第一篇：PLC交通燈設(shè)計(jì)與發(fā)展前景(畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告

項(xiàng)目名稱：PLC交通燈設(shè)計(jì)與發(fā)展前景 專

業(yè)：機(jī)電一體化技術(shù)

班 級(jí)：12級(jí)機(jī)電一體化技術(shù)班

學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：

機(jī)械工程系 2014年 12 月28日

畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

專業(yè) 題目 機(jī)電一體化技術(shù)

班級(jí) 12級(jí)機(jī)電一體化

技術(shù)

單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)

一、項(xiàng)目研究的背景與現(xiàn)狀：

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市現(xiàn)代化程度不斷提高，交通需求和交通量迅速增長(zhǎng)，城市交通網(wǎng)絡(luò)中交通擁擠日益嚴(yán)重，道路運(yùn)輸所帶來(lái)的交通擁堵、交通事故和環(huán)境污染等負(fù)面效應(yīng)也日益突出，逐步成為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的全球性共同問(wèn)題。交通問(wèn)題已經(jīng)日益成為世界性的難題，城市交通事故、交通阻塞和交通污染問(wèn)題愈加突出。為了解決車和路的矛盾，常用的有兩種方法：一是控制需求，最直接的辦法就是限制車輛的增加；二是增加供給，也就是修路。但是這兩個(gè)辦法都有其局限性。交通是社會(huì)發(fā)展和人民生活水平提高的基本條件，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必然帶來(lái)出行的增加，而且在我國(guó)汽車工業(yè)正處在起步階段的時(shí)期，因此限制車輛的增加不是解決問(wèn)題的好方法。而采取增加供給，即大量修筑道路基礎(chǔ)設(shè)施的方法，在資源、環(huán)境矛盾越來(lái)越突出的今天，面對(duì)越來(lái)越擁擠的交通，有限的源和財(cái)力以及環(huán)境的壓力，也將受到限制。這就需要依靠除限制需求和提供道路設(shè)施之外的其他方法來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的交通需求。

交通系統(tǒng)正是解決這一矛盾的途徑之一。智能交通系統(tǒng)是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效的集成運(yùn)用于整個(gè)地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。對(duì)城市交通流進(jìn)行智能控制，可以使道路暢通，提高交通效率。合理進(jìn)行交通控制可以對(duì)交通流進(jìn)行有效的引導(dǎo)和調(diào)度，使交通保持在一個(gè)平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)，從而避免或緩和交通擁擠狀況，大大提高交通運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行效率，還可以減少交通事故，增加交通安全，降低污染程度，節(jié)省能源消耗，本文就是通過(guò)對(duì)交叉路口交通信號(hào)的智能控制，達(dá)到優(yōu)化路口交通流的目的

進(jìn)入20世紀(jì)70年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，以及交通

姓名

流理論的不斷完善，交通運(yùn)輸組織與優(yōu)化理論和技術(shù)水平不斷提高，控制手段越來(lái)越先進(jìn)，形成了一批商水平有實(shí)效的城市道路交通控制系統(tǒng)。早在1977年，Pappis等人就將模糊控制運(yùn)用到交通控制上，通過(guò)建立規(guī)則庫(kù)或是專家系統(tǒng)對(duì)各種交通狀況進(jìn)行模糊控制，并取得了很好的效果。近年來(lái)，歐美日本等相繼建立了智能交通控制系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，大部分都在路口附近安裝磁性環(huán)路檢測(cè)器，還使用了新型檢測(cè)器等技術(shù)和設(shè)備。這些現(xiàn)代化設(shè)備技術(shù)加上控制理論和現(xiàn)代化科學(xué)管理技術(shù)，使得交通控制系統(tǒng)日益完善。隨著一些研究控制理論的學(xué)者投身到交通控制的研究中，在交通信號(hào)控制領(lǐng)域提出了一些新方法、新思路。如靜態(tài)多段配時(shí)控制、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)多段配時(shí)控制、最優(yōu)控制、大系統(tǒng)遞階控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，網(wǎng)絡(luò)路由控制等。模糊交通控制已經(jīng)成為了交通信號(hào)控制的主流方向之一。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者都進(jìn)行了此類研究。

交通系統(tǒng)作為一個(gè)時(shí)變的、具有隨機(jī)性的復(fù)雜系統(tǒng)，傳統(tǒng)的人為設(shè)定多種方案或是建立各種預(yù)測(cè)模型均比較困難。城市交通控制研究的起源比較早。1868年，英國(guó)倫敦燃汽信號(hào)燈的問(wèn)世，標(biāo)志著城市交通控制的開(kāi)始。1913年，在美國(guó)俄亥俄州的Cleveland市出現(xiàn)了世界上最早的交通信號(hào)控制。1926年美國(guó)的芝加哥市采用了交通燈控制方案，每個(gè)交叉口設(shè)有唯一的交通燈，適用于單一的交通流。從此，交通控制技術(shù)和相關(guān)的控制算法得到了發(fā)展和改善，提高了交通控制的安全性、有效性，并減少了對(duì)環(huán)境的影響。

在日常生活中，交通信號(hào)燈的使用，市交通得以有效管理，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。

本次設(shè)計(jì)能使我們對(duì)數(shù)字電子技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)有了更進(jìn)一步的熟悉，通過(guò)這次設(shè)計(jì)讓我們把書本學(xué)到的知識(shí)作用于實(shí)際運(yùn)用中，加深我們對(duì)知識(shí)的理解及運(yùn)用。同時(shí)通過(guò)本次電路的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的興趣，讓我們了解到團(tuán)隊(duì)配合的重要性及考驗(yàn)了我們借助互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)搜集、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料和組織材料的綜合能力。

二、項(xiàng)目研究的目的、意義和主要內(nèi)容（含設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)方法、主要工作以及技術(shù)要求等）：

1、研究的目的、意義

本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制。單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。

1）鞏固、加深和擴(kuò)大單片機(jī)應(yīng)用的知識(shí)面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工業(yè)控制的能力。

2）培養(yǎng)針對(duì)課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊(cè)、圖表及文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，提高組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動(dòng)手能力。

3）通過(guò)對(duì)課題設(shè)計(jì)方案的分析、選擇、比較、熟悉單片機(jī)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、研制的過(guò)程，軟硬件設(shè)計(jì)的方法、內(nèi)容及步驟。

2、主要研究?jī)?nèi)容及思路：

目前設(shè)計(jì)交通燈的方案有很多，有應(yīng)用CPLD實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制器的設(shè)計(jì)，有應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。有應(yīng)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)的方法。由于AT89C51單片機(jī)自帶有2個(gè)計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源，能滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。用單片機(jī)設(shè)計(jì)不但設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，而且成本低。用其設(shè)計(jì)的交通燈也滿足了要求，所以本文采用單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈。

設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通燈控制電路，根據(jù)設(shè)定好的周期時(shí)間能夠指揮車輛在十字路口完成左轉(zhuǎn)和直行交替運(yùn)行。在相同的時(shí)間里提高通車的質(zhì)量、效率。并能在高峰期根據(jù)實(shí)際狀況結(jié)合方程式控制按鈕來(lái)調(diào)整主次干道的通車時(shí)間，降低交通擁擠堵塞現(xiàn)象。并使交通控制系統(tǒng)具有緊急控制，使救護(hù)車、救護(hù)車通過(guò)時(shí)，使兩個(gè)方向均亮紅燈，救護(hù)車和消防車通過(guò)后，恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，增加對(duì)出現(xiàn)特殊情況的處理能力。主要思路：

(a).設(shè)計(jì)交通燈狀態(tài)的管理方案；

(b).設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)和周邊電路；

(c).設(shè)計(jì)交通燈系統(tǒng)、不間斷供電系統(tǒng)以及中斷系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)；(d).設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的電路分布和接線；

(d).使用C語(yǔ)言編寫整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行所需要的程序，重點(diǎn)是分時(shí)管理系統(tǒng)和緊急中斷系統(tǒng)的程序。

3、主要工作：

為使模塊穩(wěn)定工作，本設(shè)計(jì)考慮兩種電源方案：

方案一：采用獨(dú)立穩(wěn)壓電源，優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定可靠，且有成熟電路選擇，缺點(diǎn)是會(huì)使系統(tǒng)復(fù)雜，影響電平。

方案二：采用單片機(jī)控制，優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，缺點(diǎn)輸出功率低。考慮到成本和電路簡(jiǎn)潔本設(shè)計(jì)采用第二種。

本設(shè)計(jì)涉及倒計(jì)時(shí)，狀態(tài)燈功能，基于需要，考慮三種方案：

方案一：完全采用數(shù)碼管顯示，此方案只能顯示有限的符號(hào)和數(shù)碼字符，無(wú)法滿足需要。

方案二：完全采用點(diǎn)陣式LED顯示，優(yōu)點(diǎn)可顯示各種英文字符，缺點(diǎn)太復(fù)雜，需要完成大量軟件工作。

方案三：采用前兩種方案相結(jié)合的方式，用數(shù)碼管與LED燈分別顯示時(shí)間與提示信息。

輸入方案考慮緊急情況和具體現(xiàn)場(chǎng)情況，本設(shè)計(jì)考慮兩種方案：

方案一：采用8155擴(kuò)展，優(yōu)點(diǎn)：使用靈活可編程，可提供較多I/O口。缺點(diǎn)是操作復(fù)雜。

方案二：直接在I/O口線上接上按鍵開(kāi)關(guān)，優(yōu)點(diǎn)成低，編程簡(jiǎn)潔。缺點(diǎn)是功能有限。

二、項(xiàng)目研究的目的、意義和主要內(nèi)容（含設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)方法、主要工作以及技術(shù)要求等）：

1、研究的目的、意義

本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制。單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。

1）鞏固、加深和擴(kuò)大單片機(jī)應(yīng)用的知識(shí)面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工業(yè)控制的能力。

