第一篇：智能幕墻的控制系統(tǒng)與設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法的論文

系統(tǒng)概述

智能幕墻控制系統(tǒng)主要由檢測(cè)環(huán)境參數(shù)的溫度傳感器、風(fēng)傳感器、光照傳感器、雨滴傳感器和中央處理單元plc(可編程控制器)組成,系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定、處理功能強(qiáng)大和擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。控制系統(tǒng)通過(guò)人機(jī)界面進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作,集中顯示幕墻上各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀況,整體有效的管理幕墻。功能設(shè)計(jì)

(1)日照調(diào)節(jié)。

能源消費(fèi)包括人工照明,日照最大化是低能耗設(shè)計(jì)的重要目的之一,幕墻控制系統(tǒng)能機(jī)動(dòng)的控制幕墻遮擋設(shè)備,減小陽(yáng)光對(duì)建筑內(nèi)部舒適條件造成傷害,減少過(guò)加熱、過(guò)強(qiáng)光和照射過(guò)渡等。

(2)通風(fēng)控制。

幕墻智能控制系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)外環(huán)境溫度,夏季當(dāng)周?chē)鷾囟炔怀^(guò)30℃(溫度可通過(guò)控制系統(tǒng)設(shè)定)時(shí),幕墻智能控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將可伸縮的屋頂、機(jī)動(dòng)窗戶等打開(kāi)實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。冬季當(dāng)外界溫度低于5℃(溫度可通過(guò)控制系統(tǒng)設(shè)定)時(shí),啟動(dòng)機(jī)械通風(fēng)裝置。

(3)發(fā)電功能。

利用光伏發(fā)電實(shí)現(xiàn)建筑物電的自給。

(4)構(gòu)造控制。

使用者可通過(guò)人機(jī)界面、遙控裝置和墻上的開(kāi)關(guān)對(duì)幕墻構(gòu)造進(jìn)行有效控制。

(5)取暖和加熱。

將太陽(yáng)能集熱器與幕墻結(jié)合,太陽(yáng)能集熱器將太陽(yáng)能熱量通過(guò)換熱將水加熱;可為建筑物冬季通過(guò)地板取暖提供熱能,可為建筑物提供清潔的熱水。

(6)安防功能。將安防報(bào)警系統(tǒng)接入幕墻智能控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)門(mén)窗的安全防范。智能幕墻功能與高科技產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)

(1)防盜報(bào)警。

在建筑玻璃幕墻上安裝玻璃碎片探測(cè)器,當(dāng)有人或硬物將玻璃幕墻擊碎時(shí),探測(cè)器檢測(cè)到信號(hào)后通過(guò)與他相連的智能控制系統(tǒng)通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警信號(hào);在門(mén)、窗上安裝門(mén)磁開(kāi)關(guān),當(dāng)有人非法闖入時(shí),門(mén)磁開(kāi)關(guān)接通報(bào)警裝置報(bào)警。系統(tǒng)同時(shí)將啟動(dòng)聯(lián)動(dòng)的攝像機(jī),將報(bào)警畫(huà)面?zhèn)魉徒o安保人員。

(2)光伏發(fā)電。

利用幕墻結(jié)構(gòu)位置(不影響采光等因素),將太陽(yáng)能光電池板與幕墻結(jié)合,利用太陽(yáng)能光電池板來(lái)給智能控制系統(tǒng)或其它負(fù)荷提供電能。

(3)取暖和加熱。

將太陽(yáng)能集熱器與幕墻結(jié)合,由集熱器將太陽(yáng)能熱量通過(guò)換熱將水加熱,可為建筑物冬季通過(guò)地?zé)崛∨峁崮?為建筑物提供清潔的熱水。

(4)光控。

在幕墻上安裝日光控制器,通過(guò)日光控制器檢測(cè)到日光強(qiáng)度。日光控制器將信號(hào)通過(guò)智能控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器來(lái)控制百葉的開(kāi)關(guān)狀態(tài):當(dāng)陽(yáng)光充足時(shí),智能控制系統(tǒng)將百葉窗放下;當(dāng)陽(yáng)光強(qiáng)度變?nèi)鯐r(shí),智能控制系統(tǒng)將百葉窗打開(kāi)。

(5)聲控。

在智能幕墻控制系統(tǒng)中加裝聲音控制器,用來(lái)接收使用人通過(guò)聲音發(fā)出的控制指令,實(shí)現(xiàn)門(mén)、窗和百葉等開(kāi)啟狀態(tài)的智能控制。

(6)煙感控制。

當(dāng)室內(nèi)的煙霧傳感器檢測(cè)到空氣有一定濃度的煙塵時(shí),與煙霧傳感器相連的智能控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將天窗、通風(fēng)口等打開(kāi),同時(shí)通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

(7)雨感。

在天窗和幕墻等位置安裝雨滴傳感器,當(dāng)傳感器檢測(cè)到有降雨時(shí),與傳感器相連的智能控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將窗、門(mén)等關(guān)閉。

(8)門(mén)禁。

在主要出入口處安裝門(mén)禁(語(yǔ)音門(mén)禁、指紋門(mén)禁和視網(wǎng)膜門(mén)禁)控制系統(tǒng),通過(guò)訪問(wèn)人的特征如語(yǔ)音、指紋和視網(wǎng)膜等,在門(mén)禁系統(tǒng)中設(shè)置訪問(wèn)人的權(quán)限,用來(lái)識(shí)別訪問(wèn)者的權(quán)利。

(9)紅外遠(yuǎn)程控制。

在智能控制系統(tǒng)中加裝紅外接收器,通過(guò)使用人手持遙控裝置發(fā)出的指令,紅外接收器將指令傳送給智能控制系統(tǒng),智能控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成門(mén)、窗、百葉等開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

(10)安全防范。

在幕墻門(mén)窗的窗戶前安裝紅外報(bào)警器,當(dāng)有無(wú)人照看兒童想要攀爬門(mén)窗時(shí),紅外報(bào)警器通過(guò)控制裝置聲光報(bào)警信號(hào),同時(shí)智能控制系統(tǒng)關(guān)閉窗戶以防事故的發(fā)生。智能幕墻的設(shè)計(jì)

智能幕墻系統(tǒng)主要由輸入傳感器、輸出執(zhí)行器件、控制系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)4部分組成。

4.1 輸入傳感器

玻璃碎片探測(cè)器、雨滴傳感器、日光控制器、紅外線接收器、門(mén)磁開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)等。

4.2 輸出執(zhí)行器件

電機(jī)、馬達(dá)、電磁閥、揚(yáng)聲器等。

4.3 控制系統(tǒng)

通過(guò)輸入設(shè)備(如陽(yáng)光控制器、溫度傳感器、雨滴探測(cè)器等)將現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)輸入給控制柜中的plc控制系統(tǒng);經(jīng)plc處理后的參數(shù)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電機(jī)、馬達(dá)、電磁閥、揚(yáng)聲器)帶動(dòng)門(mén)窗、百葉等構(gòu)件的動(dòng)作。在中控室連接人機(jī)界面,操作者可以點(diǎn)動(dòng)鼠標(biāo)輕松管理整個(gè)幕墻所有設(shè)備的運(yùn)行狀況。

4.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)

光伏發(fā)電是新能源和可再生能源的重要組成部分,太陽(yáng)能光伏發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換器是太陽(yáng)能電池。當(dāng)太陽(yáng)光照射到太陽(yáng)能電池上時(shí),電池吸收光能,產(chǎn)生光生電子——空穴對(duì)。在電池內(nèi)電場(chǎng)作用下,光生電子和空穴被分離,電池兩端出現(xiàn)異號(hào)電荷的集累,即產(chǎn)生“光生電壓”。光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成。

(1)控制器。

控制器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一,根據(jù)系統(tǒng)功率、電壓、方陣路數(shù)、蓄電池組數(shù)和用戶的特殊要求確定控制器的類型,一般必須具備的功能有:①信號(hào)檢測(cè)。

②蓄電池最優(yōu)充電控制。

③蓄電池放電管理。

④設(shè)備保護(hù)。

⑤故障診斷定位。

⑥運(yùn)行狀態(tài)指示。

(2)逆變器。

根據(jù)系統(tǒng)的直流電壓確定逆變器的直流輸入,根據(jù)負(fù)載的類型確定逆變器的功率和相數(shù),根據(jù)負(fù)載的沖擊性決定逆變器的功率余量。

(3)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷接地。

如果太陽(yáng)能電池方陣被雷電直接擊中會(huì)造成設(shè)備損壞或人員傷亡,所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)做防雷設(shè)計(jì)。結(jié)語(yǔ)

智能幕墻是通風(fēng)式幕墻的延伸,是在智能化建筑的基礎(chǔ)上將建筑配套技術(shù)(暖、熱、光、電)的適度控制,在幕墻材料、太陽(yáng)能的有效利用、通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣、溫度和光線,從而節(jié)省了建筑物使用過(guò)程的能源,降低了生產(chǎn)和建筑物使用過(guò)程的費(fèi)用。因此智能幕墻系統(tǒng)龐大,具有很好的發(fā)展空間和前景。

