第一篇：杭電畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告--高峰期智能綠波帶交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 馮廷松

杭州電子科技大學(xué)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告

題 目

系

專 業(yè) 姓 名 班 級(jí)

學(xué) 號(hào)

指導(dǎo)教師

下沙6號(hào)大街高峰期智能信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電子通信系

電子信息工程

馮廷松

12091811

12918107

查麗斌

一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義

當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見(jiàn)和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。

1858年，在英國(guó)倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。

1868年，英國(guó)機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場(chǎng)上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。

電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。

1968年，聯(lián)合國(guó)《道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定》對(duì)各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號(hào)，面對(duì)綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。紅燈是禁行信號(hào)，面對(duì)紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)黃燈的車輛不能越過(guò)停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。

我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，道路交通堵塞問(wèn)題日趨嚴(yán)重，簡(jiǎn)單的十字路口交通燈已經(jīng)不能適應(yīng)車流量越來(lái)越大的實(shí)際情況，所以這就需要一個(gè)更為合理和智能且成本不高的路口交通燈控制系統(tǒng)。如何對(duì)交通進(jìn)行合理的管理和調(diào)度而盡可能減少堵車現(xiàn)象成為目前我國(guó)很多地方尤其是特大城市急需解決的問(wèn)題。隨著大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，以及人工智能在控制技術(shù)方面的廣泛運(yùn)用，智能設(shè)備有了很大的發(fā)展，是現(xiàn)代科技發(fā)展的主流方向。

綠波帶交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，將納入控制區(qū)域的信號(hào)燈連接起來(lái)，在計(jì)算機(jī)的協(xié)調(diào)控制下，使車流在道路上行駛的過(guò)程中，持續(xù)出現(xiàn)一個(gè)接一個(gè)的綠燈信號(hào)，保證干道上的車輛能夠順暢通過(guò)。該控制系統(tǒng)以AT89S51單片機(jī)為路口控制核心、LED作為顯示、驅(qū)動(dòng)電路與部分模擬器件構(gòu)成的一種電子產(chǎn)品。

“綠波帶”技術(shù)在道路交通中的應(yīng)用，不僅帶來(lái)了安全和暢通，而且潛移默化的讓駕駛?cè)损B(yǎng)成了一種出行時(shí)間的規(guī)律性。當(dāng)駕駛?cè)肆?xí)慣了綠波帶，就能大概推算出路程行駛的時(shí)間，方便了駕駛?cè)藢?duì)出行時(shí)間的安排。此外，綠波帶的應(yīng)用可以有效緩解因路口信號(hào)燈過(guò)多造成的時(shí)間浪費(fèi)、減少延誤和停車次數(shù)、減少因停車太多造成的尾氣排放，也有利于提高下沙道路通行能力，對(duì)改善下沙區(qū)的交通狀況具有重要意義。

二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題：

本畢業(yè)設(shè)計(jì)在介紹綠波帶概念的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論了下沙6號(hào)大街在早晚高峰時(shí)綠波帶的設(shè)計(jì)。獲得最大的綠波帶這種目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)調(diào)整各個(gè)交叉口之間的相位差以及各個(gè)交叉口本身的相序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

本文設(shè)計(jì)的交通燈協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)AT89C51為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，加上適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電路，數(shù)碼管顯示，紅、黃、綠交通信號(hào)燈顯示，本系統(tǒng)的特色是具有硬件調(diào)時(shí)功能，并且使用仿真軟件模擬實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制情況良好。

（一）綠波帶帶速和帶寬設(shè)計(jì)方法

1．現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集

交叉口間距：相鄰兩交叉121停車線到停車線的距離。干道和相交道路的寬度，進(jìn)口道車道數(shù)以及各進(jìn)口道寬度。交通量：在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)道路指定斷面的車輛數(shù)量或行人數(shù)。交通管理規(guī)則：如限制轉(zhuǎn)彎、限速、限制停車情況等。車速：路上或每對(duì)交叉口之問(wèn)所規(guī)定得車速或?qū)嶋H車速。2．計(jì)算關(guān)鍵車流交通流量比 3．確定公共信號(hào)周期 4．用圖解法確定信號(hào)時(shí)差

（二）總體設(shè)計(jì)

總體設(shè)計(jì)可分為硬件和軟件設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)計(jì)的單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)和硬件電路設(shè)計(jì)，開(kāi)始PCB制板流程。之后進(jìn)行硬件仿真。

1.硬件整體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖 本系統(tǒng)采用STC89C51單片機(jī)以及單片機(jī)最小系統(tǒng)和三極管驅(qū)動(dòng)電路以及外圍的按鍵和數(shù)碼管顯示等部件，設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)通過(guò)兩位一體共陰極數(shù)碼管顯示，并能通過(guò)按鍵對(duì)定時(shí)進(jìn)行設(shè)置。設(shè)計(jì)通過(guò)STC89C52單片機(jī)以及單片機(jī)最小系統(tǒng)和74TC245驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管以及外圍的按鍵和數(shù)碼管顯示等部件，數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)間。