2）培養(yǎng)針對(duì)課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊(cè)、圖表及文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，提高組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動(dòng)手能力。

3）通過(guò)對(duì)課題設(shè)計(jì)方案的分析、選擇、比較、熟悉單片機(jī)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、研制的過(guò)程，軟硬件設(shè)計(jì)的方法、內(nèi)容及步驟。

2、主要研究?jī)?nèi)容及思路：

目前設(shè)計(jì)交通燈的方案有很多，有應(yīng)用CPLD實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制器的設(shè)計(jì)，有應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。有應(yīng)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)的方法。由于AT89C51單片機(jī)自帶有2個(gè)計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源，能滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。用單片機(jī)設(shè)計(jì)不但設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，而且成本低。用其設(shè)計(jì)的交通燈也滿足了要求，所以本文采用單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈。

設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通燈控制電路，根據(jù)設(shè)定好的周期時(shí)間能夠指揮車輛在十字路口完成左轉(zhuǎn)和直行交替運(yùn)行。在相同的時(shí)間里提高通車的質(zhì)量、效率。并能在高峰期根據(jù)實(shí)際狀況結(jié)合方程式控制按鈕來(lái)調(diào)整主次干道的通車時(shí)間，降低交通擁擠堵塞現(xiàn)象。并使交通控制系統(tǒng)具有緊急控制，使救護(hù)車、救護(hù)車通過(guò)時(shí)，使兩個(gè)方向均亮紅燈，救護(hù)車和消防車通過(guò)后，恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，增加對(duì)出現(xiàn)特殊情況的處理能力。主要思路：

(a).設(shè)計(jì)交通燈狀態(tài)的管理方案；

(b).設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)和周邊電路；

(c).設(shè)計(jì)交通燈系統(tǒng)、不間斷供電系統(tǒng)以及中斷系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)；(d).設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的電路分布和接線；

(d).使用C語(yǔ)言編寫整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行所需要的程序，重點(diǎn)是分時(shí)管理系統(tǒng)和緊急中斷系統(tǒng)的程序。

3、主要工作：

為使模塊穩(wěn)定工作，本設(shè)計(jì)考慮兩種電源方案：

方案一：采用獨(dú)立穩(wěn)壓電源，優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定可靠，且有成熟電路選擇，缺點(diǎn)是會(huì)使系統(tǒng)復(fù)雜，影響電平。

方案二：采用單片機(jī)控制，優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，缺點(diǎn)輸出功率低?？紤]到成本和電路簡(jiǎn)潔本設(shè)計(jì)采用第二種。

本設(shè)計(jì)涉及倒計(jì)時(shí)，狀態(tài)燈功能，基于需要，考慮三種方案：

方案一：完全采用數(shù)碼管顯示，此方案只能顯示有限的符號(hào)和數(shù)碼字符，無(wú)法滿足需要。

方案二：完全采用點(diǎn)陣式LED顯示，優(yōu)點(diǎn)可顯示各種英文字符，缺點(diǎn)太復(fù)雜，需要完成大量軟件工作。

方案三：采用前兩種方案相結(jié)合的方式，用數(shù)碼管與LED燈分別顯示時(shí)間與提示信息。

三、課題研究已具備的條件（包括主要儀器設(shè)備、軟件和參考資料）硬件條件：?jiǎn)纹瑱C(jī)、、電源、、數(shù)碼管。軟件條件：Protel 99 SE、Proteus、Keil。

方法：（1）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及各種相關(guān)書籍查找相關(guān)信息，確定使用的元器件。（2）以單片機(jī)AT89C52為核心，開(kāi)發(fā)一個(gè)完整的系統(tǒng)，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件的編程。

（3）使用Protel軟件，繪制原理圖、PCB，并進(jìn)行元器件安裝、焊接及調(diào)試檢測(cè)達(dá)到預(yù)期的目的。

四、設(shè)計(jì)進(jìn)程：

設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)用時(shí)8周。具體安排如下：

第1-2周：開(kāi)題報(bào)告。收集和查閱與設(shè)計(jì)相關(guān)的資料（書籍和案例），學(xué)習(xí)有關(guān)的知識(shí)，并完成系統(tǒng)的需求分析和設(shè)計(jì)，作好開(kāi)題報(bào)告；

第3-6周：設(shè)計(jì)階段。主要進(jìn)行系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)，同時(shí)寫出設(shè)計(jì)提綱；完成元件的采購(gòu)和電路設(shè)計(jì)及電路版的設(shè)計(jì)制作；系統(tǒng)安裝和調(diào)試過(guò)程。

第7周：畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告。撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告并征求指導(dǎo)教師意見(jiàn),反復(fù)修改和完善，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)；

第8周：畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。上交畢業(yè)設(shè)計(jì)及其相關(guān)資料，由答辯委員會(huì)評(píng)閱畢業(yè)設(shè)計(jì)，并準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯和實(shí)驗(yàn)演示；畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。進(jìn)行設(shè)計(jì)總結(jié)及畢業(yè)答辯。

五、參考文獻(xiàn)

1.廖常初主編.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 2.廖常初等.PLC的順序控制編程方法.工業(yè)自動(dòng)化，（香港），1997 3.廖常初主編.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 4.廖常初.PLC梯形圖的順序控制設(shè)計(jì)法.電工技術(shù)雜志，2001 5.廖常初.電機(jī)及拖動(dòng).高等教育出版社，

第二篇：基于PLC交通燈控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)概要

畢業(yè)設(shè)計(jì)題目: 交通燈畢業(yè)論文 系別:電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè) : 電氣自動(dòng)化 班級(jí):電氣自動(dòng)化10-01 姓名: 指導(dǎo)教師: 【摘要】:交通信號(hào)燈的出現(xiàn),使交通得以有效管制,對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力,減少交通事故有明顯效果。為了實(shí)現(xiàn)交通道路的管理,力求交通管理先進(jìn)性、科學(xué)化。用可編程控制器實(shí)現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng),以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)方法,實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì),能夠有效地疏導(dǎo)交通,提高交通路口的通行能力。分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問(wèn)題的現(xiàn)狀,結(jié)合交通的實(shí)際情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理,給出了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的城市交通燈控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)方案。可編程序控制器在工業(yè)自動(dòng)化中的地位極為重要,廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。隨著科技的發(fā)展,可編程控制器的功能日益完善,加上小型化、價(jià)格低、可靠性高,在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出

1.1交通信號(hào)燈的作用和意義

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。人,車,路三者關(guān)系的協(xié)調(diào),已成為交通管理部門需要解決的重要問(wèn)題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng),它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮中最重要的組成部分。

隨著城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加,許多大城市如北京,上海,南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況,因此,自80年代后期,這些城市紛紛修建城市高速公路,在高速公路建設(shè)完成的初期,它們也曾有效地改善了交通狀況。然而,隨著交通量的快速增長(zhǎng)和缺乏對(duì)高速道路的系統(tǒng)研究和控制,高速道路沒(méi)有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高

速道路在構(gòu)造上的特點(diǎn),也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路和普通道路耦合出交通狀況的制約。所以,如何采用合適的控制方法,最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路,緩解主干道與匝道,城區(qū)與周邊地區(qū)的交通擁堵?tīng)顩r,越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問(wèn)題, 根據(jù)交通等工藝控制要求和特點(diǎn),我們采用了日本三菱公司FX2N_48MR。三菱PLC 有小型化,高速度,高性能等特點(diǎn),三菱可編程控制器指令豐富,可以接各種輸入,輸出擴(kuò)充設(shè)備,有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備,其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備是系統(tǒng)所必需的,能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。本系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程控制器(PLC對(duì)十字路口交通控制等實(shí)現(xiàn)控制。本系統(tǒng)采用PLC是基于以下四個(gè)原因:(1PLC具有很高的可靠性,抗干擾能力。通常的平均無(wú)障礙時(shí)間都在30萬(wàn)小時(shí)以上;(2系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短,維護(hù)方便,改造容易,功能完善,實(shí)用性強(qiáng);(3干擾能力強(qiáng),具有硬件故障的自我檢查功能,目前空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重,為了保證交通控制的可靠穩(wěn)定,我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC;(4近年來(lái)PLC的性能價(jià)格比有較大幅度的提高,是的實(shí)際應(yīng)用成為可能?！娟P(guān)鍵詞】:PLC可編程控制器、交通型號(hào)燈、可靠性高。【目錄】: 關(guān)鍵詞(01 第1章交通信號(hào)控制系統(tǒng)(02 1.1十字路口交通燈控制實(shí)際情況(04 1.1.1南北向(列和東西向(行主干道(04

1.1.2南北向和東西向人行道(04 1.2結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實(shí)驗(yàn)(04 1.2.1南北向(列和東西向(行主干道(04 1.2.2南北向和東西向行人道(04 1.2.3盲人安全通道控制和手動(dòng)控制車流量(04 1.3流程圖(05 第2章可編程控制器程序設(shè)計(jì)(07 2.1可編程控制器選擇(07 2.2十字路口交通燈模擬控制時(shí)序圖(07 2.3可編程控制器IO端口分配(10 2.4程序設(shè)計(jì)(10 第3章總結(jié)(13 3.1難點(diǎn)分析(13 3.1.1行人道紅綠燈和主干道紅綠燈的對(duì)應(yīng)關(guān)系(13 3.1.2盲人脈沖按鍵(13 3.1.3手動(dòng)車流控制按鍵的控制方式(13 3.1.4交通燈閃亮問(wèn)題(13 3.2調(diào)試錯(cuò)誤與修改方法(13 3.3PLC智能化控制交通燈的方法(13