參考文獻(xiàn):

[1]劉光源.簡(jiǎn)明電氣安裝工手冊(cè)[m].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001

第二篇：智能照明控制系統(tǒng)與節(jié)能

智能照明控制系統(tǒng)與節(jié)能

目 錄

一、智能照明概念及意義.......................................................................................................3

二、智能照明控制系統(tǒng)構(gòu)成...................................................................................................4

三、智能照明與常規(guī)照明系統(tǒng)的區(qū)別...................................................................................8

四、智能照明控制系統(tǒng)與BAS比較.....................................................................................10

五、照明的節(jié)能空間.............................................................................................................10

六、智能照明控制方式.........................................................................................................12

七、調(diào)光原理及光源選擇.....................................................................................................13

八、智能照明控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò).................................................................................................16

九、智能照明控制系統(tǒng)設(shè)置注意事項(xiàng).................................................................................18

十、智能照明控制系統(tǒng)驗(yàn)收事項(xiàng).........................................................................................19

一、智能照明概念及意義

智能照明系統(tǒng)是指利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線通訊數(shù)據(jù)傳輸、電力載波通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)智能化信息處理技術(shù)、傳感技術(shù)及節(jié)能型電器控制等技術(shù)組成的分布式無(wú)線或有線控制系統(tǒng)，通過(guò)預(yù)設(shè)程序的運(yùn)行，根據(jù)某一區(qū)域的功能、每天不同的時(shí)間、室外光亮度或該區(qū)域的用途來(lái)自動(dòng)控制照明。

照明控制系統(tǒng)是一個(gè)總線型式或局域網(wǎng)型式的智能控制系統(tǒng)。所有的單元器件均內(nèi)置微處理器和存儲(chǔ)單元，并由信號(hào)總線連接成網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)單元均可分配唯一的單元地址。當(dāng)有輸入時(shí)，輸入單元首先將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭偩€信號(hào)，然后在控制系統(tǒng)總線上廣播，所有的輸出單元接收信號(hào)后進(jìn)行判斷，繼而控制相應(yīng)回路輸出。

智能照明意義有：

1、節(jié)能：當(dāng)前我國(guó)的宏觀經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，節(jié)電節(jié)能的任務(wù)越來(lái)越緊迫。智能照明系統(tǒng)借助各種不同的'智能設(shè)置'控制方式和控制元件，對(duì)不同時(shí)間不同環(huán)境的光照度進(jìn)行精確設(shè)置和管理來(lái)實(shí)現(xiàn)最大的節(jié)能效果。

2、延長(zhǎng)燈具壽命：無(wú)論是熱輻射光源，還是氣體放電光源，電網(wǎng)電壓的波動(dòng)是光源損壞的一個(gè)主要原因。智能照明系統(tǒng)可以有效抑制電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，通過(guò)系統(tǒng)對(duì)電壓的限定和軛流濾波等功能，避免過(guò)電壓和欠電壓對(duì)燈具的損害。另外，智能照明系統(tǒng)還可以利用軟啟動(dòng)和軟關(guān)斷技術(shù)，避免沖擊電流對(duì)光源的損害。

3．改善照明質(zhì)量：智能照明系統(tǒng)以調(diào)光模塊控制面板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的平開(kāi)關(guān)控制燈具，可以整體的控制各房間內(nèi)照度值，提高照度均勻性。同時(shí)，智能照明系統(tǒng)也可以避免頻閃效應(yīng)。

4．實(shí)現(xiàn)多種照明效果：智能照明系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)多種照明場(chǎng)景控制方案，按不同時(shí)間、不同用途、不同效果采用相應(yīng)的預(yù)設(shè)置場(chǎng)景進(jìn)行控制，可以達(dá)到豐富的藝術(shù)效果。

5．管理維護(hù)方便：智能照明控制系統(tǒng)對(duì)照明的控制是以模塊式的自動(dòng)控制為主，手動(dòng)控制為輔，照明預(yù)置場(chǎng)景的參數(shù)以數(shù)字式存儲(chǔ)在可擦除可編程ROM中，這些信息的設(shè)置和更換十分方便，加上燈具壽命的大大提高，使照明管理和設(shè)備維護(hù)變得更加簡(jiǎn)單。

二、智能照明控制系統(tǒng)構(gòu)成

智能照明控制系統(tǒng)，品牌較多，常見(jiàn)品牌有： 澳洲邦奇、ABB的I-BUS、奇勝的C－BUS、路創(chuàng)（LUTRON）、WIELAND、e-bfb、瑞朗、百分百照明、清華同方、索博、海爾等。其控制系統(tǒng)的構(gòu)成基本相同，微有差異，通常由調(diào)光模塊、開(kāi)關(guān)模塊、控制面板、液晶顯示觸摸屏、智能傳感器、編程插口、時(shí)鐘管理器、手持式編程器和PC監(jiān)控機(jī)等部件組成。

下圖是用數(shù)據(jù)通訊線手牽手聯(lián)接起來(lái)組成的典型智能照明控制系統(tǒng)構(gòu)成圖。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

1.PC監(jiān)控機(jī)

PC監(jiān)控機(jī)一般設(shè)置在智能照明管理中心,通常具有如下功能： 管理及設(shè)定功能：在計(jì)算機(jī)操作平臺(tái)上完成日常的運(yùn)轉(zhuǎn)與管理工作。根據(jù)集成管理軟件中每日的預(yù)定時(shí)間表、每年的預(yù)定日程表以及假期、特定日期的安排表等進(jìn)行時(shí)間程序編程，提供全年的照明計(jì)劃安排表。

統(tǒng)計(jì)功能：根據(jù)軟件提供的關(guān)于照明系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間、照度值等參數(shù)的匯總報(bào)告(區(qū)別各照明場(chǎng)所內(nèi)各照明回路)來(lái)統(tǒng)計(jì)照明燈具的運(yùn)行時(shí)間、照度水平等，控制功能：實(shí)現(xiàn)對(duì)各照明分區(qū)的照明回路的照明自動(dòng)控制，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)照度，并維持在設(shè)定值上，通過(guò)圖形化界面以鼠標(biāo)單擊的方式可靈活地修改各照明回路的開(kāi)關(guān)控制和照度的連續(xù)調(diào)節(jié)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，結(jié)合軟件中預(yù)置的工作循環(huán)程序表，自動(dòng)切換各照明回路燈具的運(yùn)行，從而均衡各照明回路的燈具的運(yùn)行時(shí)間，并根據(jù)匯總報(bào)告定期對(duì)燈具進(jìn)行維護(hù)檢修，延長(zhǎng)燈具的使用壽命。

診斷及故障報(bào)警功能：能自動(dòng)檢查負(fù)載狀態(tài)，檢查壞燈、少燈，保護(hù)裝置狀態(tài)，故障自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)切斷電路；MCB跳閘報(bào)警等.圖像處理功能，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜探測(cè)、圖形操作等。2．調(diào)光模塊

用于對(duì)燈具進(jìn)行調(diào)光或開(kāi)關(guān)控制，能記憶多個(gè)預(yù)設(shè)置燈光場(chǎng)景，不因停電而被破壞，調(diào)光模塊按型號(hào)不同其輸入電源有三相、也有單相，輸出回路功率有2安、5安、10安、16安、20安等，輸出回路數(shù)也有1、2、4、6、12等不同組合供用戶選用。有些調(diào)光模塊控制燈具亮度采用了軟啟動(dòng)方式，即漸增漸減方式，這樣的調(diào)節(jié)方式能防止電壓突變對(duì)燈具的沖擊,同時(shí)使人的視覺(jué)十分自然地適應(yīng)亮度的變化，沒(méi)有突然變化的感覺(jué)。有些調(diào)光模塊輸入電源有一個(gè)由微處理機(jī)控制的RMS電壓調(diào)節(jié)技術(shù)，確保輸出電壓穩(wěn)定，不會(huì)對(duì)負(fù)載回路產(chǎn)生過(guò)壓。

3．開(kāi)關(guān)模塊

用繼電器開(kāi)關(guān)輸出的控制模塊。這種模塊主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)照明的智能開(kāi)關(guān)管理，適用于所有對(duì)照明智能化開(kāi)關(guān)管理的場(chǎng)所，如辦公區(qū)域、大型購(gòu)物中心、道路景觀、體育場(chǎng)館、建筑物外墻照明等等。開(kāi)關(guān)模塊具有按序啟動(dòng)功能，避免燈具集中啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流。一些模塊自帶電流檢測(cè)功能，可檢測(cè)照明輸出回路實(shí)時(shí)電流值并可真實(shí)記錄燈具的運(yùn)行時(shí)間。

