智能交通灯 毕业设计

专业  楼宇智能化工程技术     

一、课题名称：     智能交通灯                                                   

二、主要技术指标：1、安装摄像监控技术、超速报警和闯红灯自动报警系统 

    2、人行道LED显示灯显示走动人型和停止人型 

    3、主红外监控系统，超声波监控系统等传送技术

    4、报警打印系统，把报警地点打印出来，进行紧急监控 

    5、正常修改系统，操作简单、扩展功能强

三、工作内容和要求：本系统采用了西门子plc编程系统，传感器应用技术，摄像机技术和LED显示技术实现了智能控制交通信号灯。实现自动报警功能（闯红灯报警、超速报警系统和摄像监控），车、人正常通过功能，且操作简单、扩展功能强。为现在交通提供了极大的方便，减少交通事故打下了良好的基础。

四、主要参考文献：_1 陈立定等编.电气控制与可编程控制器.广州：华南理工大学出版社，2001

2 廖常初编著.可编程序控制器应用技术（第三版）.重庆：重庆大学出版社，2000

3 廖常初编著.PLC编程及应用.北京：机械工业出版社，2002.9

4 王永华等编.现代电气控制及PLC应用技术.北京：北京航空航天大学出版社，2003.9

5 黄云龙等编.可编程控制器教程.北京：科学出版社，2003.8

6 袁任光编著.可编程序控制器选用手册.北京：机械工业出版社，2002.7

7 袁任光编著.交流变频调速器选用手册.广州：广东科技出版社，2002.9

8 陈宇编.可编程序控制器基础及编程技巧.广州：华南理工大学出版社.

9 钟肇新、彭侃编译.可编程序控制器原理及应用（第二版）.广州：华南理工大学出版社，1997

10 陆宝春等编.电气与可编程序控制器技术.南京：南京理工大学出版社，2000

11 廖常初编.可编程序控制器应用技术.重庆：重庆大学出版社，1996

12 陈绍华编.机械设备电气控制.广州：华南理工大学出版社.

13 方承远编.工厂电气控制技术.北京：机械工业出版社，2002

14 方佩敏编.新编传感器原理.应用.电路详解.北京：电子工业出版社，1995.6

15 吴安顺等编著.最新实用交流调速系统.北京：机械工业出版社，1999.8

16 赵负图主编.光电检测控制电路手册.北京：化学工业出版社，2003.1

17 赵丁选主编.光机电一体化设计使用手册（上、下册）.北京：化学工业出版社，2003.5

18 李科杰.新编传感器技术手册.北京：国防科技出版社，2002

19 全仲余主编.机床电器产品使用维修手册.北京：机械工业出版社，1997.5

20 汪晓光等编著.可编程控制器原理及应用（上册）.北京：机械工业出版社，2000.10

学      生（签名）                 2010 年 5  月 7  日

                      指 导 教师（签名）                  2010 年 5 月10  日 

                      教研室主任（签名）                  2010 年 5  月 10 日

                      系  主  任（签名）                  2010 年  5 月 12 日

毕业设计（论文）开题报告

智能交通灯

目录

摘要

Abstract

第1章前言

第2章智能交通灯的做题意义和选材背景

1、传统交通灯的简介

2、Plc的发展历程

3、LED显示器件发展历程及应用趋势概述

第3章十字路口智能交通灯软件设计

1、设计要求

2、十字路口交通灯设计程序

第4章十字路口智能交通灯硬件设计

1、LED显示灯

2、红绿灯工作参考流程图

第5章实验步骤

第6章难点分析

第7章结束语

感谢信

参考文献

摘要

随着社会经济的发展,城市交通问题越来越引起人们的关注.人、车、路三者关系的和谐,已成为交通治理部分须要解决的主要问题之一.城市交通节制系统是用于城市交通数据监测、交通讯号灯把持与交通劝导的盘算机综合治理体系,它是现代城市交通监控指挥体系中最主要的组成部分.