3.4收獲與感悟(14 致謝(14 參考文獻(xiàn)(14 第1章交通燈信號(hào)控制系統(tǒng) 1.1 十字路口交通燈控制實(shí)際情況

a.南北主干道:直行綠27S、直行綠閃3S、左轉(zhuǎn)綠10S、左轉(zhuǎn)綠閃3S、黃2S、紅45S;b.東西人行道:紅45S、綠27S、綠閃3S、紅60S;c.東西主干道:紅45S、直行綠27S、直行綠閃3S、左轉(zhuǎn)綠10S、左轉(zhuǎn)綠閃3S、黃2S;d.南北人行道:綠27S、綠閃3S、紅60S;e.循環(huán)控制方式;f.交通燈變化順序表(單循環(huán)周期90秒。1.1.1 南北向(列和東西向(行主干道

南北向(列和東西向(行主干道均設(shè)有直行綠燈27S,直行綠燈閃亮3S,左行綠燈10S,左轉(zhuǎn)綠閃3S,黃燈2S和紅燈45S。當(dāng)南北主干道紅燈點(diǎn)亮?xí)r,東西主干道應(yīng)依次點(diǎn)亮直行綠燈,直行綠燈閃,左轉(zhuǎn)綠燈,左轉(zhuǎn)綠燈閃亮和黃燈;反之,當(dāng)東西主干道紅燈點(diǎn)亮?xí)r,南北主干道依次點(diǎn)亮直行綠燈,直行綠燈閃,左轉(zhuǎn)綠燈,左轉(zhuǎn)綠燈閃亮和黃燈。1.1.2南北向和東西向人行道

南北向和東西向人行道均設(shè)有通行綠燈和禁行紅燈。南北人行道通行綠燈應(yīng)在南北主干道直行綠燈點(diǎn)亮?xí)r點(diǎn)亮,當(dāng)南北主干道直行綠燈閃亮?xí)r南北行人道綠燈也

要對(duì)應(yīng)閃亮,其它時(shí)間為紅燈。東西人行道通行綠燈于東西主干道直行綠燈點(diǎn)亮?xí)r點(diǎn)亮,當(dāng)東西主干道直行綠燈閃亮是東西行人道綠燈也要對(duì)應(yīng)閃亮,其它時(shí)間為紅燈。

1.2結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實(shí)驗(yàn)

在PLC交通燈模擬模塊中,主干道東西南北每面都有3個(gè)控制燈,分別為: ●禁止通行燈(亮?xí)r為紅色 ●準(zhǔn)備禁止通行燈(亮?xí)r為黃色 ●直通燈(亮?xí)r為綠色

另外行人道東西南北每面都有2個(gè)控制燈,分別為: ●禁止通行燈(亮?xí)r為紅色 ●直通燈(亮?xí)r為綠色

結(jié)合十字路口交通燈實(shí)際情況設(shè)計(jì)交通燈模擬控制系統(tǒng)如下: 當(dāng)交通燈系統(tǒng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)。1.2.1南北向(列和東西向(行主干道

南北向(列和東西向(行主干道均設(shè)有綠燈 10S,綠燈閃亮2S(亮0.1 滅0.1,黃燈2S和紅燈14S。當(dāng)南北主干道紅燈點(diǎn)亮?xí)r,東西住干道應(yīng)依次點(diǎn)亮綠燈,綠燈閃亮,黃燈,反之,當(dāng)東西主干道紅燈點(diǎn)亮?xí)r,南北主干道依次點(diǎn)亮綠燈,綠燈閃,黃燈。

1.2.2南北向和東西向行人道

南北向和東西向行人道均設(shè)為通行綠燈和禁行紅燈。南北人行道通行綠燈應(yīng)在南北主干道綠燈點(diǎn)亮?xí)r點(diǎn)亮,當(dāng)南北主干道綠燈閃亮和黃燈點(diǎn)亮?xí)r南北行人道綠燈也要對(duì)應(yīng)閃亮,其它時(shí)間為紅燈。東西行人道通行綠燈于東西主干道綠燈點(diǎn)亮是點(diǎn)

亮,當(dāng)東西主干道綠燈閃亮和黃燈點(diǎn)亮?xí)r東西行人道綠燈也要對(duì)應(yīng)閃亮,其它時(shí)間為紅燈。

1.2.3盲人安全通道控制和手動(dòng)控制車流量

除此之外另設(shè)兩個(gè)功能,使用10個(gè)脈沖開(kāi)關(guān)。實(shí)現(xiàn)讓盲人可以方便通過(guò)十字路口和手動(dòng)控制車流量。其中8個(gè)安裝在人行道的兩邊當(dāng)東西方向行走的盲人要過(guò)馬路的時(shí)候,按下脈沖開(kāi)關(guān)東西向行人道綠燈亮起,南北向主干道紅燈閃亮,延遲10秒恢復(fù)原來(lái)的控制系統(tǒng)。南北向脈沖開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)東西向功能相同,另外兩個(gè)脈沖開(kāi)可以控制車流量,當(dāng)東西向主干道等待車量較多的時(shí)候,按下東西向控制脈沖開(kāi)關(guān),東西向主干道延長(zhǎng)綠燈點(diǎn)亮?xí)r間到15秒。東西向行人道綠燈也要對(duì)應(yīng)延長(zhǎng)。南北向脈沖開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)東西向功能相同。

1.3 流程圖 啟動(dòng)開(kāi)關(guān)

東西綠燈亮 東西綠燈閃 東西黃燈亮 東西紅燈亮 東西主干道 10S 2S 2S 14 南北紅燈亮 南北綠燈亮 南北綠燈閃 南北黃燈亮 南北主干道 14S 10S 2S 2S 啟動(dòng)開(kāi)關(guān)

南北紅燈亮 南北綠燈 南北綠燈閃 14S 10S 4S 東西綠燈亮 東西綠燈閃 東西紅燈亮 10S 4S 14S 東西行人道 南北行人道 結(jié)束 結(jié)束

交通燈模擬控制系統(tǒng)流程圖 啟動(dòng)開(kāi)關(guān) 按下脈沖開(kāi)關(guān)

原來(lái)控制循環(huán)系統(tǒng)

行人道綠燈點(diǎn)亮,主干道紅燈閃亮 結(jié)束 Y N 啟動(dòng)開(kāi)關(guān) 按下脈沖開(kāi) 關(guān)

對(duì)應(yīng)方向綠燈點(diǎn)亮?xí)r間延長(zhǎng)到15秒,另一方向紅燈點(diǎn)亮延長(zhǎng)到15秒 再次按下啟動(dòng) 開(kāi)關(guān)

按此次控制方式進(jìn)行循環(huán) 原來(lái)方式控制系統(tǒng) 結(jié)束 Y N Y

N 手動(dòng)控制車流量流程圖 第2章 可編程控制器程序設(shè)計(jì) 2.1 可編程控制器選擇

本次交通燈設(shè)計(jì)用的是來(lái)自O(shè)MRON 的CPM1A-30CDR-A 可編程控制器。產(chǎn)品規(guī)格:CPM1A CPU 單元CPM1A 在編程環(huán)境等方面,它不僅具備了以往的小型PLC 所具有的功能,盡可能使安裝空間最小化,并實(shí)現(xiàn)了具有10點(diǎn)-100點(diǎn)輸入輸出點(diǎn)數(shù)的彈性構(gòu)成。而且還可 連接可編程控制終端,創(chuàng)造了尚無(wú)前例的靈活運(yùn)用。它不僅可以替代繼電器控制柜,就是作為小型控制器或在傳感器應(yīng)用中,亦能適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不同的需求AC 電源輸入,繼電器輸出,能加擴(kuò)展單元。

2.2 十字路口交通燈模擬控制時(shí)序圖 啟動(dòng) 行人道綠燈 2S 10S 盲人脈沖按鍵控制時(shí)序圖 和此行人道相交叉的主干道紅燈 啟動(dòng) 南北紅 東西綠

東西紅 南北綠 4S 14S 啟動(dòng)

南北紅東西綠 東西黃東西紅 南北綠南北黃 10S 2 S 2 S 10S 2 S 2 S 14S 10S 2 S 2 S

ON OFF 十字路口主干道交通燈模擬控制時(shí)序圖 南北紅東西綠 東西黃東西紅 南北綠南北黃 15 2 S 2 S 10S 2 S 2 S 14S 15 2 S 2 S 東西向綠燈延時(shí)時(shí)序圖 啟

動(dòng) OFF ON 2.3 可編程控制器I/O 端口分配 啟動(dòng)開(kāi)關(guān) 0000 停止開(kāi)關(guān)

0001 東西主干道綠燈 1000 東西主干道黃燈 1001 東西主干道紅燈 1002 南北主干道綠燈 1003 南北主干道黃燈 1004 南北主干道紅燈 1005 東西行人道綠燈 1100 東西行人道紅燈 1101 南北行人道綠燈