4．場(chǎng)景切換控制面板

由各照明回路不同的亮暗搭配組成的某種燈光效果，稱之為場(chǎng)景。使用者可以通過(guò)選擇面板上不同的按鍵來(lái)切換不同的場(chǎng)景。

5．智能傳感器

智能傳感器有較多種類,其傳感原理基本利用了紅外線、超聲波、光敏元件、聲音等或上述物理量的組合，用于識(shí)別有無(wú)人進(jìn)入房間、照度動(dòng)態(tài)檢測(cè)、遙控接收等。

6．時(shí)鐘管理器

時(shí)鐘管理器用于提供一定時(shí)間內(nèi)（周、月、年）內(nèi)各種復(fù)雜的照明控制事件和任務(wù)的動(dòng)作定時(shí)。它可通過(guò)按鍵設(shè)置，改變各種控制參數(shù)。

7．液晶顯示觸摸屏

液晶顯示觸摸屏，可圖文同時(shí)顯示，可根據(jù)用戶需要產(chǎn)生模擬各種控制要求和調(diào)光區(qū)域燈位亮暗的圖像，用以在屏幕上實(shí)現(xiàn)形象直觀的多功能面板控制。這種面板既可用于就地控制，也可用作多個(gè)控制區(qū)域的監(jiān)控。

8．手持式編程器

手持式編程器，管理人員只要將手持編程器插頭插入編程插口即能與Dynet網(wǎng)絡(luò)連接，便可對(duì)樓宇的任何一個(gè)樓層、任何一個(gè)調(diào)光區(qū)域的燈光場(chǎng)景進(jìn)行預(yù)設(shè)置、修改或讀取并顯示各調(diào)光回路現(xiàn)行預(yù)置值。

三、智能照明與常規(guī)照明系統(tǒng)的區(qū)別

1.線路系統(tǒng)區(qū)別 1.1單控電路系統(tǒng)的區(qū)別

傳統(tǒng)照明單控電路特點(diǎn)：a.控制開(kāi)關(guān)直接接在負(fù)載回路中；b.當(dāng)負(fù)載較大時(shí)，需相應(yīng)增大控制開(kāi)關(guān)的容量；c.當(dāng)開(kāi)關(guān)離負(fù)載較遠(yuǎn)時(shí)，大截面電纜用量增加；d.只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)功能。

總線式智能照明系統(tǒng)單控電路特點(diǎn)：a.負(fù)載回路連接到輸出單元的輸出端，控制開(kāi)關(guān)用總線與輸出單元相連。負(fù)載容量較大時(shí)僅考慮加大輸出單元容量，控制開(kāi)關(guān)不受影響；b.開(kāi)關(guān)距離較遠(yuǎn)時(shí)，只須加長(zhǎng)控制總線的長(zhǎng)度，節(jié)省大截面電纜用量；c.可通過(guò)軟件設(shè)置多種功能（開(kāi)/關(guān)、調(diào)光、定時(shí)等）。

1.2雙控電路系統(tǒng)區(qū)別

傳統(tǒng)照明雙控電路特點(diǎn)：a.實(shí)現(xiàn)雙控時(shí)用兩個(gè)單刀雙置開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)之間連接照明電纜；b.進(jìn)行多點(diǎn)控制時(shí)開(kāi)關(guān)之間的電纜連線增多，使線路安裝變得非常復(fù)雜，工程施工難度增大。

總線式智能照明系統(tǒng)雙控電路特點(diǎn)：a.實(shí)現(xiàn)雙控時(shí)只需簡(jiǎn)單地在控制總線上并聯(lián)上一個(gè)開(kāi)關(guān)；b.進(jìn)行多點(diǎn)控制時(shí)，依次并聯(lián)多個(gè)開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)之間僅用一條總線連接，線路安裝簡(jiǎn)單、省事?？刂葡到y(tǒng)區(qū)別 2.1控制方式區(qū)別

a.傳統(tǒng)控制采用手動(dòng)開(kāi)關(guān)，必須一路一路地開(kāi)或關(guān)；b.智能照明控制采用低壓2次小信號(hào)控制，控制功能強(qiáng)、方式多、范圍廣、自動(dòng)化程度高，而且安全，通過(guò)實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的預(yù)設(shè)置和記憶功能，操作時(shí)只須按一下控制面板上某一個(gè)鍵即可啟動(dòng)一個(gè)燈光場(chǎng)景，各照明回路隨即自動(dòng)變換到相應(yīng)的狀態(tài)。上述功能也可以通過(guò)其他界面如遙控器等實(shí)現(xiàn)。

2.2照明方式區(qū)別

a.傳統(tǒng)控制方式單一，只有開(kāi)和關(guān)；b.智能照明控制系統(tǒng)可以采用“調(diào)光模塊”，通過(guò)光源的調(diào)光在不同使用場(chǎng)合產(chǎn)生不同燈光效果，營(yíng)造出不同的舒適氛圍。

2.3管理方式區(qū)別 a.傳統(tǒng)控制對(duì)照明的管理是人為化的管理；b.智能控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，通過(guò)分布式網(wǎng)絡(luò)，只需一臺(tái)計(jì)算機(jī)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)整幢大樓的管理。

四、智能照明控制系統(tǒng)與BAS比較

照明控制系統(tǒng)在建筑物的自動(dòng)化系統(tǒng)BAS中是一個(gè)子系統(tǒng)，照明控制系統(tǒng)與BAS系統(tǒng)之間應(yīng)如何相連呢？有些綜合控制系統(tǒng)把空調(diào)、保安、照明等設(shè)備都包含在一起進(jìn)行控制，不再設(shè)置專業(yè)的照明控制系統(tǒng)，盡管這種控制系統(tǒng)可對(duì)照明燈實(shí)現(xiàn)定時(shí)開(kāi)關(guān)，對(duì)各個(gè)區(qū)域進(jìn)行調(diào)控。但這種控制方式有它的局限性，它的控制器模塊性能、功能都比較簡(jiǎn)單，輸出功率小、回路少，燈路以開(kāi)關(guān)控制為主，即使有調(diào)光其調(diào)光功能和技術(shù)上都很簡(jiǎn)單，照明燈調(diào)光后的場(chǎng)景效果不如專業(yè)的照明控制系統(tǒng)優(yōu)良，而且這種綜合控制的系統(tǒng)往往以中央監(jiān)控為主，缺乏現(xiàn)場(chǎng)調(diào)控手段，這會(huì)對(duì)操作使用帶來(lái)許多不便之處，另外一個(gè)問(wèn)題是所有系統(tǒng)的信息都在一條單一控制總線上傳輸，造成各控制器之間的干擾也會(huì)較多，影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

五、照明的節(jié)能空間

照明的節(jié)能空間，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.出入口、走道、樓道、衛(wèi)生間等公共場(chǎng)所，傳統(tǒng)照明為長(zhǎng)明燈。

2.傳統(tǒng)照明，燈或者處于全開(kāi)狀態(tài)，或者為關(guān)閉狀態(tài)，而不是按照使用功能的不同、天然光亮的不同，使燈發(fā)出明暗程度不同的光通量。

3.進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，由于需要考慮維護(hù)系數(shù)，使得初始照度高于照度標(biāo)準(zhǔn)要求的30%左右,造成不必要的能源浪費(fèi)。

4.大開(kāi)間活動(dòng)場(chǎng)所，由于活動(dòng)規(guī)模不同、活動(dòng)內(nèi)容不同，需要不同的照明范圍、照度要求，但傳統(tǒng)照明僅依賴人為管理，造成較多的不必要的照明。

5.傳統(tǒng)照明，尤其是靠近電源點(diǎn)、經(jīng)常在夜晚工作的照明，經(jīng)常工作于電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，尤其是電網(wǎng)電壓增加時(shí)，產(chǎn)生額外的耗電。下圖為高壓鈉燈電壓-功率曲線。

具體到不同照明載體，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的手段分別敘述如下： 1.走廊、門(mén)廳等公共場(chǎng)所的照明控制

1.1 公共建筑如學(xué)校、辦公樓、賓館、商場(chǎng)、體育場(chǎng)館、影劇院、候機(jī)廳、候車(chē)廳及工業(yè)建筑的走廊、樓梯間、門(mén)廳等公共場(chǎng)所的照明宜采用集中控制并按建筑使用條件和天然采光狀況采取分區(qū)、分組控制措施。

1.2 住宅建筑等的樓梯間、走道的照明宜采用節(jié)能自熄開(kāi)關(guān)。節(jié)能自熄開(kāi)關(guān)宜采用紅外移動(dòng)探測(cè)加光控開(kāi)關(guān)。

1.3 旅館的門(mén)廳、電梯大堂和客房層走廊等場(chǎng)所采用夜間定時(shí)降低照度的自動(dòng)調(diào)光裝置。1.4醫(yī)院病房走道夜間應(yīng)采取能關(guān)掉部分燈具或降低照度的控制措施。