2.程序設(shè)計(jì)思路

如圖2所示，設(shè)置南北方向通行，東西方向禁行為初始狀態(tài)，持續(xù)時(shí)間40為s。接下來(lái)黃燈閃爍5s，然后南北方向禁行，東西方向通行，持續(xù)時(shí)間仍為24s，最后黃燈閃爍5s，回到初始狀態(tài)。

圖2 十字路口模型

東西、南北兩干道交于一個(gè)十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。

（1）當(dāng)東西方向?yàn)榧t燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可通過(guò)；南北道為綠燈，此道車輛通過(guò)，行人禁止通行。

（2）黃燈閃爍5秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。（3）當(dāng)東西方向?yàn)榫G燈，此道車輛通行；南北方向?yàn)榧t燈，南北道車輛禁止通過(guò)，行人通行。

（4）這樣如上表的時(shí)間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。

（5）此表可根據(jù)車流量設(shè)定紅綠燈初始值。

三、研究步驟、方法及措施：

1.為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完成，對(duì)整體設(shè)計(jì)有個(gè)大概的了解，清晰知道系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中需要涉及的各類器件及IC。開(kāi)始階段查閱相關(guān)資料，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)控制的，所以學(xué)習(xí)和熟悉單片機(jī)的控制原理，對(duì)單片機(jī)的引腳定義及功能有清晰的認(rèn)識(shí)，以及學(xué)習(xí)一些使用單片機(jī)做為控制中心的設(shè)計(jì)案例從單片機(jī)應(yīng)用中去學(xué)習(xí)和常握。隊(duì)尾判定使用的是壓力傳感器，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，學(xué)習(xí)各種壓力傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景，選擇合適的壓力傳感器做為本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的隊(duì)尾觸發(fā)傳感器，熟悉其的各參數(shù)。由資料查詢中學(xué)習(xí)到的知識(shí)對(duì)系統(tǒng)原理圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.在確認(rèn)原理圖驗(yàn)證可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要求的基本功能后，接下來(lái)要做的就是硬件的制作。硬件制作首先要學(xué)習(xí)硬件開(kāi)發(fā)的相關(guān)軟件，比如PROTEL DXP。因?yàn)閷W(xué)校課程的安排對(duì)PROTEL有一定的應(yīng)用基礎(chǔ)，選擇PROTEL對(duì)硬件版圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。完成硬件版圖繪制后，使用覆銅板進(jìn)行硬件電路的腐蝕。最后進(jìn)行硬件電路的焊接。

3.硬件電路制作完成后，開(kāi)始進(jìn)行程序編寫(xiě)，首先學(xué)習(xí)和掌握單片機(jī)程序開(kāi)發(fā)軟件，這里使用KEIL進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，軟件編譯通過(guò)后使用單片機(jī)仿真軟件protues進(jìn)行軟件仿真。

4.最后一步進(jìn)行硬件的調(diào)試，通過(guò)硬件調(diào)試對(duì)軟件進(jìn)行修改以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

四、研究工作進(jìn)度：

序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 時(shí)間

2015.12.14-2016.1.15 2016.1.16-2016.3.1 2016.3.2 2016.3.3-2016.3.13 2016.3.14-2016.3.27 2016.3.28-2016.4.10 2016.4.11-2016.4.24 2016.4.25-2016.5.8 2016.5.9-2016.5.24 2016.5.25

內(nèi)容 查閱資料 任務(wù)書(shū) 開(kāi)題報(bào)告會(huì)

查閱資料并完成原理圖繪制 繪制PCB板圖并完成硬件制作

程序編寫(xiě) 調(diào)測(cè)各項(xiàng)功能 撰寫(xiě)畢業(yè)論文 論文評(píng)審及修改

畢業(yè)答辯

五、主要參考文獻(xiàn)：

〔1〕翟忠民，2004，道路交通組織優(yōu)化，北京：人民交通出版社?！?〕楊佩昆，吳兵，2002，交通管理與控制，北京：人民交通出版社。〔3〕王煒，過(guò)秀成，2000，交通工程學(xué)，南京：東南大學(xué)出版社?！?〕蒲琪,譚永朝，1999交叉口信號(hào)配時(shí)優(yōu)化模型研究，海鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)。〔5〕楊錦東,楊東援.，2001,城市信號(hào)控制交叉口信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)優(yōu)化模型，同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)。

〔6〕裴玉龍，孫明哲，董向輝，2004，城市主干路交叉口信號(hào)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究，交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)。

〔7〕張衛(wèi)華，王煒，2004，基于公交優(yōu)先通行的交叉口預(yù)信號(hào)設(shè)置方法研究，清華大學(xué)，東南大學(xué)。

〔8〕胡輝.單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].中國(guó)水利水電出版社，2006 〔9〕樓然苗,李光飛.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2006 〔10〕何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)大全.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994.〔11〕韓全立.趙德申編著.微機(jī)控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008

六、指導(dǎo)教師審核意見(jiàn)：

該同學(xué)通過(guò)查找資料，對(duì)所做課題有一定的理解，所提的實(shí)現(xiàn)方案經(jīng)濟(jì)可行，工作量合適，難易程度適宜，同意開(kāi)題。