1102 南北行人道紅燈 1103 東西向綠燈延遲控制按鈕 0004 南北向綠燈延遲控制按鈕 0005 東西盲人脈沖按鈕

0003 南北盲人脈沖按鈕 0002 2.4 程序設(shè)計(jì) 0 LD 0000 1 OR 20300 2 AND-NOT 0001 3 AND-NOT 20000 4 OUT 20300 LD 20300 6 AND-NOT 20001 7 AND-NOT 20203 8 OUT 20301 PLC 0000 0001 1000 1001 1002 1003 1004 1005 1100 1101 1102 1103 交通燈控制PLC I/O 端口 0002 0003 0004 0005 9 LD 20301 10 OR TIM 005 11 OR TIM 027 12 OR 20000 13 AND-NOT TIM 002 14 AND-NOT 20103 15 AND-NOT 0001 16 OUT 20000 17 TIM 000 #100 18 TIM 001 #120 19 TIM 002 #140 20 LD TIM 002 21 OR 20001 22 OR TIM 018 23 AND-NOT TIM 005 24 AND-NOT 0001 25 AND-NOT 20203 26 OUT 2001 TIM 003 #100 28 TIM 004 #120 29 TIM 005 #140 30 LD 0004 31 OR 20100 32 AND-NOT 0000 33 AND-NOT 0005 34 AND-NOT 0001 35 OUT 20100 36 LD 20100 37 AND 20105 38 OUT 20102 39 LD TIM 005 40 OR TIM 027 41 OUT 20105 42 LD 20102 43 OR 20103 44 AND-NOT 0001 45 AND-NOT TIM 018 46 OUT 20103 47 TIM 016 #150 48 TIM 017 #170 49 TIM 018 #190 50 LD 0005 51 OR 20200 52 AND-NOT 0001 53 AND-NOT 0000 54 AND-NOT 0004 55 OUT 20200 56 LD TIM 002 57 LD TIM 018 58 OUT 20205 59 LD TIM 20200 60 AND 20205 61 OUT 20202 62 LD 20202 63 OR 20203 64 AND-NOT 0001 65 AND-NOT 027 66 OUT 20203 67 TIM 025 #150 68 TIM 026 #170 69 TIM 027 #190 70 LD 20000 71 AND-NOT TIM 000 72 LD 20103 73 AND-NOT TIM 016 74 OR LD 75 AND-NOT 0001 76 OUT 20002 77 LD TIM 000 78 AND-NOT TIM 001 79 LD TIM 016 80 AND-NOT TIM 017 81 OR LD 82 AND-NOT 20004 83 AND-NOT 0001

OUT 20003 85 TIM 006 #002 86 LD TIM 006 87 OR TIM 008 88 OR TIM 010 89 OR TIM 009 90 OR 20004 91 AND-NOT TIM 007 92 AND-NOT 0001 93 OUT 20004 94 TIM 007 #002 95 LD 20002 96 OR 20003 97 AND-NOT 0001 98 AND-NOT 20009 99 OUT 1000 100 LD TIM 001 101 AND-NOT TIM 002 102 LD TIM 017 103 AND-NOT TIM 018 104 OR LD 105 AND-NOT 20009 106 AND-NOT 0001 107 OUT 1001 108 LD 20000 109 AND-NOT TIM 002 110 LD 20103 111 AND-NOT TIM 018 112 OR LD 113 AND-NOT 20009 114 AND-NOT 0001 115 OUT 1103 116 LD20000 117 AND-NOT TIM 002 118 LD 20103 119 AND-NOT TIM 018 120 OR LD 121 AND-NOT 20103 122 AND-NOT 0001 123 OUT 20015 124 LD 20015 125 OR 20014 126 AND-NOT 0001 127 OUT 1005 128 LD 20001 129 AND-NOT TIM 003 130 LD 20203 131 AND-NOT TIM 025 132 OR LD 133 AND-NOT 0001 134 OUT 20005 135 LD TIM 003 136 AND-NOT TIM 004 137 LD TIM025 138 AND-NOT TIM 026 139 OR LD 140 AND-NOT 20004 141 AND-NOT 0001 142 OUT 20006 143 TIM 008 #002 144 LD 20005 145 OR 20006 146 AND-NOT 20013 147 AND-NOT 0001 148 OUT 1003 149 LD TIM 004

AND-NOT TIM 005 151 LD TIM 026 152 AND-NOT TIM 027 153 OR LD 154 AND-NOT 0001 155 AND-NOT 20013 156 OUT 1101 157 LD 20001 158 AND-NOT TIM 005 159 LD 20203 160 AND-NOT TIM 027 161 OR LD 162 AND-NOT 20013 163 AND-NOT 0001 164 OUT 1101 165 LD 20001 166 AND-NOT TIM 005 167 LD 20203 168 AND-NOT TIM 027 169 OR LD 170 AND-NOT 0001 171 AND-NOT 20009 172 OUT21000 173 LD 21000 174 OR 20011 175 AND-NOT 0001 176 OUT 1002 177 LD TIM 001 178 AND-NOT TIM 002 179 LD TIM 017 180 AND-NOT TIM 018 181 OR LD 182 AND-NOT 20004 183 AND-NOT 0001 184 OUT 20007 185 TIM 009 #002 186 LD TIM 004 187 AND-NOT TIM 005 188 LD TIM 026 189 AND-NOT TIM 027 190 OR LD 191 AND-NOT 20004 192 AND-NOT 0001 193 OUT 20008 194 TIM 010 #2 195 LD 20007 196 OR 20003 197 OR 20002 198 OR 20013 199 AND-NOT 0001 200 OUT 1100 201 LD 20008 202 OR 20005 203 OR 20006 204 OR 20009 205 AND-NOT 0001 206 OUT 1102 207 LD 0002 208 OR 20009 209 AND-NOT TIM 011 210 OUT 20009 211 TIM 011 #100 212 LD 20009 213 AND-NOT 20010 214 OUT 20011 215 TIM 012 #010

216 LD TIM 012 217 OR TIM 015 218 OR 20010 219 AND-NOT TIM 013 220 OUT 20010 221 TIM 013 #010 222 LD 0003 223 OR 20013 224 AND-NOT TIM 014 225 OUT 20013 226 TIM 014 #100 227 LD 20013 228 AND-NOT 20010 229 OUT 20014 230 TIM 015 #010 231 END 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 第3章總結(jié) 3.1 難點(diǎn)分析

本程序在設(shè)計(jì)過(guò)程遇到了一些難點(diǎn)我把它整理了一下發(fā)現(xiàn)有以下幾個(gè)問(wèn)題。3.1.1行人道紅綠燈和主干道紅綠燈的對(duì)應(yīng)關(guān)系

因?yàn)閷?shí)際的紅綠燈控制中行人道的紅綠燈和主干道的紅綠燈是有這一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系的,所以在編程前一定要理清它們,這樣有利于在編程時(shí)簡(jiǎn)化程序、減少PLC不必要的運(yùn)算。

3.1.2盲人脈沖按鍵

盲人在東西南北的行人道同時(shí)通過(guò)十字路口的情況不會(huì)經(jīng)常出現(xiàn),可以說(shuō)是非少的,如果我們要把盲人脈沖分開(kāi)東西控制和南北控制使他不影響和它沒(méi)關(guān)系的主干道就可以使車輛行走更加通順減少車輛堵塞的情況。要實(shí)現(xiàn)這樣的功能就要在脈

沖按鍵按下時(shí)不影響他們的計(jì)時(shí)程序只在對(duì)應(yīng)的主干道紅綠燈輸出程序上進(jìn)行插入常閉繼電器以此把輸出程序斷開(kāi)。

3.1.3手動(dòng)車流控制按鍵的控制方式

手動(dòng)車流控制按鍵是對(duì)相應(yīng)的主干道綠燈延長(zhǎng)的進(jìn)行控制,但不能使它在按下時(shí)使改變當(dāng)時(shí)的紅綠燈顯示情況,如現(xiàn)在是南北紅燈東西綠燈時(shí)按下南北綠燈延長(zhǎng)按鍵就不能使它變成南北綠燈東西紅燈。這就涉及到了一個(gè)請(qǐng)求和響應(yīng)的關(guān)系。

3.1.4交通燈的閃亮

交通燈綠燈在實(shí)際運(yùn)行中是要經(jīng)過(guò)閃爍的,所以在設(shè)計(jì)程序中也要加入這個(gè)功能,參考了一些PLC的交通燈程序介紹時(shí)發(fā)現(xiàn)PLC中有一些繼電器可以實(shí)現(xiàn)閃爍這些繼電器也就是PLC內(nèi)部的功能繼電器,這是一種硬件實(shí)現(xiàn)功能的方法,雖然程序可以減少但比較死板閃爍頻率不能控制。由于對(duì)PLC內(nèi)部的功能繼電器不太熟悉(不同型號(hào)的PLC內(nèi)部功能繼電器編號(hào)也不一樣我想了一個(gè)用程序?qū)崿F(xiàn)的方法(程序段在第86條~第94條指令之間,此方法可以說(shuō)是軟件實(shí)現(xiàn)功能的方法,雖然程序加長(zhǎng)了但閃爍頻率可以控制比較靈活。

3.2調(diào)試錯(cuò)誤與修改方法

經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì),想一次性把程序完成是非常難的,在調(diào)試中就出現(xiàn)了不少的錯(cuò)誤。剛開(kāi)始的時(shí)候把程序?qū)戇M(jìn)去然后運(yùn)行卻發(fā)現(xiàn)有些燈亮不起來(lái)而且在完成了一個(gè)周期后就循環(huán)不起來(lái)了。那時(shí)真的不知道從哪里入手,只好一條一條地檢查才發(fā)現(xiàn)了一條指令把常閉寫成了輸出真正的輸出口就沒(méi)有收到信號(hào)了。燈雖然是亮了但仍然循環(huán)不起來(lái)。從梯形圖又仔細(xì)的看了一次卻看不出什么問(wèn)題出來(lái)。突然想起來(lái)編程器還可以進(jìn)行監(jiān)控于是再在運(yùn)行的同時(shí)進(jìn)行監(jiān)控,于是發(fā)現(xiàn)了在程序的第一周期一切都運(yùn)行正常但再運(yùn)行下去的時(shí)候第二周期就再?zèng)]有反應(yīng)了,包括里面的輔助繼電器,最后發(fā)現(xiàn)原來(lái)是程序前面沒(méi)有并上完成這個(gè)循環(huán)的繼電器號(hào)。后來(lái)就這樣把加上其他功能出現(xiàn)的錯(cuò)誤也找出來(lái)了。雖然找錯(cuò)誤是一個(gè)枯燥無(wú)味的工作,但只要你耐心的去做的話,你肯定能學(xué)到有用的動(dòng)西。