随着城市灵活车量的不断增添,很多大城市如北京、上海、南京等呈现了交通超负荷运行的情形,因此,自80年代后期,这些城市纷纭修建城市高速道路,在高速途径建设完成的初期,它们也曾有效地改良了交通状态.然而,随着交通量的快速增加和缺少对高速道路的系统研讨和掌握,高速道路没有充足施展出预期的作用.而城市高速道路在结构上的特色,也决议了城市高速途径的交通状态必定受高速道路与普通途径耦合处交通状态的制约.所以,如何采取适合的控制方式,最大限度应用好消耗巨资修建的城市高速道路,缓解主干道与匝道、城区同周边地域的交通拥堵状况,越来越成为交通运输治理和城市计划部分亟待解决的重要问题.为此,笔者进行了深刻的研讨,本文就城乡交通灯模仿控制系统的电路原理、设计盘算和试验调试等问题来进行具体剖析讨论.

实现路-------通灯体系的节制方式很多,可以用尺度逻辑器件、可编程序把持器PLC、单片机等计划来实现.其中用尺度逻辑器件来实现电路在很大水平上要受到逻辑器件如门电路等的影响,调试工作极为不易,而笔者对单片机应用来进行系统的设计开发也不是很熟习,因此,终极我选择了用可编程的掌握器PLC来实现系统功效的设计,完本钱次课设的标题.

关键词:PLC 交通灯 程序 报告 设计

Abstract

Along with the development of the society economy, the city transportation problem causes people's concern more and more.The coordination of the person,car,the road threes relation, have become one of the important problems that the transportation management section demand resolve.The city transportation control system is the calculator that useds for the city transportation data monitor,the transportation signal beacon control and transportation to appease comprehensive management system, it is in the modern city transportation supervision conductor system to constitute part most importantly.  Carry out the control method of the street corner transportation light system a lot of, can carry out with the standard logic spare part,programmable preface controller PLC,single slice machine etc. project.Carries out the influence that the electric circuit wants to be subjected to the logic spare part,such as door, electric circuit to a large extent etc. with the standard logic spare part among them, adjust to try a work extremely not easy, and writer to single slice the luck use is not very either to acquaint with to the design development of carry on the system, therefore, the end writer chooses to use programmable controller PLC to carry out the design of the system function, completion originally time the lesson establish of topic.

 Key word:The PLC transportation light procedure report design

第1章前言

本毕业设计说明书是按常州信息职业技术学院电子与电气工程系2008年毕业设计要求，经小组共同研究，老师精心指导下，由个人编写的。

本书属电气设计课题。这不是普通常见型交通灯，具有一定的难度和挑战性。但在老师的指导下和查阅大量相关资料，我确定出了这套交通灯的结构，采用plc和LED显示灯的结合。 

在设计过程中，我们首先熟悉了plc原理、LED设备、LED工艺、PLC设计与LED显示灯制造，并重组和筛选由用资料，以通俗易懂的文字，加上图形表达，系统地阐述了本套模具所有的信息。令读者便于理解和接受。

第2章智能交通灯的做题意义和选材背景

近年来随着科技的飞速发展，plc的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的plc应用系统中，plc往往作为一个核心部件来使用，仅plc方面知识是不够的，还应根据基体结构软硬件结合，加以完善。

十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯的控制方式很多。本系统采用s7-300plc编程，南北、东西通畅，闯红灯报警功能。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强

能的交通信号灯指挥着人和各种车辆的安全运行,实现红、黄、绿灯的自动指挥是     城乡交通管理现代化的重要课题.在城乡街道的十字交叉路口,为了保证交通秩序和行人安全,一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯,其中红灯亮,表示该条道路禁止通行; 黄灯亮,表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行; 绿灯亮,表示该条道路允许通行.交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口城乡交通管理自动化.

本文为了实现交通道路的管理,力求交通管理先进性、科学化. 分析应用了单片机实现智能交通灯管制的控制系统,以及该系统软、硬件设计方法,实验证明该系统实现简单、经济,能够有效地疏导交通,提高交通路口的通行能力.