2.會(huì)展中心、博物館、美術(shù)館等功能性要求較高的場(chǎng)所，適應(yīng)不同種類、不同規(guī)模會(huì)展活動(dòng)，照度要求不同，活動(dòng)空間不同，應(yīng)采用智能照明分區(qū)域多場(chǎng)景集中控制，使照明與環(huán)境照明要求相協(xié)調(diào)。

3.傳統(tǒng)車(chē)庫(kù)照明系統(tǒng)長(zhǎng)期開(kāi)啟，浪費(fèi)電力，也縮短了照明燈的使用壽命。通過(guò)對(duì)進(jìn)出口人、車(chē)檢測(cè)，行車(chē)線路判斷，開(kāi)啟沿途車(chē)道及對(duì)應(yīng)車(chē)位燈光，人行路線燈光，可以有效節(jié)約車(chē)庫(kù)照明用電

4.大開(kāi)間辦公室、圖書(shū)館、廠房等宜采用智能照明控制系統(tǒng)，設(shè)置適當(dāng)?shù)膭?dòng)靜探測(cè)器，在有自然采光區(qū)域宜采用恒照度控制，靠近外窗的燈具隨自然光線的變化自動(dòng)開(kāi)閉該區(qū)域內(nèi)的燈具保證室內(nèi)照明的均勻和穩(wěn)定。

5.體育場(chǎng)館比賽場(chǎng)地賽事項(xiàng)目類型不同，照度要求不同；賽事規(guī)模、觀眾人數(shù)不同，照明區(qū)域不同。應(yīng)采用智能照明分區(qū)域多場(chǎng)景集中控制，與照明要求協(xié)調(diào)。

6.候機(jī)廳、候車(chē)廳、港口等大空間場(chǎng)所應(yīng)采用集中控制并按天然采光狀況及具體需要采取調(diào)光或降低照度的控制措施。

7.影劇院、多功能廳、報(bào)告廳、會(huì)議室及展示廳等，由于其場(chǎng)景不同，照度需求不同，宜采用調(diào)光控制。

8.道路照明控制

8.1道路照明應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)的地理位置和季節(jié)變化合理確定開(kāi)關(guān)燈時(shí)間, 并應(yīng)根據(jù)天空亮度變化進(jìn)行必要修正。宜采用光控和經(jīng)緯時(shí)控相結(jié)合的智能控制方式，有條件時(shí)采用集中遙控系統(tǒng)。

8.2道路照明采用雙光源時(shí)在“半夜”應(yīng)能關(guān)閉一個(gè)光源，采用單光源時(shí)宜采用恒功率及功率轉(zhuǎn)換控制在“半夜”能轉(zhuǎn)換至半功率率運(yùn)行。

9.景觀照明的控制

9.1設(shè)置平日、周日、一般節(jié)日、重大節(jié)日?qǐng)鼍翱刂颇Ｊ剑?.2定時(shí)開(kāi)關(guān)燈。

六、智能照明控制方式

智能照明控制手段多樣，分述如下。1．定時(shí)控制

通過(guò)時(shí)鐘管理器、定時(shí)器等電氣元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)各區(qū)域內(nèi)用于正常工作狀態(tài)的照明燈具時(shí)間上的不同控制。定時(shí)控制有兩種，一種是相對(duì)時(shí)間間隔來(lái)控制，一種是根據(jù)天文時(shí)間控制。

2．開(kāi)關(guān)控制

由控制中心自動(dòng)或就地控制面板對(duì)燈光進(jìn)行啟閉控制。

3、調(diào)光控制

由控制中心自動(dòng)或就地控制面板對(duì)燈光進(jìn)行調(diào)光控制。4.照明亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)控制

利用照度動(dòng)態(tài)檢測(cè)器等電氣元件，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制或調(diào)光控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明燈具的自動(dòng)控制，使該區(qū)域內(nèi)的照度不會(huì)隨日照等外界因素的變化而改變，將照度自動(dòng)調(diào)整到最適宜的水平。（人工照度=照度標(biāo)準(zhǔn)-天然照度）

5．場(chǎng)景控制

通過(guò)每個(gè)調(diào)光模塊和控制面板等電氣元件，對(duì)各區(qū)域內(nèi)正常工作狀態(tài)的照明區(qū)域的場(chǎng)景切換控制。6．動(dòng)靜探測(cè)控制

通過(guò)每個(gè)調(diào)光模塊和動(dòng)靜探測(cè)器等電氣元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)各區(qū)域內(nèi)正常工作狀態(tài)的照明燈具的自動(dòng)開(kāi)關(guān)控制。

7．手動(dòng)遙控器控制 在正常狀態(tài)下通過(guò)紅外線遙控器，實(shí)現(xiàn)對(duì)各區(qū)域內(nèi)照明燈具的手動(dòng)控制和區(qū)域場(chǎng)景控制。8.自然光源利用控制

調(diào)節(jié)有控光功能的建筑設(shè)備(如百頁(yè)窗簾)來(lái)調(diào)節(jié)控制天然光，還可以和燈光系統(tǒng)連動(dòng)。當(dāng)天氣發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)，無(wú)論在什么場(chǎng)所或天氣如何變化，系統(tǒng)均能保證室內(nèi)的照度維持在預(yù)先設(shè)定的水平。

9.應(yīng)急照明控制

智能照明控制系統(tǒng)對(duì)特殊區(qū)域內(nèi)的應(yīng)急照明實(shí)現(xiàn)控制，使得在正常狀態(tài)時(shí)按一般工作照明燈具進(jìn)行控制，應(yīng)急狀態(tài)時(shí)自動(dòng)解除應(yīng)急照明燈具智能控制，按照應(yīng)急照明工作模式運(yùn)行。

七、調(diào)光原理及光源選擇

各類光源的調(diào)光方式大致有以下幾類。

1、脈沖寬度調(diào)制（PWM）調(diào)光法

2、這種調(diào)光控制法是利用調(diào)節(jié)高頻逆變器中功率開(kāi)關(guān)管的脈沖占空比，從而實(shí)現(xiàn)燈輸出功率的調(diào)節(jié)，工作頻率一般在20-150kHz。

2、改變半橋逆變器供電電壓調(diào)光法

利用改變半橋逆變器供電電壓的方法實(shí)現(xiàn)調(diào)光。

3、脈沖調(diào)頻調(diào)光法

脈沖調(diào)頻調(diào)光法（PFM）也是常用的調(diào)光方法。如果高頻交流電子鎮(zhèn)流器的開(kāi)關(guān)工作頻率增加，則鎮(zhèn)流電感的阻抗增加，這樣流過(guò)鎮(zhèn)流電感的電流就會(huì)下降，導(dǎo)致流過(guò)燈負(fù)載的電流下降，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)光。開(kāi)關(guān)頻率降低是在負(fù)荷電流增加的方向；開(kāi)關(guān)頻率升高是朝負(fù)荷電流減小的方向。

4、脈沖調(diào)相調(diào)光法

利用調(diào)節(jié)半橋逆變器中兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通相位的方法來(lái)調(diào)節(jié)熒光燈輸出功率，從而達(dá)到調(diào)光的目的。

5、可控硅相控調(diào)光法 可控硅相控（斬波法）調(diào)光。

不同光源，性能不同，發(fā)光原理不同，需要采用不同的調(diào)光方案。

高壓鈉燈、金鹵燈調(diào)光：調(diào)光類型常用脈寬調(diào)制、變頻調(diào)節(jié)；工作頻率20-100kHz，電子鎮(zhèn)流器與燈最大距離：15米；調(diào)光范圍：高壓鈉燈一般為輸出功率50%~100%（光通量約30%~100%）。金屬鹵化物燈輸出功率60%~100%（光通量約45%~100%）。調(diào)光HID燈電子鎮(zhèn)流器，在燈啟動(dòng)3~5分鐘內(nèi)，必須滿功率工作，否則會(huì)出現(xiàn)燈管早期發(fā)黑現(xiàn)象，影響燈的使用壽命。調(diào)光HID燈電子鎮(zhèn)流器在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意，在燈啟動(dòng)時(shí)，不論是什么狀態(tài)，電子鎮(zhèn)流器在3~5分鐘內(nèi)應(yīng)自動(dòng)工作在滿功率輸出。

日光燈、節(jié)能燈調(diào)光：常用脈沖寬度調(diào)制（PWM）調(diào)光法，改變半橋逆變器供電電壓調(diào)光法，脈沖調(diào)頻調(diào)光法，脈沖調(diào)相調(diào)光法。白熾燈、鹵素?zé)簦ㄊ簦┱{(diào)光：常用可控硅相控調(diào)光法。LED調(diào)光：線性調(diào)光、PWM調(diào)光、可控硅相控調(diào)光、三基色調(diào)光。調(diào)光信號(hào)按控制接口控制信號(hào)性質(zhì)可分成三種：