3.3PLC智能化控制交通燈的方法

傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈,通常是事先經(jīng)過(guò)交通流量的調(diào)查,運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法將兩個(gè)方向紅綠燈的延時(shí)預(yù)先設(shè)置好。然而實(shí)際上交通流量的變化往往是不確定的,有的路口在不同的時(shí)段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行、適用的方案,仍然會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象:綠燈方向幾乎沒(méi)有什么車輛,而紅燈方向卻排著長(zhǎng)隊(duì)等候通過(guò)。這種流量變化的偶然性是無(wú)法建立準(zhǔn)確模型的,統(tǒng)計(jì)的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀,需要有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。而模糊控制恰恰具有這方面的優(yōu)勢(shì)。此系統(tǒng)就是應(yīng)

用可編程序控制器(PLC對(duì)十字路口交通控制燈實(shí)現(xiàn)模糊控制傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈,通常是事先經(jīng)過(guò)交通流量的調(diào)查,運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法將兩個(gè)方向紅綠燈的延時(shí)預(yù)先設(shè)置好。然而實(shí)際上交通流量的變化往往是不確定的,有的路口在不同的時(shí)段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行、適用的方案,仍然會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象:綠燈方向幾乎沒(méi)有什么車輛,而紅燈方向卻排著長(zhǎng)隊(duì)等候通過(guò)。這種流量變化的偶然性是無(wú)法建立準(zhǔn)確模型的,統(tǒng)計(jì)的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀,需要有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。而模糊控制恰恰具有這方面的優(yōu)勢(shì)。

此系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器(PLC對(duì)十字路口交通控制燈實(shí)現(xiàn)模糊控制此控制系統(tǒng)的輸入量是指十字路口各方向上車輛數(shù)的動(dòng)態(tài)變化量。具體由傳感器采集后送入可編程序控制器。在十字路口的四個(gè)方向(E、S、W、N的近端J(斑馬線附近和遠(yuǎn)端Y(距斑馬線約100米處各設(shè)置一個(gè)傳感器,分別統(tǒng)計(jì)通過(guò)該處的車輛數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)模糊控制,需要將綠燈時(shí)間分為兩部分:其一是固定的10秒作為路口車輛狀態(tài)參數(shù)的采集時(shí)間t1;其二是根據(jù)兩個(gè)方向車輛流量變化進(jìn)行模糊決策的延時(shí)t2。然后通過(guò)傳感器采集后的排隊(duì)等候的車輛數(shù)送往PLC進(jìn)行模糊推理運(yùn)算得出延遲時(shí)t2,最后由t1和t2來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)十字路口車流量的靈活控制。

3.4收獲與感悟

經(jīng)過(guò)半個(gè)多月的艱苦奮斗,設(shè)計(jì)成果終于出來(lái)了,我才松了一口氣,我通過(guò)采集資料、進(jìn)行實(shí)際考察后,做出以上設(shè)計(jì)的方法。

查找資料也是一件繁瑣的事情,雖說(shuō)網(wǎng)上有資料但要找到一些真正有用的資料也不是一件容易的事,需要耐心查找。

花了整整十幾天,終于完成了設(shè)計(jì),不過(guò)調(diào)試的時(shí)候卻發(fā)現(xiàn)結(jié)果和想的有所不同,通過(guò)監(jiān)控和修改才得出了需要的設(shè)計(jì)。這次的設(shè)計(jì)讓我們?cè)鲩L(zhǎng)了實(shí)踐技能,還增加了有關(guān)交通知識(shí),這些對(duì)于我們真是受益匪淺。最后,我們覺(jué)得,不見(jiàn)風(fēng)雨,怎么能見(jiàn)彩虹呢?我把體會(huì)用十個(gè)字概括:天下無(wú)難事,只怕有心人

一次又一次的學(xué)習(xí),我們慢慢地在體會(huì),研究和感悟,終于領(lǐng)會(huì)到成功的那一份喜悅,從撰寫開(kāi)報(bào)告,查找資料,程序設(shè)計(jì),到整理每一個(gè)次的調(diào)試,我們學(xué)會(huì)了細(xì)心和耐心,也品嘗到了酸、甜、苦、辣,無(wú)數(shù)的成功與失敗更加肯定了我們的研究成果。興趣是自發(fā)形成的,而默契是慢慢培養(yǎng)出來(lái)的。當(dāng)前的社會(huì),科技迅速發(fā)展,知識(shí)更新速度大大加快,只有我們共同去探索,用自己的雙手去征服每一片天空,用我們新的力量去打造一片創(chuàng)新的領(lǐng)域。結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)這次設(shè)計(jì),我對(duì)PLC設(shè)計(jì)控制有了深刻的認(rèn)識(shí),對(duì)以前學(xué)的PLC又有了一定的新認(rèn)識(shí),溫習(xí)了以前學(xué)的知識(shí),就像人們常說(shuō)的溫故而知新嘛,但在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,遇到了很多的問(wèn)題,我和同學(xué)之間互相幫助,有什么不懂的大家在一起商量,聽(tīng)聽(tīng)不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí),所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。

在此要感謝我的指導(dǎo)老師徐彬,以及李頌洲老師和甘小梅老師,感謝老師給我這樣的機(jī)會(huì)鍛煉。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我懂得了許多東西,也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力,樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心,相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力,使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個(gè)項(xiàng)目還不是很完善,但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富,使我終身受益。

參考文獻(xiàn) [1]．廖常初著.PLC 基礎(chǔ)及應(yīng)用.第 2 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007.[2].廖常初編.S7-300/400PLC 應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[3]．三菱電機(jī).FX3U,FX3UC 微型可編程控制器編程手冊(cè).2005.[4].三菱電機(jī).FX1S,FX1N,FX2N,FX2NC 編程手冊(cè).2002.電氣自動(dòng)化 2012 年 5 月 16

第三篇：交通燈開(kāi)題報(bào)告

重慶電子工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告

系 別 電子信息系 專 業(yè) 微電子技術(shù)

班 級(jí) 微電081班 學(xué)生姓名 王 文 翔 學(xué) 號(hào) 2008110475 指導(dǎo)教師 劉睿強(qiáng)

一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義：（500字左右）

單片機(jī)控制交通燈設(shè)計(jì)內(nèi)容：

本課題的主要內(nèi)容分兩部分即交通燈的軟件編程調(diào)試和硬件電路的實(shí)現(xiàn)。

交通燈的軟件部分基于AT89C51的c語(yǔ)言程序。在Proteus上模擬測(cè)量數(shù)據(jù)后再進(jìn)行分析及調(diào)試。硬件部分由普通面包板焊接制成，所用原件主要有51系列單片機(jī)，74系列鎖存器，2位數(shù)碼管，發(fā)光二極管和若干電器元件組成。

交通燈設(shè)計(jì)內(nèi)容：

1.要了解實(shí)際交通燈的變化規(guī)律.假設(shè)一個(gè)十字路口為東西南北走向.初始狀態(tài)0東西方向綠燈通車,南北方向紅燈,延時(shí)30 s.轉(zhuǎn)狀態(tài)1 ,東西方向黃燈亮，南北方向紅燈按1HZ的頻率閃爍,延時(shí)5s.再轉(zhuǎn)狀態(tài)2 ,東西方向紅燈亮,南北方向綠燈通車,延時(shí)20 s.轉(zhuǎn)狀態(tài)3 ,東西方向紅燈按1HZ的頻率閃爍，南北方向黃燈亮,延時(shí)5 s.最后循環(huán)至狀態(tài)0.這里的延時(shí)采用定時(shí)器0延時(shí).2.當(dāng)有緊急救護(hù)車出現(xiàn)時(shí),應(yīng)使東西南北四個(gè)方向全亮紅燈,并延時(shí)10 s , 以便急救車通過(guò),同時(shí)對(duì)通行時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí),從P1口及P3口輸出在發(fā)光二極管,使用8051 定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器0作為定時(shí)器實(shí)現(xiàn)子程序延時(shí).技術(shù)上可用外部中斷0發(fā)出一單脈沖向CPU申請(qǐng)中斷.3.一般交通信號(hào)燈控制程序中使用軟件延時(shí),軟件延時(shí)是靠執(zhí)行一個(gè)循環(huán)程序以進(jìn)行時(shí)間延遲.軟件定時(shí)的特點(diǎn)是時(shí)間精確,且不需外加硬件電路.但軟件定時(shí)要占用CPU ,增加CPU 開(kāi)銷,因此軟件定時(shí)的時(shí)間不宜太長(zhǎng).本程序使用定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器0來(lái)定時(shí),定時(shí)電路已經(jīng)集成在芯片中,這種由硬件電路完成,不占CPU 時(shí)間.它通過(guò)對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖的計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn),即每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖,也就是每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)器加1.計(jì)數(shù)值通過(guò)程序設(shè)定,改變計(jì)數(shù)值,也就改變了定時(shí)時(shí)間,使用起來(lái)既靈活又方便.交通燈設(shè)計(jì)方法：

1.選用MCS-51單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，交通信號(hào)燈控制器的外部輸出信號(hào)為主、副車道紅、黃、綠燈共12個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；編程使相應(yīng)位復(fù)/臵位來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈的亮/滅控制，使得十字路口的紅、綠燈交替點(diǎn)亮；在燈色交換時(shí)，黃燈閃爍提醒。

2.設(shè)計(jì)要求有緊急車輛通過(guò)時(shí)，十字路口均顯示紅燈?？梢酝ㄟ^(guò)軟件中斷來(lái)完成緊急任務(wù)，定義T0為計(jì)數(shù)中斷并為下降沿觸發(fā)，編寫對(duì)應(yīng)中斷向量子程序和中斷服務(wù)程序，完成中斷處理。