1、传统交通灯的简介

在今天，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。

1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃气为光源的红，蓝二色的机械版手式信号灯，用以指挥马车通行。这厮世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的论会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿二以旋转式方式玻璃提灯组成，红灯表示“停止”，绿灯表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使受伤，被取消。

1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿黄三色圆形的投影器组成，安装在纽约市C5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。而中国最早的马路交通灯却是诞生于1923年的上海英租界。从最早的手牵皮带到20世纪50年代的电气控制，只用了一百年不到的时间，发生了飞跃的发展。

1、Plc的发展历程

可编程序控制器的英文为Programmable Controller，在二十实际七十至八十年代一直简称为PC。由于到90年代，个人计算机发展起来，也简称为PC；加之可编程序的概念所涵盖的范围太大，所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller），为了方便，仍简称PLC为可编程序控制器。有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS可编程序控制系统，强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。 

　　PLC的发展和市场情况 

　　  1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一土改可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。 

　　  在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作；另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制；以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的——离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。在多年的生产实践中，逐渐形成了PLC、DCS与IPC三足鼎立之势，如表1，还有其它的单回路智能式调节器等在市场上占有一定的百分比。  

　　在八十年代至九十年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。由于 PLC人机联系处理模拟能力和网络方面功能的进步，挤占了一部分DCS的市场（过程控制）并逐渐垄断了污水处理等行业，但是由于工业PC（IPC）的出现，特别是近年来现场总线技术的发展，IPC和FCS也挤占了一部分PLC市场，所以近年来PLC增长速度总的说是渐缓。目前全世界有200多厂家生产 300多品种PLC产品，主要应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。 

　　  国内PLC生产厂约三十家，但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产，因此可以说PLC在我国未形成制造产业。作为原理、技术和工艺均无尖端技术难度的产品，只要努力，是能形成制造产业的。 

　　  在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30亿人民币，应用的行业也很广。但是与其它国家相比，在机械加工及生产线方面的应用，还需要加大投入。我国市场上流行的有如下几家PLC产品： 

　　  施耐德公司，包括早期天津仪表厂引进莫迪康公司的产品，目前有Quantum、Premium、Momentum等产品； 

　　  罗克韦尔公司（包括AB公司）PLC产品，目前有SLC、Micro Logix、Control Logix等产品； 

　　  西门子公司的产品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列产品； 

　　  GE公司的产品；日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品。 

　　  PLC的市场的潜力是巨大的，不仅在我国，即使在工业发达的日本也有调查表明，PLC配套的机电一体化产品的比例占42%，采用继电器、接触器控制尚有24%。所以说，需要应用PLC的场合还很多，在我国就更是如此了。 

　　  从技术创新的角度看，我国大中型企业还要大力发展CIMS，在机械制造厂要形成FMS柔性制造系统，PLC是基础，所以PLC市场是广阔的。 

　　  PLC具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，这是它能持久的占有市场的根本原因，我们下面重点阐述几个问题，并研究其发展趋势。 

2、LED显示器件发展历程及应用趋势概述

转会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿二以螺新型LED显示器件有功耗低、亮度高、寿命长、尺寸小等优点，本文从LED显示器件的发展简史开始，探讨了表面贴装LED、汽车应用中的LED和照明用LED的发展趋势，对于从事显示器件开发的中国工程师有一定参考价值。 

　　全球第一款商用化发光二极管(LED)是在1965年用锗材料作成的，其单价为45美元。随后不久Monsanto和惠普公司也推出了用GaAsP材料制作的商用化LED。这些早期的红色LED每瓦大约能提供0.1流明(lumens)的输出光通量，比一般的60至100瓦白炽灯的15流明要低上100倍。 

　　1968年，LED的研发取得了突破性进展，利用氮掺杂工艺使GaAsP器件的效率达到了1流明/瓦，并且能够发出红光、橙光和黄色光。到1971，业界又推出了具有相同效率的GaP绿色裸片LED。  