1.1-10V模擬量接口。1-10V接口的控制信號(hào)是直流模擬量，信號(hào)極性有正負(fù)之分，按線性規(guī)則調(diào)節(jié)燈的亮度，調(diào)光時(shí)一旦當(dāng)控制信號(hào)觸發(fā)，鎮(zhèn)流器啟動(dòng)光源，首先被激勵(lì)點(diǎn)燃到全亮，然后再按控制量要求調(diào)節(jié)到相應(yīng)亮度，按IEC929標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)鎮(zhèn)流器的最大工作電流為1mA。

2.數(shù)字信號(hào)接口（DSI）。DSI接口（Digital Signal interface）鎮(zhèn)流器的控制信號(hào)是用數(shù)字信號(hào)曼徹斯特編碼（Manchester Code），信號(hào)沒(méi)有極性要求，信號(hào)在控制線上傳輸和同步方式比較可靠，調(diào)光按指數(shù)函數(shù)方式調(diào)光，這種鎮(zhèn)流器被觸發(fā)啟動(dòng)后，熒光燈亮度可以從0開(kāi)始調(diào)整到控制信號(hào)所指定的亮度，這對(duì)劇場(chǎng)類熒光燈調(diào)光應(yīng)用十分適合，另外DSI還可以通過(guò)信號(hào)命令，在電子鎮(zhèn)流器內(nèi)部對(duì)進(jìn)入鎮(zhèn)流器的220V主電源進(jìn)行開(kāi)關(guān)切換控制，當(dāng)熒光燈被關(guān)閉熄滅后，鎮(zhèn)流器可自動(dòng)切斷220V主電源以節(jié)省能源消耗。還可省掉調(diào)光器經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)控制的主電源線連接，而直接與220V主電源線連接，也可節(jié)省系統(tǒng)成本。

3.數(shù)字可尋址燈光接口（DALI）。DALI數(shù)字式可尋址燈光接口（Digital Addressable Lighting Interface）鎮(zhèn)流器，是當(dāng)前最新型的可調(diào)光熒光燈鎮(zhèn)流器，1999年P(guān)hilips，ORSAM，Tridonic等公司共同制訂了DALI的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，納入IEC929，保證不同的制造廠生產(chǎn)的DALI設(shè)備能全部兼容。DALI是一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，通過(guò)熒光燈調(diào)光控制器（作為Master）可對(duì)每個(gè)鎮(zhèn)流器（作為Slave）分別尋址，這意味調(diào)光控制器可對(duì)連在同一條控制線上的每個(gè)熒光燈的亮度分別進(jìn)行調(diào)光，一個(gè)單段DALI數(shù)據(jù)控制線上可對(duì)64個(gè)鎮(zhèn)流器分別編址，每個(gè)鎮(zhèn)流器內(nèi)可設(shè)置16個(gè)燈光場(chǎng)景，同一個(gè)鎮(zhèn)流器還可以編在一組或在多個(gè)組，最大編數(shù)組為16，于是一個(gè)DALI系統(tǒng)可控制多達(dá)1000個(gè)鎮(zhèn)流器。

智能照明系統(tǒng)選擇光源時(shí)，除了需要注意選擇高光效的光源，還需要注意光源的以下特性： 1.光源的啟燃與再啟燃時(shí)間

電光源的啟燃時(shí)間是指光源接通電源到光源達(dá)到額定光通量輸出所需的時(shí)間。熱輻射光源、半導(dǎo)體發(fā)光光源與氣體放電光源有差異。電光源的再啟燃時(shí)間是指正常工作著的光源熄滅后再將其點(diǎn)燃所需要的時(shí)間。

2.電壓降低或上升對(duì)壽命的影響。3.開(kāi)關(guān)次數(shù)對(duì)壽命的影響。4.光源的可調(diào)光幅度。

5.電流與光效的關(guān)系。如，LED芯片電流下降時(shí)，光效升高。LED燈具對(duì)電壓變化敏感性不大。6.光源的配件，如日光燈需配可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，同時(shí)注意調(diào)光接口類型。綜合以上幾個(gè)方面，我們可以將不同的光源及配件組合，分類為：可調(diào)光光源、宜調(diào)光光源、不宜調(diào)光光源、不可調(diào)光光源、宜控光源、不宜控光源。

八、智能照明控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

智能照明控制系統(tǒng)的信號(hào)傳輸方式，有光纖傳輸、雙絞線傳輸、低壓電力載波傳輸、無(wú)線射頻傳輸、GPRS傳輸。建筑內(nèi)智能照明信號(hào)傳輸常用雙絞線，并以RS485通信端口連接形成總線，這是一種比較成熟可靠、成本比較低廉的傳輸方式。

RS485總線制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有總線型、樹(shù)型、星型，不應(yīng)出現(xiàn)環(huán)型?？偩€（控制回路）電壓一般為DC24V。

如上圖，是某品牌產(chǎn)品的系統(tǒng)框圖。網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)子網(wǎng)組成，每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)最多有64個(gè)功能單元，控制回路數(shù)最多為255個(gè)。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸距離最多為1000m。超過(guò)任何條件，都需要通過(guò)增設(shè)網(wǎng)橋的方式增加子網(wǎng)。

網(wǎng)橋具有物理連接隔離與信息過(guò)濾功能，使得系統(tǒng)各部分之間不會(huì)相互影響。

連接各元器件的系統(tǒng)總線，一般采用非屏蔽5類4對(duì)對(duì)絞線。計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中的雙絞線可分為非屏蔽雙絞線(UTP)和屏蔽雙絞線(STP)兩大類：STP外面由一層金屬材料包裹，以減小輻射，防止信息被竊聽(tīng)，同時(shí)具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，但價(jià)格較高，安裝也比較復(fù)雜;UTP無(wú)金屬屏蔽材料，只有一層絕緣膠皮包裹，價(jià)格相對(duì)便宜，組網(wǎng)靈活。除某些特殊場(chǎng)合(如受電磁輻射嚴(yán)重、對(duì)傳輸質(zhì)量要求較高等)在布線中使用STP外，一般情況下我們都采用UTP。現(xiàn)在使用的UTP可分為3類、4類、五類和超五類四種。其中：3類UTP適應(yīng)了以太網(wǎng)(10Mbps)對(duì)傳輸介質(zhì)的要求，是早期網(wǎng)絡(luò)中重要的傳輸介質(zhì);4類UTP因標(biāo)準(zhǔn)的推出比3類晚，而傳輸性能與3類UTP相比并沒(méi)有提高多少，所以一般較少使用;五類UTP因價(jià)廉質(zhì)優(yōu)而成為快速以太網(wǎng)(100Mbps)的首選介質(zhì)。

各個(gè)不同品牌產(chǎn)品組網(wǎng)結(jié)構(gòu)大體相同。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要注意其開(kāi)放性和互連性，即是否有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的接口，這樣不同廠商的產(chǎn)品可以互連，具有互操作性。

下圖為工程案例，分別為照明控制系統(tǒng)圖及照明平面圖。

九、智能照明控制系統(tǒng)設(shè)置注意事項(xiàng)

1． 網(wǎng)絡(luò)考慮一定的擴(kuò)展余量（包括子網(wǎng)的系統(tǒng)元件擴(kuò)展和網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展）。

2． 足夠的弱電工作電源，注意系統(tǒng)電源數(shù)量或總線電源容量及一些帶電源模塊產(chǎn)品的容量和數(shù)量限制。

3． 最少一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘。

4． 總線布線時(shí)不宜與強(qiáng)電電線（電纜）共用同一線槽或管。5． 按照產(chǎn)品說(shuō)明要求在每個(gè)網(wǎng)段設(shè)置終端器。6． 每個(gè)網(wǎng)段單元的數(shù)量不超過(guò)產(chǎn)品限制。7． 每個(gè)網(wǎng)段控制回路的數(shù)量不超過(guò)產(chǎn)品限制。8． 系統(tǒng)總線的總長(zhǎng)度不超過(guò)產(chǎn)品限制。9． 避免不必要的輸入模塊重復(fù)設(shè)置。

10． 對(duì)于大面積的燈光照明，帶控制單元的配電箱盡量分散安裝且靠近燈具，以節(jié)省強(qiáng)電電纜。11． 動(dòng)靜探頭、亮度傳感器避免安裝在灰塵環(huán)境。

12． 各配電箱、系統(tǒng)元器件注意避免安裝在潮濕環(huán)境，必要時(shí)采取相應(yīng)的防水、防塵措施。

十、智能照明控制系統(tǒng)驗(yàn)收事項(xiàng)

