)模塊控制按鈕模塊信號燈模塊 。當(dāng)接通4.5v電源后，按下電源開關(guān)，南北方向數(shù)碼管顯示“25”。數(shù)碼管開始倒計時，到5秒的時候，黃燈跟蜂鳴器鳴響5下，將切換紅綠黃燈。按鍵1運行、按鍵2黃燈常亮（深夜模式

9、）、按鍵3 紅燈常亮（緊急模式）、按鍵4復(fù)位、按鍵5東西通行、按鍵6南北通行、按鍵7時間加、按鍵8時間減、按鍵9停止。模塊功能分析 。1234K4qiehuan1234K5add1234K6dec1234K2dx1234K3nb1234K1stop1234K7ok本系統(tǒng)要求的按鍵控制不多，且I0口足夠，可直接采用獨立式。按鍵可以設(shè)置系統(tǒng)的運行狀態(tài)，禁行狀態(tài)為數(shù)碼管均顯示“00”，紅燈全亮；復(fù)位按鍵可以將整個系統(tǒng)復(fù)位；東西通行是東西方向的綠燈亮，南北方向上的紅燈亮；南北通行為南北方向上的綠燈亮，東西方向上的紅燈亮；時間加減可以設(shè)置通行和等待通行的時間；切換按鍵可以切換加減的方向時間。通過安檢模塊

10、的控制，使得整個系統(tǒng)具有靈活性，實用性?？刂瓢粹o模塊時間顯示模塊顯示模塊分別是碼管顯示和LED顯示，數(shù)碼管倒計時顯示可以提醒駕駛員在信號燈顏色發(fā)生改變的時間、在“停止”和“通過”兩者間作出合適的選擇。駕駛員和行人普遍都愿意選擇有倒計時顯示的信號控制方式，并且認(rèn)為有倒計時顯示的路口更安全。倒計時顯示是用來減少駕駛員在信號燈色改變的關(guān)鍵時刻做出復(fù)雜判斷的一種方法，它可以提醒駕駛員燈色發(fā)生改變的時間，幫助駕駛員在“停止”和“通過”兩者間作出合適的選擇 。通過兩種顯示結(jié)合，是本設(shè)計更合理可靠。單片機芯片內(nèi)還有一項主要內(nèi)容就是并行I/O口。STC89C51共有4個8位的并行I/O口，分別記作P0、P1、

11、P2、P3。每個口都包含一個鎖存器、一個輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。STC89C51單片機的時鐘信號通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時鐘方式，二是外部時鐘方式。在單片機內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體（簡稱晶振），就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。最小系統(tǒng)模塊對于交通信號燈來說，應(yīng)該有東西南北共四組燈，但由于同一道上的兩組的信號燈的顯示情況是相同的，所以只要用兩組就行了，因此，采用單片機內(nèi)部的I/O口上的P1口中的6個引腳即可

12、來控制6個信號燈。通過編寫程序，實現(xiàn)對發(fā)光二極管的控制，來模擬交通信號燈的管理。每延時一段時間，燈的顯示情況都會按交通燈的顯示規(guī)律進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。通過延時時間送顯，可以在原有的交通信號燈系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增添其倒計時間的顯示功能，實現(xiàn)其功能的擴(kuò)展。信號燈模塊AT89S51系列單片機主要引腳實物圖硬件電路1王為青，邱文勛. 51單片機開發(fā)案例精選J.人民郵電出版社，2001，(5)：45-47.2張鑫，華臻，陳書謙. 單片機原理及應(yīng)用J.電子工業(yè)出版社，2008(5).3張鑫，華臻，陳書謙. 單片機原理及應(yīng)用J.電子工業(yè)出版社，2008(5).4蔣輝平，周國雄. 基于Proteus的單片機系統(tǒng)設(shè)計與仿真實例M.機械工業(yè)出版社，2009.5張毅坤. 單片微型計算機原理及應(yīng)用，M西安電子科技大學(xué)出版社 1998 6余錫存 曹國華.單片機原理及接口技術(shù)M.陜西:西安電子科技大學(xué)出版社,2000.7123456參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)THANKS!