 　　1972年开始有少量LED显示屏用于钟表和计算器。全球首款采用LED的手表最初还是在昂贵的珠宝商店出售的，其售价竟然高达2,100美元。几乎与此同时，惠普与德州仪器也推出了带7段红色LED显示屏的计算器。  

　　到20世纪70年代，由于LED器件在家庭与办公设备中的大量应用，LED的价格直线下跌。事实上，LED是那个时代主打的数字与文字显示技术。然而在许多商用设备中，LED显示屏也逐渐受到了来自其它显示技术的激烈竞争，如液晶、等离子体和真空荧光管显示器。这种竞争性激励LED制造商进一步拓展他们的产品类型，并积极寻求LED具有明显竞争优势的应用领域。此后LED开始应用于文字点阵显示器、背景图案用的灯栅和条线图阵列。数字显示屏的尺寸和复杂度在不断增长，从2位数字到3位甚至4位，从7段数字到能够显示复杂的文字与图案组合的14或16段阵列。到1980年制造商开始提供智能化的点阵LED显示屏。 

 　　80年代早期的重大技术突破是开发出了AlGaAs LED，它能以每瓦10流明的发光效率发出红光。这一技术进步使LED能够应用于室外运动信息发布以及汽车高位安装停止灯(CHMSL)设备。1990年，业界又开发出了能够提供相当于最好的红色器件性能的AlInGaP技术，这比当时标准的GaAsP器件性能要高出10倍。 

　　今天，最亮的材料应是透明基底AlInGaP。在1991年至2001年期间，材料技术、裸片尺寸和外形方面的进一步发展使商用化LED的光通量提高了将近20倍。 

　　对高强度蓝光LED的不断研发产生了好几代亮度越来越高的器件。在1990年左右推出的基于碳化硅(SiC)裸片材料的LED效率大约是0.04流明/瓦，发出的光强度很少有超过15毫堪(millicandel)的。90年代中期的技术突破实现了第一个基于GaN的实用LED。现在还有许多公司在用不同的基底如蓝宝石和SiC生产GaN LED，这些LED能够发出绿光、蓝光或紫罗兰等颜色。高亮蓝色LED的发明使真彩广告显示屏的实现成为可能，这样的显示屏能够显示真彩、全运动的视频图像。蓝光LED的出现使人们还能利用倒行转换的磷光材料将较高能量的蓝光部分地转换成其它颜色。将蓝光与转换磷的黄光整合在一起就能得到白光，而整合适当数量的蓝光与红橙磷(reddish orange phospher)则可以产生略带桃色或紫色的色彩。现在仅用LED光源就能完全覆盖CIE色度曲线中的所有饱和颜色，并且各种颜色LED与磷的有机整合几乎能够毫无地产生任何颜色。 

　　在可靠性方面，LED的半衰期(即光输出量减少到最初值一半的时间)大概是1万到10万小时。相反，小型指示型白炽灯的半衰期(此处的半衰期指的是有一半数量的灯失效的时间)典型值是10万到数千小时不等，具体时间取决于灯的额定工作电流。  

    表面贴装LED  

    为了利用自动化组装技术降低制造成本，从20世纪80年代开始业界逐渐推广使用表面贴装器件(SMT)，90年代这一技术得到了进一步强化。最初的SMT LED作为低功率器件被主要用于指示设备和手机键盘的照明，后来又开发出大功率的SMT器件用于汽车面板照明、刹车灯，并扩展用于专业和一般的照明设备。 

    SMT是蜂窝/PCS电话机的主要技术要求，现在看来这一市场仍具有极大的发展潜力。2001年全球手机的制造量大约有3.8亿部，据预测今年的制造量将上升到4.3亿部，到2005年将达到5.2亿部。一部手机平均要使用10个表贴型LED，也即意味着仅手机市场对LED的需求就达到了40亿个。 