驗(yàn)收時(shí)需要按照以下順序逐項(xiàng)檢查：

1.控制柜安裝固定和主供電電源的布設(shè)是否符合設(shè)計(jì)要求。

2.對(duì)應(yīng)各負(fù)載回路，檢查回路號(hào)、回路功率、燈具類型、燈具數(shù)量、回路具體位置。3.檢測(cè)回路是否正常，是否存在開(kāi)路、短路，工作電流是否正常。4.信號(hào)線的安裝檢測(cè) 5.負(fù)載線接模塊輸出檢測(cè) 6.系統(tǒng)通電安全檢測(cè) 7.通電系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試 8.用戶場(chǎng)景、控制要求檢測(cè)

第三篇：畢業(yè)論文---智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目 錄

摘 要...........................................................2 第一章 概述.....................................................3 1.1交通燈的發(fā)展及現(xiàn)狀...........................................3 1.2 單片機(jī)說(shuō)明.................................................3 第二章 智能交通燈的設(shè)計(jì)原理.....................................6 2.1 智能交通燈的設(shè)計(jì)框圖........................................6 2.2智能交通燈的設(shè)計(jì)方案及改進(jìn)措施...............................6 第三章 智能交通燈電路設(shè)計(jì).......................................6 3.1控制器的系統(tǒng)框圖.............................................7 3.2智能交通燈控制系統(tǒng)電路圖.....................錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.3工作原理....................................................8 第四章 智能交通燈軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)..................................14 4.1 智能交通燈的軟件設(shè)計(jì)流程圖.................................14 4.2 程序源代碼.................................................14 第五章 智能交通燈方案的仿真....................................14 小結(jié)...........................................................18 致謝詞.........................................................18 參考文獻(xiàn).......................................................18 附 錄..........................................................21 附錄A：智能交通燈控制程序：....................................21

摘 要

本文介紹的是一個(gè)基于PROTEUS的智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，系統(tǒng)根據(jù)交通十字路口雙車(chē)道車(chē)流量的情況控制交通信號(hào)燈按特定的規(guī)律變化。

本文首先對(duì)智能交通燈的研究意義和智能交通燈的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，指出了現(xiàn)狀交通燈存在的缺點(diǎn)，并提出了改進(jìn)方法。智能交通燈控制系統(tǒng)通常要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和在緊急情況下能夠手動(dòng)切換信號(hào)燈讓特殊車(chē)輛優(yōu)先通行。本文還對(duì)AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和重要引腳功能進(jìn)行了介紹，同時(shí)對(duì)智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。最后利用PROTEUS軟件，通過(guò)其平臺(tái)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明系統(tǒng)工作性能良好。

關(guān) 鍵 詞：PROTEUS、AT89C51單片機(jī)、智能交通燈；

第一章 概述

1.1交通燈的發(fā)展及現(xiàn)狀

中國(guó)車(chē)輛數(shù)量不斷增加，交通管制的工作量越來(lái)越大，利用計(jì)算機(jī)代替人進(jìn)行高效交通管理是必然的發(fā)展趨勢(shì)，而讓計(jì)算機(jī)控制的交通燈擁有類似人類的感知智能，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，比如通過(guò)攝像機(jī)讓交通燈控制系統(tǒng)獲得視覺(jué)感知功能，就可以代替人類的眼睛，使系統(tǒng)根據(jù)所“看到”交通情況自適應(yīng)改變管制策略，提高了交通管理的自動(dòng)化水平，使得交通更高效、更順暢。

目前設(shè)計(jì)交通燈的方案有很多，有應(yīng)用CPLD設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制器方法;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。目前，國(guó)內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路門(mén)，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈。加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來(lái)控制行車(chē)。對(duì)于一般情況下的安全行車(chē)，車(chē)輛分流尚能發(fā)揮作用，但根據(jù)實(shí)際行車(chē)過(guò)程中出現(xiàn)的情況，還存在以下缺點(diǎn)：1．兩車(chē)道的車(chē)輛輪流放行時(shí)間相同且固定，在十字路口，經(jīng)常一個(gè)車(chē)道為主干道，車(chē)輛較多，放行時(shí)間應(yīng)該長(zhǎng)些；另一車(chē)道為副干道，車(chē)輛較少，放行時(shí)間應(yīng)該短些。2．沒(méi)有考慮緊急車(chē)通過(guò)時(shí)，兩車(chē)道應(yīng)采取的措施，臂如，消防車(chē)執(zhí)行緊急任務(wù)通過(guò)時(shí)，兩車(chē)道的車(chē)都應(yīng)停止，讓緊急車(chē)通過(guò)。

1.2 單片機(jī)說(shuō)明

按照單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展與系統(tǒng)配置狀況，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可分為最小系統(tǒng)、最小功耗系統(tǒng)及典型系統(tǒng)等。AT89C51單片機(jī)是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)，具有豐富的內(nèi)部資源：4kB閃存、128BRAM、32根I/O口線、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、5個(gè)向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)、2個(gè)全雙工的串行口，具有4.25～5.50V的電壓工作范圍和0～24MHz工作頻率，使用AT89C51單片機(jī)時(shí)無(wú)須外擴(kuò)存儲(chǔ)器。因此，本流水燈實(shí)際上就是一個(gè)帶有八個(gè)發(fā)光二極管的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，即為由發(fā)光二極管、晶振、復(fù)位、電源等電路和必要的軟件組成的單個(gè)單片機(jī)。

1.2.1 AT89C51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)

AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的單片機(jī)芯片，它采用靜態(tài)CMOS 工藝制造8位微處理器，最高工作頻率位24MHZ。AT89C5外形及引腳排列如圖1所示：

圖1

1.2.2管腳說(shuō)明

RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。

P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。

P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸 入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。

P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。

P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。

ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。

PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。

EA/VPP：當(dāng)EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。

XTAL1和XTAL2：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。

第二章 智能交通燈的設(shè)計(jì)原理

2.1 智能交通燈的設(shè)計(jì)框圖

2.2智能交通燈的設(shè)計(jì)方案及改進(jìn)措施

交通燈系統(tǒng)由四部分組成：車(chē)檢測(cè)電路，信號(hào)燈電路，時(shí)間顯示電路，緊急轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。

針對(duì)道路交通擁擠，交叉路口經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況利用單片機(jī)控制技術(shù)提出了軟件和硬件設(shè)計(jì)方案及兩點(diǎn)改進(jìn)措施。

1、根據(jù)各道路路口車(chē)流量的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)通行時(shí)間。

2、考慮特殊車(chē)輛通行情況，設(shè)計(jì)緊急切換開(kāi)關(guān)。

AT89S51單片機(jī)有2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。

第三章 智能交通燈電路設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求,可畫(huà)出該控制器的原理框圖, 為確保十字路口的交通安全，往往都采用交通燈自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)控制交通信號(hào)。其中紅燈（R）亮，表示禁止通行；黃燈（Y）亮表示暫停；綠燈（G）亮表示允許通行。

3.1控制器的系統(tǒng)框圖如圖3所示

圖3

3.2智能交通燈控制系統(tǒng)電路圖 智能交通燈電路圖如圖4所示：

圖4

交通燈系統(tǒng)由四部分組成：車(chē)檢測(cè)電路，信號(hào)燈電路，時(shí)間顯示電路，緊急轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。

3.3工作原理

綠燈的放行時(shí)間與車(chē)輛通過(guò)數(shù)量不成正比。比如說(shuō)20秒內(nèi)每車(chē)道可以通過(guò)20輛車(chē)，40秒內(nèi)每車(chē)道卻可以通過(guò)45輛車(chē)。因?yàn)檫@有一個(gè)起步的問(wèn)題，還有一個(gè)黃燈等待問(wèn)題。也就是說(shuō)，綠燈放行時(shí)間越長(zhǎng)，單位時(shí)間通過(guò)車(chē)輛的數(shù)量就越多。我們來(lái)計(jì)算一下，每車(chē)道通行20秒內(nèi)可以通過(guò)20輛車(chē)，一個(gè)紅綠燈循環(huán)是40秒(單交叉路口)，加上每次狀態(tài)轉(zhuǎn)換的黃燈5秒（一個(gè)循環(huán)要兩次轉(zhuǎn)換），即一個(gè)紅綠黃燈循環(huán)要50秒，即50秒內(nèi)通行的車(chē)輛為40輛。通過(guò)一輛車(chē)的平均時(shí)間是1.25秒。如果每次車(chē)輛通行的時(shí)間改為40秒，40秒內(nèi)每車(chē)道可以通過(guò)45輛，一個(gè)紅綠燈循環(huán)是80秒(單交叉路口)，加上每次狀態(tài)轉(zhuǎn)換的黃燈5秒（一個(gè)循環(huán)要兩次轉(zhuǎn)換），即一個(gè)紅綠黃燈循環(huán)要90秒，即90秒內(nèi)通行的車(chē)輛為90輛。通過(guò)一輛車(chē)的平均時(shí)間只需1秒。顯然在車(chē)輛擁擠的情況下綠燈的通行時(shí)間越長(zhǎng)，單位時(shí)間內(nèi)通行的車(chē)輛越多，可以有效緩解車(chē)輛擁堵問(wèn)題。我設(shè)定了綠燈通行時(shí)間的上限為40秒。在非擁擠時(shí)段綠燈的通行時(shí)間的下限為20秒，當(dāng)交叉路口雙方車(chē)輛較少時(shí)通行時(shí)間設(shè)為20秒，這樣可以大大縮短車(chē)輛在紅燈面前的等待時(shí)間。當(dāng)交叉路口雙方車(chē)輛較多時(shí)通行時(shí)間設(shè)為40秒。3.3.1車(chē)檢測(cè)電路