3.設(shè)計(jì)還對(duì)定時(shí)控制有所要求。對(duì)于精確定時(shí)，應(yīng)該用計(jì)數(shù)器加以控制，硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度增加?？紤]到該設(shè)計(jì)對(duì)時(shí)間精度要求不高，所以采用軟件定時(shí)可以大大簡(jiǎn)化電路。先計(jì)算出程序單部執(zhí)行的時(shí)間，設(shè)臵循環(huán)參數(shù)，利用if語(yǔ)句按設(shè)計(jì)要求完成定時(shí)控制。單片機(jī)控制交通燈設(shè)計(jì)的意義：

信號(hào)燈的出現(xiàn)，使得交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有著明顯的效果。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，左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過(guò)人行橫道的行人優(yōu)先通行；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。

自19世紀(jì)以來(lái)，紅綠燈就已經(jīng)被安裝在各個(gè)交通路口上，作為疏導(dǎo)交通車輛最常見(jiàn)和最有效的手段。19世紀(jì)50年代，英國(guó)倫敦首先使用了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械式信號(hào)燈，用以指揮馬車通行。但是這種交通燈有著極大的安全隱患，所以并未推廣使用。19世紀(jì)60年代，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。但是在隨后不久，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消使用。第二次工業(yè)革命前后，電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)街頭，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，20世紀(jì)初安裝于紐約市5號(hào)大街的一座高塔上。

隨著工業(yè)革命的深入，20世紀(jì)20年代又出現(xiàn)了可控的紅綠燈和紅外線紅綠燈?？煽氐募t綠燈有兩種，一種是把壓力探測(cè)器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來(lái)啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。這種技術(shù)在交通尚處于不是很擁堵的當(dāng)年是可行。但是現(xiàn)在只能再看一些特殊場(chǎng)合見(jiàn)到這種交通管理工具了。

二戰(zhàn)結(jié)束后，世界在冷戰(zhàn)軍事競(jìng)賽的催發(fā)下，相繼誕生了電子集成高速計(jì)算技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)以及激光技術(shù)。后來(lái)又在太空大戰(zhàn)的計(jì)劃下誕生了大規(guī)模電子集成電路和高速計(jì)算機(jī)。

而后，隨著蘇聯(lián)解體，兩極世界的形成，這些技術(shù)開(kāi)始走向了民用的階段。在上世紀(jì)70年代，自動(dòng)控制的信號(hào)燈已經(jīng)被各國(guó)大量的使用了。現(xiàn)如今，交通信號(hào)燈越來(lái)越平民化，人性化和實(shí)用化，也越來(lái)越能體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家的自動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈條的整體水平。

二、文獻(xiàn)綜述：（300字左右）

交通在人們的日常生活中占有重要的地位，隨著人們社會(huì)活動(dòng)的日益頻繁，這點(diǎn)更是體現(xiàn)的淋漓盡致。交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。

十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來(lái)實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。交通信號(hào)燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)ATSC51和可編程并行I/O接口芯片8255A為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過(guò)8051芯片的P1口設(shè)臵紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)剩5秒時(shí)黃燈閃爍警示（交通燈信號(hào)通過(guò)PA口輸出，顯示時(shí)間直接通過(guò)8255的PC口輸出至雙位數(shù)碼管）；車輛闖紅燈報(bào)警；綠燈時(shí)間可檢測(cè)車流量并可通過(guò)雙位數(shù)碼管顯示。本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。

一、工作計(jì)劃及方案論證：（500字左右）

工作計(jì)劃：

1.進(jìn)行全方位的自我定位分析，選擇適合自己的課題。2.多方面的收集資料，包括書籍，請(qǐng)教他人，網(wǎng)上查找。3.將畢業(yè)設(shè)計(jì)做一個(gè)基本版塊定位，熟悉每一章節(jié)應(yīng)書寫的內(nèi)容。4.做完以上工作，首先完成基本的開(kāi)題報(bào)告，教指導(dǎo)老師檢查。5.開(kāi)題報(bào)告通過(guò)后，進(jìn)行設(shè)計(jì)的內(nèi)容書寫，將每一章節(jié)的內(nèi)容做詳細(xì)的時(shí)間規(guī)劃書寫。

6.完成畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿后，教指導(dǎo)老師檢查，根據(jù)老師的指導(dǎo)，再做重新的修改和整理。最終完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。

方案論證步驟：

1.收集實(shí)物材料，實(shí)地觀察馬路交通燈的工作形式。2.開(kāi)始硬件制板，決定芯片類型和i/o口配臵。3.軟件編程開(kāi)始，Proteus調(diào)試通過(guò)。4.程序燒寫到芯片中去，開(kāi)始總調(diào)試。5.電路板焊接，完成。

四、參考文獻(xiàn)：（不少于10篇，期刊類文獻(xiàn)不少于7篇）

[1] 林華兵編著.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用.武漢：華中科技大學(xué) 出版社，2003.6

[2] 先鋒工作室編著.單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例.清華大學(xué)出版社，2003.1 [3] 陳明熒編著.8051單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材.清華大學(xué)

出版社，2003.3 [4] 王曉明、曾紅編著.單片機(jī)教程.東北大學(xué)出版社，2001.12 [5] 張洪潤(rùn)、藍(lán)清華編著.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程.清華大學(xué)

出版社，1997.11 [6] 求是科技、勒達(dá)編著.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例導(dǎo)航.人民郵電

出版社，2003.10 [7] 南建輝、熊鳴、王軍茹編著.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)例.清華大學(xué)出版社，2004.3 [8] 蘇凱、劉慶國(guó)、陳國(guó)平編著.MCS-51系列單片機(jī)系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì).冶金工業(yè)出版社，2003.3 [9] 白駒珩、雷曉平編著.單片計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用.成都：電子科技大學(xué)出版社，1997.12 [10] 徐愛(ài)鈞 彭秀華編著.單片機(jī)高級(jí)C51應(yīng)用程序設(shè)計(jì).電子工業(yè)出版社，1998.6 [11] 李東生、張勇、許四毛編著.Protel 99SE電路設(shè)計(jì)技術(shù)入門與應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2002.12 [12] 王勇、陳愛(ài)弟、蔡明軍、任安宏編著.Protel 98實(shí)用指南.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1999.7 [13] 袁濤編著.單片機(jī)C高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)及其應(yīng)用.清華大學(xué)出版社，2001.10 [14] G.B.Stringfellow and M.G.Craford, “High Brightness Light Emitting Diodes” , Semiconductors and Semi-metals Vol.48,Academic Press, 1997.[15] G.B.Stringfellow and M.G.Craford, “High Brightness Light Emitting Diodes” , Semiconductors and Semi-metals Vol.48,Academic Press, 1997.[16] 伍時(shí)和.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京:清華大學(xué)出版社，2009 [17] 吳友宇.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京:清華大學(xué)出版社，2009 [18] 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù).四川:電子科技大學(xué)出版社，2005 [19] 蔡朝洋.單片機(jī)控制實(shí)習(xí)與專題制作，北京:電子工業(yè)出版社，2004 [20] 趙廣林.電路設(shè)計(jì)與制版,北京:人民郵電出版社，2005

五、指導(dǎo)教師意見(jiàn)：

六、審查意見(jiàn)：

注：內(nèi)容為四號(hào)仿宋體

指導(dǎo)教師（簽字）教研室負(fù)責(zé)人（簽字）系部負(fù)責(zé)人：（簽字）日期：

日期：

日期：

第四篇：開(kāi)題報(bào)告-基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)

開(kāi)題報(bào)告

電氣工程及自動(dòng)化

基于單片機(jī)的交通燈設(shè)計(jì)

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)今社會(huì)，隨著日益增長(zhǎng)的社會(huì)發(fā)展，人們對(duì)于社活的水平也日益提高，不僅在物質(zhì)享受方面有所提高，在精神享受方面也逐漸增長(zhǎng)。最明顯的就是汽車的增長(zhǎng)?，F(xiàn)在幾乎每戶人家都有一輛汽車，以至于道路經(jīng)常堵塞，頻繁出現(xiàn)交通事故。由于這種狀況的出現(xiàn)，這就要求能有效的管理交通，其中十字路口的交通燈起著巨大的作用。因此，交通燈的有效控制能較好的緩解當(dāng)前的交通堵塞壓力。一般的交通燈只有四盞紅綠燈，紅燈禁止，綠燈通行。較好的交通燈不僅有紅黃綠燈，還有可以讓行人通行的行人路燈以及顯示通行方向和時(shí)間的顯示器。其中主干道為雙向的交通線路，垂直的輔路可供行人行走。主干道上的紅綠燈指揮車輛的行駛，輔路上的紅綠燈指揮行人的通行與禁止。但是這種交通燈還是不能滿足當(dāng)前的交通狀況，要使車輛和行人能有條不紊的通行，就需要交通燈能根據(jù)車流量自動(dòng)的調(diào)節(jié)時(shí)間，這樣就可以提高通行的效率。目前國(guó)內(nèi)有一種新型的無(wú)線十字路口交通燈智能感應(yīng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主機(jī)通過(guò)無(wú)線模塊通信得到各方向從機(jī)采集的公路車輛實(shí)時(shí)流量信息并計(jì)算出十字路口交通動(dòng)態(tài)配時(shí)。該系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)固定配時(shí)模式，大大提高了十字路口車輛通行效率，緩解了交通阻塞，具有實(shí)際應(yīng)用前景。

本設(shè)計(jì)采用51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)智能交通燈，該系統(tǒng)由8051單片機(jī)、交通燈顯示、LED倒計(jì)時(shí)、車輛檢測(cè)及調(diào)整、違規(guī)檢測(cè)、緊急處理、時(shí)間模式手動(dòng)設(shè)置等模塊組成。系統(tǒng)除基本交通燈功能外，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(guò)、車流量檢測(cè)及調(diào)整、交通異常狀況判別及處理等相關(guān)功能。理論證明該系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。