手机功能的不断升级也进一步刺激了对更高性能LED的需求。确切说，手机设计人员需要多种多样的LED，包括更高亮度的单色LED器件、真彩LCD显示屏(特别是第2.5代和第3代手机的LCD)背景光源用的白色LED以及实现产品差异化所需的蓝色和紫罗兰色等特殊色LED。同时，由于手机的复杂度越来越高，体积也越来越小，有更多的用户对LED提出了更薄更小外形包装的要求。特别是越来越多的人希望高性能LED能提供“芯片LED”的表贴封装，即工业标准的1.6×0.8mm外形尺寸。话机制造商要求对LED的颜色与强度进行分类，以确保背景光源设备能与用户需求取得高度一致。这样做能使LED非常适合用于背景光源设备，即LCD、按键、前面板、符号与键盘背景照明等，因为这些设备上颜色与光强度的和谐统一非常重要。  

    汽车应用中的LED  

    在汽车内外，照明设备中用得最多的还是白炽灯，但设计师与汽车制造商正在逐渐采纳LED，开始时LED可能只用于豪华型汽车，但慢慢会过渡到大多数汽车上。LED的最大卖点之一是具有很长的平均无故障工作时间(MTBF)，LED照明器件的使用寿命一般都要超过汽车本身的寿命。有很多种LED产品，其封装和器件适合仪表板、空调、收音机和电子开关等汽车内部照明设备使用。例如那些SMT器件就非常适合汽车仪表板使用。多用途的3mm和5mm注塑灯仍是汽车内部照明设备和外部照明设备的候选产品，目前这些器件已被广泛应用于高位安装停止灯(CHMSL)设备中。 对内部和外部照明设备来说，LED汽车灯装置与白炽灯装置的热设计有很大不同。这是因为白炽灯会产生相当大的热量，而白炽灯泡能承受这样的高温环境。LED灯阵列所产生的热量一般要比白炽灯少，但LED灯的最大内部温度必须保持在推荐的上限范围以内才能保持LED的可靠工作，如果超出LED灯的最高结温，就可能由于环氧材料的膨胀而导致导线粘结剂或被抬高的LED裸片发生突发性故障。在湿度比较高的热循环或加强型热循环环境中，这些故障会显得尤其突出。  

    LED灯的最大内部结温受限于环氧封装材料的热膨胀特性。与汽车白炽信号灯设计相比，由于存在最大结温的，LED汽车信号灯设计必须认真考虑热设计问题。  

    用于照明的LED  

    传统LED灯中使用的芯片是0.25×0.25mm大小，而照明用的LED一般都要在1.0× 1.0mm以上。专注于结构化裸片成型的设计工作-台式结构、倒金字塔结构和倒装芯片设计能够改善LED的发光效率，从而使芯片发出更多的光。 

封装设计方面的革新包括将高传导率的金属块用作基底、倒装芯片设计和裸盘浇铸式引线框等，这些方法都能设计出可高功率、低热阻的器件，而且这些器件能比以前的器件照度更大。 

目前一个典型的高光通量LED器件能够产生几流明到数十流明的光通量。更新的设计可以在一个器件中集成更多的LED，或者在单个组装件中安装多个器件，从而使输出的流明数相当于小型白炽灯。例如，一个高功率的12芯片单色LED器件能够输出200流明的光能量，所消耗的功率在10到15瓦之间。 