用來(lái)判斷各方向車(chē)輛狀況,比如：20秒內(nèi)可以通過(guò)的車(chē)輛為20輛，當(dāng)20秒內(nèi)南往北方向車(chē)輛通過(guò)車(chē)輛達(dá)不到20輛時(shí)，判斷該方向?yàn)樯佘?chē)，當(dāng)20秒內(nèi)北往南方向車(chē)輛通過(guò)車(chē)輛也達(dá)不到20輛時(shí)，判斷該方向也為少車(chē)，下一次通行仍為20秒，當(dāng)20秒時(shí)間內(nèi)南往北或北往南任意一個(gè)方向通過(guò)的車(chē)輛達(dá)20輛時(shí)證明該狀態(tài)車(chē)輛較多，下一次該方向綠燈放行時(shí)間改為40秒，當(dāng)40秒內(nèi)通過(guò)的車(chē)輛數(shù)達(dá)45輛時(shí)車(chē)輛判斷為擁擠，下一次綠燈放行時(shí)間改仍為40秒，當(dāng)40秒車(chē)輛上通過(guò)車(chē)輛達(dá)不到45輛時(shí)，判斷為少車(chē)，下次綠燈放行時(shí)間改為20秒，依此類推。綠燈下限時(shí)間為20秒，上限值為40秒，初始時(shí)間為20秒。這樣檢測(cè)，某次可能不準(zhǔn)確，但下次肯定能彌補(bǔ)回來(lái)，累積計(jì)算是很準(zhǔn)確的，這就是人們常說(shuō)的“模糊控制”。因?yàn)槁飞系能?chē)不可能突然增多，塞車(chē)都有一個(gè)累積過(guò)程。這樣控制可以把不斷增多的車(chē)輛一步一步消化，雖然最后由于每個(gè)路口的綠燈放行時(shí)間延長(zhǎng)而使等候的時(shí)間變長(zhǎng)，但比塞車(chē)等候的時(shí)間短得多。本系統(tǒng)的特點(diǎn)是成本低，控制準(zhǔn)確。十字路口車(chē)輛通行順序如圖5所示：

圖5十字路口車(chē)輛通行順序

由于南往北，北往南時(shí)間顯示相同，所以只要一個(gè)方向多車(chē)，下次時(shí)間就要加長(zhǎng)東往西，西往東也一樣，顯示時(shí)間選擇如表1。

表1 顯示時(shí)間選擇

車(chē)輛情況

本次該方向通行時(shí)間 20秒 20秒 20秒 20秒 20秒 20秒 20秒 20秒

下次該方向通行時(shí)間 20秒 40秒 40秒 40秒 20秒 40秒 40秒 40秒

本次該方向通行時(shí)

間 40秒 40秒 40秒 40秒 40秒 40秒 40秒 40秒

本次該方向通行時(shí)間 20秒 40秒 40秒 40秒 20秒 40秒 40秒 40秒 南往北少車(chē)，北往南少車(chē)

南往北少車(chē)，北往南多車(chē)

南往北多車(chē)，北往南少車(chē)

南往北多車(chē)，北往南多車(chē)

東往西少車(chē)，西往東少車(chē)

東往西少車(chē)，西往東多車(chē)

東往西多車(chē)，西往東少車(chē)

東往西多車(chē)，西往東多車(chē)

3.3.2信號(hào)燈電路

信號(hào)燈用來(lái)顯示車(chē)輛通行狀況，下面以一個(gè)十字路口為例，說(shuō)明一個(gè)交通燈的四種狀態(tài)見(jiàn)圖6。每個(gè)路口的信號(hào)的的轉(zhuǎn)換順序?yàn)椋壕G—>黃—>紅 綠燈表示允許通行，黃燈表示禁止通行，但已經(jīng)駛過(guò)安全線的車(chē)輛可以繼續(xù)通行，是綠燈過(guò)渡到紅燈提示燈。紅燈表示禁止通行。綠燈的最短時(shí)間為20秒，最長(zhǎng)時(shí)間為40秒，紅紅最短時(shí)間為25秒，最長(zhǎng)時(shí)間為45秒，黃燈時(shí)間為5秒。

圖6交通信號(hào)燈運(yùn)行狀態(tài)

3.3.3時(shí)間顯示電路

在交通信號(hào)燈的正上方安裝一個(gè)可以顯示綠燈通行時(shí)間，紅燈等待時(shí)間的顯示電路，采用數(shù)碼管顯示電路是一種很好的方法。由于東往西方向和西往東方向顯示的時(shí)間相同，南往北方向和北往南方向顯示的時(shí)間也相同，所以只需要考慮四位數(shù)碼管顯示電路，其中東西方向兩位，南北方向兩位，兩位數(shù)碼管可以時(shí)間的時(shí)間為0-99秒完全可以滿足系統(tǒng)的要求，數(shù)碼管連接方法如圖7所示。

圖7 數(shù)碼管連接方法

下面我們用這種方法顯示交通燈的時(shí)間，南北方向要顯示20秒，東西方向要顯示25秒，那么我們先給P0口送2的共陰極碼即5BH，讓第一位2要顯示的 位碼GND段為低電平，其它三位的控制端都接高電平，那么第一位就顯示2，其它三位不亮。讓其顯示1MS后再給P0口送0的共陰極碼即3FH，讓第二位要顯示0的位碼GND段為低電平，其它三位的控制端都接高電平，那么第二位就顯示0，其它三位不亮。依此類推分別送完第一位2，第二位0，第三位2，第四位5，每一位點(diǎn)亮1MS一個(gè)掃描周期為4MS，一秒時(shí)間就要掃描250次其程序如下： MOV R6,#250;顯掃描次數(shù) LOOP：

MOV P0,#5BH;送2的共陰極碼 CLR P2.0；第一位顯示2 ACALL D1MS;延時(shí)1MS SETB P2.0;滅第一位

MOV P0,#3FH;送0的共陰極碼 CLR P2.1；第二位顯示0 ACALL D1MS;延時(shí)1MS SETB P2.1;滅第二位

MOV P0,#5BH;送2的共陰極碼 CLR P2.2；第三位顯示2 ACALL D1MS;延時(shí)1MS SETB P2.2;滅第三位

MOV P0,#6DH;送5的共陰極碼 CLR P2.3；第四位顯示5 ACALL D1MS;延時(shí)1MS SETB P2.3;滅第四位

DJNZ R7，LOOP；不夠一秒，繼續(xù)掃描 NEXTNUMBER；到一秒顯示下一個(gè)數(shù) D1MS:;1MS延時(shí)程序

STAT1：MOV R4，#2 MOV R3,#250 DJNZ R3,$ DJNZ R4，STAT1 RET

3.3.4緊急轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路

一般情況下交通燈按照車(chē)流量大小合理分配通行時(shí)間，按一定規(guī)律變化，但考慮緊急車(chē)通行車(chē)況，設(shè)計(jì)緊急通行開(kāi)關(guān),下面簡(jiǎn)述單片機(jī)的中斷原理。

1、Mcs—51的中斷源

8051有5個(gè)中斷源，它們是兩個(gè)外中斷INT0（P3.2）和INT1（P3.3）、兩個(gè)片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器溢出中斷TF0和TF1，一個(gè)是片內(nèi)串行口中斷TI或RI，這幾個(gè)中斷源由TCON和SCON兩個(gè)特殊功能寄存器進(jìn)行控制,其中5個(gè)中斷源的程序 11 入口地址如表2所示：

表2 中斷源程序入口 中斷源的服務(wù)程序入口地址 中斷源 外中斷0 定時(shí)/計(jì)數(shù)器0 外中斷1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器0 串行口中斷

2、中斷的處理流程

CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，就立即轉(zhuǎn)入執(zhí)行中斷服務(wù)程序。不同的中斷源、不同的中斷要求可能有不同的中斷處理方法，但它們的處理流程一般都如下所述：