單片機(jī)是一種廣泛應(yīng)用的微處理器技術(shù)。單片機(jī)具有種類繁多、價(jià)格低、功能強(qiáng)大和擴(kuò)展能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。隨著第一代4位單片機(jī)的誕生，在短短三十幾年時(shí)間中，單片機(jī)產(chǎn)品不斷更新，其發(fā)展大致經(jīng)歷了4個(gè)階段。

（1）4位單片機(jī)時(shí)代

第一階段是4位單片機(jī)時(shí)代（1970年—1974年），這時(shí)的單片機(jī)已經(jīng)包含多種I/O接口，如并行接口、A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口等。這些豐富的I/O接口使得4位單片機(jī)具有很強(qiáng)的控制能力。主要用于收音機(jī)、電視機(jī)和電子玩具等產(chǎn)品中。

（2）低中檔8位單片機(jī)時(shí)代

第二階段是中檔8為單片機(jī)時(shí)代（1974年—1978年），Intel公司的MCS-48系列單片機(jī)是主要的代表產(chǎn)品。這時(shí)的單片機(jī)內(nèi)部集成了8位CPU、多個(gè)并行I/O口、8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、小容量的RAM和ROM等。這種單片機(jī)中沒(méi)有集成串行接口，操作仍比較簡(jiǎn)單。

（3）高檔8位單片機(jī)時(shí)代

第三階段是高檔8位單片機(jī)時(shí)代（1978年—1983年），以Intel公司的MCS-51系列為典型代表。此時(shí)的單片機(jī)性能比前一代產(chǎn)品有明顯提高，其內(nèi)部增加了串行通信接口，具備多級(jí)中斷處理系統(tǒng)，將定時(shí)器/計(jì)數(shù)器擴(kuò)展為16位，并且擴(kuò)大了RAM和ROM的容量等。這類單片機(jī)功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍極廣，至今仍有一定的應(yīng)用市場(chǎng)。

（4）增強(qiáng)型單片機(jī)時(shí)代

第四階段是增強(qiáng)型單片機(jī)時(shí)代及16位單片機(jī)時(shí)代（1983年—至今）。這一階段出現(xiàn)了許多新型的8位增強(qiáng)型單片機(jī)，其工作頻率、內(nèi)部存儲(chǔ)器等都有很大的提升，例如PIC系列單片機(jī)、ARM系列單片機(jī)、AVR系列單片機(jī)、C8051F系列單片機(jī)等。另外有些集成電路廠商還推出了16位單片機(jī)，甚至32位單片機(jī)，其功能越來(lái)越來(lái)強(qiáng)大，集成越來(lái)越來(lái)高。

總的來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在的單片機(jī)產(chǎn)品非常豐富，但4位、8位、16位單片機(jī)均有其各自的應(yīng)用領(lǐng)域。例如4位單片機(jī)在一些簡(jiǎn)單的家電和玩具使用中使用，8位單片機(jī)在中、小規(guī)模電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中占主流，而高性能的16位單片機(jī)在比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用。

目前51系列單片機(jī)以其高性能、高速度。體積小、價(jià)格低廉、可重復(fù)編程和方便功能等優(yōu)點(diǎn)，在市場(chǎng)上得到廣泛的應(yīng)用。其主要應(yīng)用于如下幾個(gè)領(lǐng)域：

①家電產(chǎn)品及玩具。由于51系列單片機(jī)價(jià)格低、體積小、控制能力強(qiáng)、功能擴(kuò)展方便等優(yōu)點(diǎn)，使其廣泛應(yīng)用于電視、冰箱、洗衣機(jī)、玩具、家用防盜報(bào)警器等方面。

②機(jī)電一體化設(shè)備。機(jī)電一體化設(shè)備是指將機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，從而產(chǎn)生具有智能化特性的產(chǎn)品，它是現(xiàn)代機(jī)械及電子工業(yè)的主要發(fā)展方向。單片機(jī)可以作為機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制，從而簡(jiǎn)化原機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，并擴(kuò)展其功能。

③智能測(cè)量設(shè)備。以前的測(cè)量?jī)x表體積大、功能單一，限制了測(cè)量?jī)x表的發(fā)展。采用單片機(jī)改造各種測(cè)量控制儀表，可以使其體積減少、功能擴(kuò)展，從而產(chǎn)生新一代的智能化儀表，如各種數(shù)字萬(wàn)用表、示波器等。

④自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)。采用單片機(jī)可以設(shè)計(jì)各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)等。例如溫度的自動(dòng)控制、電壓電流的數(shù)據(jù)采集。

⑥計(jì)算機(jī)控制及其通信技術(shù)。51系列單片機(jī)都集成有串行通信接口，可以通過(guò)該借口和計(jì)算機(jī)的串行接口進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的程序控制和通信等。

在51系列單片機(jī)中的AT89S51是一個(gè)低功耗、高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4KB

ISP（In-system

programmable）的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)其，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)。功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。

AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4KB

Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，32個(gè)外部雙向輸入/輸出I/O口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗WDT電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。

基于51系列單片機(jī)具有如此強(qiáng)大的功能、廣泛的用途和AT89S51的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用AT89S51單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)交通燈，實(shí)現(xiàn)真正的智能化控制，解決當(dāng)前的交通問(wèn)題，保證交通線路的暢通無(wú)阻，改善交通網(wǎng)絡(luò)提高城市的工業(yè)文明水平，減少交通事故的發(fā)生，保障人身安全，延伸生命通道。

二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題：

設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能交通燈。主要有以下幾個(gè)問(wèn)題要解決：

①AT89S51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、并行I/O接口、時(shí)鐘電路、中斷系統(tǒng)等其他功能。

②測(cè)量車流量傳感器的工作原理及其選用型號(hào)，數(shù)碼顯示管的接口。

③編寫程序。

④模擬仿真。

⑤做出實(shí)物，驗(yàn)證結(jié)果。

三、研究步驟、方法及措施：

1.設(shè)計(jì)一個(gè)總體框架，列出所需器件。

2.深入研究AT89S51單片機(jī)的工作原理。

3.研究傳感器工作原理以及相關(guān)顯示器的工作原理及其接口。

4.編寫程序，進(jìn)行模擬仿真，并做出實(shí)物。

如遇到問(wèn)題參考相關(guān)書籍、向指導(dǎo)老師請(qǐng)教或者上網(wǎng)查詢。

四、參考文獻(xiàn)

[1]

李萍，張池，張勃.AT89S51單片機(jī)原理、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用實(shí)例[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.[2]

趙建領(lǐng)，薛園園.51單片機(jī)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用技術(shù)詳解[M].北京:電子工業(yè)出版社，2008.[3]

陸彬.21天學(xué)習(xí)51單片機(jī)開(kāi)發(fā)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.[4]

蔡美琴，張為名，何金兒，毛敏，陶正蘇，毛義梅.MCS-51系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社，1990.[5]

馬鴻文，陳松立，陳治國(guó)，李劍.微計(jì)算機(jī)應(yīng)用[M].北京:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

第五篇：基于PLC的智能交通燈控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

文獻(xiàn)綜述

一． 緒論

1.交通燈的由來(lái)：

交通燈是指由紅、黃、綠三種顏色燈組成用來(lái)指揮交通的信號(hào)燈，最早出現(xiàn)在19世紀(jì)初在英國(guó)中部的約克城的一個(gè)典故中，當(dāng)時(shí)交通燈只有兩種顏色紅綠，隨著各種交通工具的發(fā)展和交通指揮的需要，第一盞名副其實(shí)的三色燈(紅、黃、綠三種標(biāo)志)于1918年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號(hào)街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。2.交通燈的發(fā)展史：

19世紀(jì)初，在英國(guó)中部的約克城，紅、綠裝分別代表女性的不同身份。其中，著紅裝的女人表示我已結(jié)婚，而著綠裝的女人則是未婚者。后來(lái)，英國(guó)倫敦議會(huì)大前經(jīng)常發(fā)生馬車軋人的事故，于是人們受到紅綠裝啟發(fā)，1868年12月10日，信號(hào)燈家族的第一個(gè)成員就在倫敦議會(huì)大廈的廣場(chǎng)上誕生了，由當(dāng)時(shí)英國(guó)機(jī)械師德?哈設(shè)計(jì)、制造的燈柱高7米，身上掛著一盞紅、綠兩色的提燈--煤氣交通信號(hào)燈，這是城市街道的第一盞信號(hào)燈。在燈的腳下，一名手持長(zhǎng)桿的警察隨心所欲地牽動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)換提燈的顏色。后來(lái)在信號(hào)燈的中心裝上煤氣燈罩，它的前面有兩塊紅、綠玻璃交替遮擋。不幸的是只面世23天的煤氣燈突然爆炸自滅，使一位正在值勤的警察也因此斷送了性命。

從此，城市的交通信號(hào)燈被取締了。直到1914年，在美國(guó)的克利夫蘭市才率先恢復(fù)了紅綠燈，不過(guò)，這時(shí)已是“電氣信號(hào)燈”。稍后又在紐約和芝加哥等城市，相繼重新出現(xiàn)了交通信號(hào)燈。

隨著各種交通工具的發(fā)展和交通指揮的需要，第一盞名副其實(shí)的三色燈(紅、黃、綠三種標(biāo)志)于1918年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號(hào)街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。

黃色信號(hào)燈的發(fā)明者是我國(guó)的胡汝鼎，他懷著“科學(xué)救國(guó)”的抱負(fù)到美國(guó)深造，在大發(fā)明家愛(ài)迪生為董事長(zhǎng)的美國(guó)通用電器公司任職員。一天，他站在繁華的十字路口等待綠燈信號(hào)，當(dāng)他看到紅燈而正要過(guò)去時(shí)，一輛轉(zhuǎn)彎的汽車呼地一聲擦身而過(guò)，嚇了他一身冷汗?；氐剿奚?，他反復(fù)琢磨，終于想到在紅、綠燈中間再加上一個(gè)黃色信號(hào)燈，提醒人們注意危險(xiǎn)。他的建議立即得到有關(guān)方面的肯定。于是紅、黃、綠三色信號(hào)燈即以一個(gè)完整的指揮 1