LED已经被广泛应用于各种照明设备中，如电池供电的闪光灯、微型声控灯、安全照明灯、室内室外道路和楼梯照明灯以及建筑物与标记连续照明灯。

第3章十字路口智能交通灯软件设计

运用plc编程作为本技术的最主要南方人软件来实现智能交通灯的控制

      设计要求

1、安装摄像监控技术、超速报警和闯红灯自动报警系统

2、人行道LED显示灯显示走动人型和停止人型 

3、主红外监控系统，超声波监控系统等传送技术

4、报警打印系统，把报警地点打印出来，进行紧急监控

5、正常修改系统，操作简单、扩展功能强

6、闯红灯自动报警和录像功能。

7、南北方向10秒绿灯、2秒绿灯闪烁、2秒黄灯亮；东西方向14秒红灯。

8、东西方向10秒绿灯、2秒绿灯闪烁、2秒黄灯亮；南北方向14秒红灯。

9、南北方向10秒绿灯、4秒绿灯闪烁的同时人行道10秒绿灯，4秒绿灯闪烁，14秒红灯。

10、东北方向10秒绿灯、4秒绿灯闪烁的同时人行道10秒绿灯，4秒绿灯闪烁，14秒红灯。

11、通过plc、传感器来控制LED显示灯和摄像机。

12、超速自我报警系统

1、十字路口交通灯设计程序

第4章十字路口智能交通灯硬件设计

LED显示灯

LED灯的供电目前多数是用220V市电直接用阻容降压来获得。这种方式的好处是线路简单，成本低。但它的坏处是很多人所不了解的。首先是不安全。220V稍不注意可是要收人命的。照明器具是和人类接触较多的电器，尤其是小孩和老人最不安全。其次是大量使用电容直接串接在供电线路中，很可能造成线路中的自激震荡而形成事故，是电力供电局最忌讳并反对的。再次是电容的使用特点，它的耗电和负载无关，在自动开关时看见灯不亮了，但实际上整个灯还在用电。还有就是用220V供电对元器件和光珠的性能要求就要高得多，它们就容易被损坏。

国家规定安全电压是36V，我们建议就用36V的低压直流来作为照明的供电电压好处是：1、安全，这可是最重要的啊。

效率最高，在用自动开关的情况下，灯灭就肯定不耗电了。

光珠不容易被损坏，整灯中所用元器件最少。

我们采用这种方式搞了好几个楼盘，效果真的是很好。现在我们正在起草有关的标准，希望国家建设部能出台新的住宅标准，规定24V或36V就是照明电压。一旦确定，全国人民就都能受益了，就真正实现了资源的最佳配置。

LED灯的控制

实现LED的自动控制现在一般是采用声光控制开关或人体感应开关。按照国家“消防法”的规定：开关底盒内不得敷设零线，在住宅建筑的开关预留孔内就只有一根火线了。而现在市场上销售的声光控或人体感应开关，都无法实现对节能灯和LED的控制，或必须要有零线才能工作，这就和现有的国家标准是冲突的。我们开发成功的自动开关包含了这两种类型，其静态工作电流(通电状态不需要点亮灯时整灯的耗电)，经过权威检测机构的严格测试，证明其耗电电流不超过20微安(4.4W)，可以使用3W~40W的节能灯或2.5W~20W的LED灯。这样就可以在走廊、过道、阳台、仓库、车库、地下室或其它场合安装这种自动开关，实现对灯的自动控制了

红绿灯工作参考流程图

第5章实验步骤

先知道智能交通灯系统的组成

交通灯系统由四部分组成：车检测电路，信号灯电路，时间显示电路，紧急转换开关。

明白 工作原理

大家都明白，绿灯的放行时间与车辆通过数量不成正比。比如说20秒内每车道可以通过20辆车，40秒内每车道却可以通过45辆车。因为这有一个起步的问题，还有一个黄灯等待问题。也就是说，绿灯放行时间越长，单位时间通过车辆的数量就越多。我们来计算一下，每车道通行20秒内可以通过20辆车，一个红绿灯循环是40秒(单交叉路口)，加上每次状态转换的黄灯5秒（一个循环要两次转换），即一个红绿黄灯循环要50秒，即50秒内通行的车辆为40辆。通过一辆车的平均时间是1.25秒。如果每次车辆通行的时间改为40秒，40秒内每车道可以通过45辆，一个红绿灯循环是80秒(单交叉路口)，加上每次状态转换的黄灯5秒（一个循环要两次转换），即一个红绿黄灯循环要90秒，即90秒内通行的车辆为90辆。通过一辆车的平均时间只需1秒。显然在车辆拥挤的情况下绿灯的通行时间越长，单位时间内通行的车辆越多，可以有效缓解车辆拥堵问题。当然绿灯时间也不可能无限长，要考虑到让另一路口的等待时间不能过长。人们总是希望在交通灯前等候的时间越短越好。所以笔者设定了绿灯通行时间的上限为40秒。在非拥挤时段绿灯的通行时间的下限为20秒，当交叉路口双方车辆较少时通行时间设为20秒，这样可以大大缩短车辆在红灯面前的等待时间。当交叉路口双方车辆较多时通行时间设为40秒。（本人缩减了时间，整体上不影响设计）