七、系部評(píng)議意見(jiàn)：

指導(dǎo)教師簽字：

2016年 3 月 2 日

系主任簽字：

2016年3月 2日

八、開(kāi)題小組評(píng)審意見(jiàn)：

該同學(xué)通過(guò)查找資料，對(duì)所做課題有一定的理解，所提的實(shí)現(xiàn)方案經(jīng)濟(jì)可行，工作量合適，難易程度適宜，同意開(kāi)題。

九、分院領(lǐng)導(dǎo)審核意見(jiàn)：

1．通過(guò)； 2

開(kāi)題小組負(fù)責(zé)人簽字：

2016 年 3月 2 日

．完善后通過(guò)；

３．未通過(guò)

分院領(lǐng)導(dǎo)簽字：

2016年 3月 4 日

第二篇：杭電畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)--高峰期智能綠波帶交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 馮廷松

杭州電子科技大學(xué)信息工程學(xué)院

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)

系 學(xué)生姓名 電子通信 馮廷松

專 業(yè) 指導(dǎo)教師

電子信息工程

查麗斌

班 級(jí) 學(xué) 號(hào)

12091811 12918107

一、題目

下沙6號(hào)大街高峰期智能信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

二、內(nèi)容和要求（理、工科類：包括需達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)、規(guī)定閱讀的文獻(xiàn)、應(yīng)完成的圖紙和說(shuō)明書(shū)等；經(jīng)管類：包括實(shí)習(xí)期間應(yīng)收集的實(shí)際材料、論文要求解決的問(wèn)題及重點(diǎn)、規(guī)定閱讀的文獻(xiàn)等）1.設(shè)計(jì)要求

搜集有關(guān)資料，學(xué)習(xí)有關(guān)綠波帶的概念，在次基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)下沙6號(hào)大街在早晚高峰時(shí)綠波帶的交通控制系統(tǒng)。該路段設(shè)定帶速40km/h，帶寬24s的綠波帶，通過(guò)調(diào)整各個(gè)交叉口之間的相位差以及各個(gè)交叉口本身的相序?qū)崿F(xiàn)了系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制。2.技術(shù)指標(biāo)

設(shè)計(jì)的交通燈協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)AT89C51為中心器件，加上適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電路、數(shù)碼管顯示和紅黃綠交通信號(hào)燈顯示，結(jié)合軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制任務(wù)。3規(guī)定閱讀的書(shū)籍

〔1〕翟忠民，2004，道路交通組織優(yōu)化，北京：人民交通出版社?！?〕楊佩昆，吳兵，2002，交通管理與控制，北京：人民交通出版社?！?〕王煒，過(guò)秀成，2000，交通工程學(xué)，南京：東南大學(xué)出版社。

〔4〕蒲琪，譚永朝，1999交叉口信號(hào)配時(shí)優(yōu)化模型研究，海鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)。

〔5〕楊錦東，楊東援.，2001，城市信號(hào)控制交叉口信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)優(yōu)化模型，同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)。

〔6〕裴玉龍，孫明哲，董向輝，2004，城市主干路交叉口信號(hào)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究，交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)。

〔7〕張衛(wèi)華，王煒，2004，基于公交優(yōu)先通行的交叉口預(yù)信號(hào)設(shè)置方法研究，清華大學(xué)，東南大學(xué)。

〔8〕胡輝，單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)[M]中國(guó)水利水電出版社，2006 〔9〕樓然苗，李光飛，51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例[M]北京航空航天大學(xué)出版社，2006 〔10〕何立民，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)大全。北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994?！?1〕韓全立.趙德申編著.微機(jī)控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008 〔12〕王守中，聶元銘，51單片機(jī)開(kāi)發(fā)入門(mén)與典型實(shí)例[M].。北京：人民郵電出版社，2009。〔13〕張?chǎng)?，華臻，陳書(shū)謙，單片機(jī)原理及應(yīng)用[J].電子工業(yè)出版社，2008(5)。

三、起止日期及進(jìn)度安排

起止日期：

進(jìn)度安排： 序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 時(shí)間

2015.12.14-2016.1.15 2016.1.16-2016.3.1 2016.3.2 2016.3.3-2016.3.13 2016.3.14-2016.3.27 2016.3.28-2016.4.10 2016.4.11-2016.4.24 2016.4.25-2016.5.8 2016.5.9-2016.5.24 2016.5.25

內(nèi)容 查閱資料 任務(wù)書(shū) 開(kāi)題報(bào)告會(huì)

查閱資料并完成原理圖繪制 繪制PCB板圖并完成硬件制作

程序編寫(xiě)

查閱資料并完成原理圖繪制

撰寫(xiě)畢業(yè)論文 論文評(píng)審及修改 畢業(yè)答辯 2015 年

月

日 至

2016 年

月 25 日

指導(dǎo)教師

（簽名）2016

年 1

月 15 日

四、系部審查意見(jiàn)：

系主任

分院領(lǐng)導(dǎo)

（簽名）2016 年 1

月 18 日

（簽名）2016 年 1

月 15 日