信號(hào)家族，遍及全世界陸、海、空交通領(lǐng)域了。

二． 主體

1.發(fā)展智能交通燈系統(tǒng)的意義：

汽車已經(jīng)逐漸成為了人們?nèi)粘Ｉ钪凶钪饕慕煌üぞ?。但是，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)特別是城市交通道路的發(fā)展速度卻滿足不了汽車數(shù)量增長(zhǎng)的需求，這就使城市交通擁堵現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，車輛通行速度成為了城市發(fā)展的瓶頸。在加強(qiáng)城市基礎(chǔ)建設(shè)的同時(shí)，改善十字路口的交通信號(hào)燈運(yùn)行模式，提高十字路口的通行效率，對(duì)緩解城市交通堵塞有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。而目前城市的交通燈控制，是根據(jù)一定時(shí)間段的各車道車流量的調(diào)查而分配出的相對(duì)合理的同定紅綠燈轉(zhuǎn)化周期。但在特定的時(shí)間段，會(huì)出現(xiàn)某一方向車輛早已通行完，而另一方向車輛排隊(duì)等綠燈的情況，這嚴(yán)重降低了實(shí)際的十字路口交通效率。

針對(duì)現(xiàn)實(shí)中越來(lái)越嚴(yán)重的城市交通擁堵現(xiàn)象，可設(shè)計(jì)出一種城市十字路口交通信號(hào)燈控制的新方法?？筛鶕?jù)車流量來(lái)智能控制紅綠燈的讀秒時(shí)間，解決了各車道車流量不均衡所造成的十字路口交通資源浪費(fèi)問(wèn)題，設(shè)計(jì)的智能交通控制系統(tǒng)利用對(duì)相向車道采用不同步的紅綠燈信號(hào)控制方法，能夠減少交通資源浪費(fèi)，大幅提高十字路口的車輛通行效率。2.國(guó)內(nèi)外智能交通燈系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀：

交通信號(hào)控制系統(tǒng)是現(xiàn)代城市交通控制和疏導(dǎo)的主要手段。而作為城市交通基本組成部分的平面交叉路口，其通行能力是解決城市交通問(wèn)題的關(guān)鍵，而交通信號(hào)燈又是交叉路口必不可少的交通控制手段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，以及交通流理論的不斷發(fā)展完善，交通運(yùn)輸組織與優(yōu)化理論、技術(shù)的不斷提高，國(guó)內(nèi)外逐步形成了一批高水平有實(shí)效的城市道路交通控制系統(tǒng)。

（1）澳大利亞SCAT系統(tǒng)：

SCATS采取分層遞階式控制結(jié)構(gòu)。其控制中心備有一臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)和一臺(tái)管理計(jì)算機(jī)，通過(guò)串行數(shù)據(jù)通訊線路相連。地區(qū)級(jí)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)把各種數(shù)據(jù)送到管理計(jì)算機(jī)。監(jiān)控計(jì)算機(jī)連續(xù)地監(jiān)視所有路El的信號(hào)運(yùn)行、檢測(cè)器的工作狀況。地區(qū)主控制器用于分析路El控制器送來(lái)的車流數(shù)據(jù)，確定控制策略，并對(duì)本區(qū)域各路口進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。SCATS系統(tǒng)充分體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)易于更改，控制方案較易變換。SCATS系統(tǒng)明顯的不足：第一，系統(tǒng)為一種方案選擇系統(tǒng)，限制了配時(shí)參數(shù)的優(yōu)化程度；第二，系統(tǒng)過(guò)分依賴于計(jì)算機(jī)硬件，移植能力差：第三，選擇控制方案時(shí)，無(wú)實(shí)時(shí)信息反饋。

（2）英國(guó)SCOOT系統(tǒng)：

SCOOT是由英國(guó)道路研究所在TRANSYT系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用自適應(yīng)控制方法于1980年提出的動(dòng)態(tài)交通控制系統(tǒng)。SCOOT的模型與優(yōu)化原理與TRANSYT相仿，不同的是SCOOT為方案生成的控制系統(tǒng)，是通過(guò)安裝在交叉口每條進(jìn)口車道最上游的車輛檢測(cè)器所采集的車輛信息，進(jìn)行聯(lián)機(jī)處理，從而形成控制方案，并能連續(xù)實(shí)時(shí)調(diào)整周期、綠信比和相位差來(lái)適應(yīng)不同的交通流。SCOOT系統(tǒng)的不足是：相位不能自動(dòng)增減，任何路E1只能有固定的相序；獨(dú)立的控制子區(qū)的劃分不能自動(dòng)完成，只能人工完成；安裝調(diào)試?yán)щy，對(duì)用戶的技術(shù)要求過(guò)高。

（3）國(guó)內(nèi)智能交通控制系統(tǒng)：

國(guó)內(nèi)應(yīng)用和研究城市交通控制系統(tǒng)的工作起步較晚，20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)家一方面進(jìn)行以改善城市市中心交通為核心的UTSM(urban traffic sys—tem manage)技術(shù)研究；另一方面采取引進(jìn)與開(kāi)發(fā)相結(jié)合的方針，建立了一些城市道路交通控制系統(tǒng)。以北京、上海為代表的大城市，交通控制系統(tǒng)主要是簡(jiǎn)易單點(diǎn)信號(hào)機(jī)、SCOOT系統(tǒng)、TRANSYT系統(tǒng)和SCATS系統(tǒng)其中幾個(gè)結(jié)合使用；而如湘潭、岳陽(yáng)等國(guó)內(nèi)中小城市，交通控制系統(tǒng)主要還是使用國(guó)產(chǎn)的簡(jiǎn)易單點(diǎn)信號(hào)機(jī)和集中協(xié)調(diào)式信號(hào)機(jī)。

3.采用基于PLC的智能交通燈控制系統(tǒng)的好處：

（1）特點(diǎn)：

① 能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型； ② 通用性高，使用方便； ③ 程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易學(xué)，易懂；

④ 采用先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便； ⑤ 系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短；

⑥ 安裝簡(jiǎn)便，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小；

⑦ 對(duì)生產(chǎn)工藝改變的適應(yīng)性強(qiáng)，可經(jīng)行柔性生產(chǎn)； ⑧ 體積小，功耗小，性價(jià)比高。（2）PLC的應(yīng)用：

① 開(kāi)關(guān)量的邏輯控制：這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控制及自動(dòng)化流水線。

② 模擬量控制：在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了是可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量質(zhì)之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)化模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。

③ 運(yùn)動(dòng)控制：PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早起直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。

④ 過(guò)程控制：過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編程控制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。

⑤ 通信及聯(lián)網(wǎng)：PLC通信含PLC間的通信及PLC與其他智能設(shè)備間的通行。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通行功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

⑥ 數(shù)據(jù)處理：現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排表、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型的控制系統(tǒng)。

三． 總結(jié)

采用基于PLC的智能交通燈控制系統(tǒng)，可以根據(jù)車流量合理的調(diào)節(jié)交通信號(hào)燈的讀秒時(shí)間，這樣不僅可以有效的防治交通擁堵而且可以合理的利用交通資源，進(jìn)而大大緩解交通壓力。在基于PLC的智能交通燈控制系

統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中可能牽涉到信號(hào)的采集與傳輸，在考慮到施工的成本以及安裝困難度的前提下，本設(shè)計(jì)主要想采用光電計(jì)數(shù)器。因?yàn)楣怆娪?jì)數(shù)器叫一般的傳感器而言，它不僅成本低而且安裝方便。

四． 參考文獻(xiàn)

[1] 彭樹(shù)生.PLC單片機(jī)原理及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社.2002.1.1 [2] 王曉軍.可編程控制器原理及應(yīng)用.化學(xué)工業(yè)出版社.2010.9.4 [3] 杜荔編.微機(jī)原理及其接口.清華大學(xué)出版社.2011.3.1 [4] 曹克澄.單片機(jī)原理及應(yīng)用.第二版.機(jī)械工業(yè)出版社.2009.1.1 [5] 龔捷.接口技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社.2009.1.1 [6] 韓九強(qiáng).傳感器與檢測(cè)技術(shù).清華大學(xué)出版社.2010.9.1 [7] 于泉.城市交通信號(hào)控制基礎(chǔ).冶金工業(yè)出版社.2011.1.1 [8] 周蔚吾.道路交通信號(hào)燈控制設(shè)置技術(shù)手冊(cè).知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社.2009.1.1 [9] 高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì).人民郵電出版社.2004.7.1 [10] 路林吉.PLC應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐.人民郵電出版社.2009.4.8 [11] 陳立定.電氣控制與可編程控制器.華南理工大學(xué)了版社2006.2 [12] 何衍慶.可編程控制器原理及應(yīng)用技巧.第二版.化學(xué)工業(yè)出版社.2003.1.1 [13] 廖常初.可編程控制器的編程方法與應(yīng)用.重慶大學(xué)出版社.2001.2.1 [14] 廖常初.PLC梯形圖程序的設(shè)計(jì)方法與技巧.電工技術(shù)出版社.2004.9 [15] 廖常初.PLC梯形圖的書許控制設(shè)計(jì)法與順序功能圖.電子技術(shù)雜志.2001.第11期

[16] 廖常初.PLC梯形圖的順序控制設(shè)計(jì)法.電子技術(shù)雜志.2001.第10期 [17] 吳建強(qiáng).可編程控制器原理及應(yīng)用.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2011.7.12 [18] 邱公偉.可編程網(wǎng)絡(luò)通訊及應(yīng)用.清華大學(xué)出版社.2000.3 [19] 鄭鳳翼.輕松解讀三菱FX2N系列PLC原理與應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社.2011.10