开始车检测电路

用来判断各方向车辆状况,比如：20秒内可以通过的车辆为20辆，当20秒内南往北方向车辆通过车辆达不到20辆时，判断该方向为少车，当20秒内北往南方向车辆通过车辆也达不到20辆时，判断该方向也为少车，下一次通行仍为20秒，当20秒时间内南往北或北往南任意一个方向通过的车辆达20辆时证明该状态车辆较多，下一次该方向绿灯放行时间改为40秒，当40秒内通过的车辆数达45辆时车辆判断为拥挤，下一次绿灯放行时间改仍为40秒，当40秒车辆上通过车辆达不到45辆时，判断为少车，下次绿灯放行时间改为20秒， 依此类推。绿灯下限时间为20秒，上限值为40秒，初始时间为20秒。这样检测，某次可能不准确，但下次肯定能弥补回来，累积计算是很准确的，这就是人们常说的“模糊控制”。因为路上的车不可能突然增多，塞车都有一个累积过程。这样控制可以把不断增多的车辆一步一步消化，虽然最后由于每个路口的绿灯放行时间延长而使等候的时间变长，但比塞车等候的时间短得多。本系统的特点是成本低，控制准确。十字路口车辆通行顺序如图4所示： 

图4 十字路口车辆通行顺序

搞清信号灯电路

信号灯用来显示车辆通行状况，下面以一个十字路口为例，说明一个交通灯的四种状态见图5。每个路口的信号的的转换顺序为：绿——>黄——>红   绿灯表示允许通行，黄灯表示禁止通行，但已经驶过安全线的车辆可以继续通行，是绿灯过渡到红灯提示灯。红灯表示禁止通行。绿灯的最短时间为2秒，最长时间为10秒，红红时间为14秒，黄灯时间为4秒。

红黄绿

绿黄红

红黄绿

绿黄红

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红黄绿

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红黄绿

红黄绿

图5交通信号灯运行状态

第6章难点分析

本程序在实际过程我把它整理了一下，发现有以下几个问题。 

1、行人道红绿灯的控制和主干道红绿灯的对应关系ianq

因为实际的红绿灯控制中行人道的红绿灯和主干道的红绿灯是有这一定的对应关系，所以在编程前一定要清理它们，这样有利于在编程是简化程序、减少plc不必要的运算。

2手动车流控制按钮的控制方式

    手动车流控制按钮式对相应的主干道红绿灯延时的进行控制，但不能是它在按下时使改变当时的红绿灯显示情况，如现在是南北红灯东西绿灯时按下南北绿灯延时按钮就不能使它变成南北绿灯，东西红灯。这就涉及到了一个请求和响应关系

3、交通灯的闪亮

交通灯绿灯在实际运行中是要经过闪烁的，所以在设计程序中也要加入这个功能，参考了一些plc的交通灯程序介绍时发现，plc中有一些继电器可以实现闪烁，这些继电器也就是plc内部的功能继电器，这是一种硬件实现的方式，虽然程序可以减少，但比较死板闪烁不能控制。由于对plc内部的功能继电器不太熟悉，我想了一个用程序实现的方式，此方式可以说是软件实现功能的方式，虽然程序长了，但闪烁频率可以控制，不交灵活。

4、调试错误与修改方式

经过设计，想一次性把程序完成时非常难的，在调试中就出现了不少的错误。刚开始的时候把程序写进去却发现有些灯亮不起来，而且在完成了一个周期后就不循环不起来了。那时真的不知道从哪里入手，只好一条一条地检查才发现了一天指令把常闭写成了输出口，真正的输出口就没有收到信号。灯虽然是亮了，但仍然循环不起来。从梯形图又仔细的看了一次，却看不出什么问题出来。突然想起来编程器还可以监控，于是再在运行的同时进行监控，这才发了在程序的得意周期一切正常运行，但再运行下去的时候，第二周期就再没有反应了，包括里面的辅助继电器，最后发现原来是程序前面没有并上完成这个循环的继电器号。后来就这样把它加上其它功能出现的错误找出来了。虽然找错误时一个枯燥无味的工作，但只要耐心的去做的话，你肯定能学到有用的知识。

第7章心得与感受

经过一个多月的的辛苦奋斗，设计成果终于要出来了，我才松了一口气，俗话说：“万事开头难。”这句话一点也不假回想当初确定这个，还是挺茫然的。不知道怎么下手。最后采用了先采集质料、进行实际考察后设计的方式。

查质料也是一件繁琐的事情，虽说网上有，但要找到一些真正有用的质料也不是一件容易的事，需要耐心查找。

好了终于到设计的时候，花了整整十天，终于完成了设计，不过调试的时候，却发现结果和想的有所不同，通过监控和修改，才得出了需要的设计。这此的设计，让我增长了实际技能，还增加了有关交通的知识，这些对于我们真是受益匪浅。最后，我觉得，不见风雨，怎能见彩虹呢？我把体会用十个字概括：天下无难事，只怕有心人

第8章结束语

智能控制交通系统实现是目前研究的方向，也已经取得不少成果，但传统的定时交通灯控制仍然在一些地方广泛应用，那是车流量不大，而且交通道路相对好的地方，传统的定时交通灯控制还是起到了一定的作用。但随着社会的高速发展，城市化日益完善，车的数量必然增多，给交通的压力也增大，这时候，智能交通灯控制将会起到疏导交通，改善城市交通环境，推动城市化日益完善！基于Proteus智能交通灯控制系统软件设计上有两个主要特点，一方面是本设计采用模糊控制方法实现交通的控制，由于模糊控制不需要建立被控对象精确的数学模型，特别适用于随机的．复杂的城市交通控制，因此以多变少为例子，在通行时间方面控制设置为10s→2s→2s→14s→10s 为一个循环，根据车流量,合理分配了通行时间。另一方面，设计应急转换开关，考虑紧急车通过时，譬如，急救车或消防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。实验测试结果证明用本系统PIC 单片机能完成交通灯控制过程,有效地疏导交通,提高了交通路口的通行能力. 但功能还不够完善,比如交通灯红、黄、绿时间还不能按交通紧松完成手控调整,软件编写实现功能还不能很好控制硬件,本系统将增加更多功能,比如手控时间的调节,摄像机交通监控的控制,盲人通过时交通灯的控制等,使系统更加完善. 

感谢信

学生的成功，来不开老师对我们的教诲。，因此我要感谢我的论文指导老师——张志柏。从接触论文到完成论文，其中包括选题、开题报告、写作提纲都是在老师的帮助下完成的。而且他一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。    

在我毕业之际，正是因为老师以及像老师一样帮助我同学，才使我对未来充满了信心。在大学里正因为有你们的帮助，才使我的大学充满活力，他们不仅在学习上给予我指点，同时也是我生活中一起同行的人，在交往的过程中我们建立信任、彼此鼓励、互相支持与帮助。

在此，我还要感谢我深爱的父母、家人一直以来对我无怨无悔的付出、支持、关爱、尊重和信任。是我父母的付出，才使我能很好的完成了学业。不管什么时候，在我学习、生活、感情、工作上遇到困难时，你们都会安慰我，鼓励我。没有你们的付出，那有现在的我。

马上就要出去实习了，也就是要毕业了，因为有你么，让我学到了技能，学到了怎么去生活。 

总之要感谢一切照顾，关怀，帮助我的人，以及那些所谓敌人的人，因为你们，我才彻底长大了，谢谢你们。

参考文献

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