1）現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)：

中斷是在執(zhí)行其它任務(wù)的過(guò)程中轉(zhuǎn)去執(zhí)行臨時(shí)的任務(wù)，為了在執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，回頭執(zhí)行原先的程序時(shí)，知道程序原來(lái)在何處打斷的，各有關(guān)寄存器的內(nèi)容如何，就必須在轉(zhuǎn)入執(zhí)行中斷服務(wù)程序前，將這些內(nèi)容和狀態(tài)進(jìn)行備份——即保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。中斷開(kāi)始前需將有關(guān)寄存器的內(nèi)容壓入堆棧進(jìn)行保存，以便在恢復(fù)原來(lái)程序時(shí)使用。中斷服務(wù)程序完成后，繼續(xù)執(zhí)行原先的程序，就需把保存的現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)容從堆棧中彈出，恢復(fù)積存器和存儲(chǔ)單元的原有內(nèi)容，這就是現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)。如果在執(zhí)行中斷服務(wù)時(shí)不是按上述方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，就會(huì)是程序運(yùn)行紊亂，單片機(jī)不能正常工作。

2）中斷打開(kāi)和中斷關(guān)閉：

在中斷處理進(jìn)行過(guò)程中，可能又有新的中斷請(qǐng)求到來(lái)，這里規(guī)定，現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)的操作是不允許打擾的，否則保護(hù)和恢復(fù)的過(guò)程就可能使數(shù)據(jù)出錯(cuò)，為此在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)的過(guò)程中，必須關(guān)閉總中斷，屏蔽其它所有的中斷，待這個(gè)操作完成后再打開(kāi)總中斷，以便實(shí)現(xiàn)中斷嵌套。

3）中斷服務(wù)程序：

既然有中斷產(chǎn)生，就必然有其具體的需執(zhí)行的任務(wù)，中斷服務(wù)程序就是執(zhí)行中斷處理的具體內(nèi)容，一般以子程序的形式出現(xiàn)，所有的中斷都要轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，進(jìn)行中斷服務(wù)。

4）中斷返回：

入口地址 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H 執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，必然要返回，中斷返回就是被程序運(yùn)行從中斷服務(wù)程序轉(zhuǎn)回到原工作程序上來(lái)。在MCS-51單片機(jī)中，中斷返回是通過(guò)一條專門(mén)的指令實(shí)現(xiàn)的，自然這條指令是中斷服務(wù)程序的最后一條指令。

5）交通燈中的中斷處理流程：（1）現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)：

有特殊車(chē)輛要通過(guò)時(shí)就要進(jìn)行中斷，在中斷之前，先將交通燈中斷前情況保護(hù)好，當(dāng)中斷執(zhí)行后再恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，包括信號(hào)燈和時(shí)間顯示電路。

（2）中斷打開(kāi)和中斷關(guān)閉：

為了使特殊車(chē)輛通行按一下打開(kāi)中斷開(kāi)關(guān)就可以打開(kāi)中斷，關(guān)閉中斷開(kāi)關(guān)就關(guān)閉中斷。

（3）中斷服務(wù)程序：

有中斷產(chǎn)生，就必然有其具體的需執(zhí)行的任務(wù)，中斷服務(wù)程序就是執(zhí)行中斷處理的具體內(nèi)容：即如果南北方向有特殊車(chē)輛要求通過(guò)，南北方向轉(zhuǎn)換為綠燈，東西方向?yàn)榧t燈；如果東西方向有特殊車(chē)輛要求通過(guò)，東西方向轉(zhuǎn)換為綠燈，南北方向?yàn)榧t燈。

（4）中斷返回：

執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，必然要返回，即回交通燈信號(hào)回到中斷前狀態(tài)，顯示時(shí)間也和中斷前一樣。

第四章 智能交通燈軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 智能交通燈的軟件設(shè)計(jì)流程圖

智能交通燈的軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖8所示：

圖8交通燈的軟件設(shè)計(jì)流程圖

4.2 程序源代碼

見(jiàn)附錄

第五章 智能交通燈方案的仿真

PROTEUS嵌入式系統(tǒng)仿真軟件在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)注意到和單片機(jī)各種編譯程序的整合了，如它可以和Keil ,Wave6000等編譯模擬軟件結(jié)合使用。由于Wave6000使用方便，具備強(qiáng)大的軟件仿真和硬件仿真功能。把Proteus和Wave6000結(jié)合起來(lái)調(diào)試硬件就方便多了，這里就是采用“Proteus+Wave6000”的仿真方法，具體步驟如下：

1）首先運(yùn)行PROTEUS VSM 的ISIS，選擇Source→Define Code Generation Tool 菜單項(xiàng)，將出現(xiàn)如圖8所示定義代碼生成工具對(duì)話框。

圖9 定義代碼生成工具對(duì)話框

在Tool下拉列表框中選擇代碼生成工具，在這一示例中，電路中的微處理器為8051系列單片機(jī)，因此選擇ASEM51, 單擊Browse按鈕，選取Wave6000的安裝路徑。單擊OK按鈕，結(jié)束代碼生成工具的定義。

選擇Source→Add/Remove Source File 菜單項(xiàng)，將出現(xiàn)Add/Remove Source Code Files對(duì)話框，如圖10所示：

圖10添加/刪除源文件對(duì)話框

2）在Code Generation Tool 選項(xiàng)區(qū)，單擊下三角按鈕，選擇ASEM51工具 單擊New按鈕，將出現(xiàn)如圖11所示對(duì)話框。

圖11 創(chuàng)建源代碼對(duì)話框

選擇用Wave6000創(chuàng)建好的AA.ASM文件，即完成了文件的創(chuàng)建。就這樣當(dāng)用Wave6000對(duì)AA.ASM 文件進(jìn)行更改時(shí)每一次運(yùn)行PROTEUS VSM 的ISIS對(duì)電路進(jìn)行仿真時(shí)Wave6000都會(huì)對(duì)AA.ASM進(jìn)行編譯，AA.HEX文件也會(huì)隨時(shí)更新。

電路圖繪制完成后, 再添加AT89C51 的應(yīng)用程序。將鼠標(biāo)移至AT89C51 上, 單擊鼠標(biāo)右鍵使之處于選中狀態(tài), 在該器件上單擊左鍵, 打開(kāi)如圖12所示的對(duì)話框。在 Program File 欄添加編譯好的十六進(jìn)制格式的程序文件AA.hex(可以接受3 種格式的文件),給AT89C51輸入晶振頻率，此處默認(rèn)為12MHZ，單擊OK 按鈕完成程序添加工作, 下面就可以進(jìn)行系統(tǒng)仿真了。單擊主界面下方的按鈕開(kāi)始系統(tǒng)仿真。PROTEUS VSM 所進(jìn)行的是一種交互式仿真, 在仿真進(jìn)行中可以對(duì)各控制按鈕、開(kāi)關(guān)等進(jìn)行操作, 系統(tǒng)對(duì)輸入的響應(yīng)會(huì)被真實(shí)的反映出來(lái)如圖13。

圖12 AT89C51添加程序文件

圖13 交通燈仿真界面

小

結(jié)

在畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，我深切地體會(huì)到:實(shí)踐是理論運(yùn)用的最好檢驗(yàn)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們3年所學(xué)知識(shí)的一次綜合性測(cè)試和考驗(yàn)，無(wú)論是在動(dòng)手能力方面還是理論知識(shí)的運(yùn)用能力方面，都使得我有了很大的提高。

經(jīng)過(guò)總結(jié)和分析，我意識(shí)到在設(shè)計(jì)程序之前，對(duì)所用單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個(gè)系統(tǒng)的了解，知道該單片機(jī)內(nèi)有哪些資源；要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的的軟件流程圖；在設(shè)計(jì)程序時(shí)，不能妄想一次就將整個(gè)程序設(shè)計(jì)好，反復(fù)修改、不斷改進(jìn)是程序設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣，一個(gè)程序的完美與否不僅僅是實(shí)現(xiàn)功能，而應(yīng)該讓人一看就能明白你的思路，這樣也為資料的保存和交流提供了方便；在設(shè)計(jì)課程過(guò)程中遇到問(wèn)題是很正常,但我們應(yīng)該將每次遇到的問(wèn)題記錄下來(lái)，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問(wèn)題。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)為我的大學(xué)生活畫(huà)上了圓滿的句號(hào)，為我即將的工作和生活奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

致謝詞

在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我得到了學(xué)校電子實(shí)驗(yàn)室的大力支持，為我提供了各種所需的儀器設(shè)備。感謝學(xué)校為我們安排了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我們的理論知識(shí)和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)更加緊密的結(jié)合了在一起；同時(shí)又拓展了我們的知識(shí)面。同時(shí)十分感激夏老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)和幫助，使我能夠順利的完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我從中受益匪淺，最后再次感謝老師對(duì)我的培養(yǎng)和教育！

參考文獻(xiàn)

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[10] 黃智偉： 《凌陽(yáng)單片機(jī)設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，北京： 北京航空航天大學(xué)出版社，2007年

附 錄

附錄A：智能交通燈控制程序：

ORG 0000H A_BIT EQU 20H;用于存放南北十位數(shù) B_BIT EQU 21H;用于存放南北十位數(shù) C_BIT EQU 22H;用于存放東西十位數(shù) D_BIT EQU 23H;用于存放東西位數(shù)

TEMP1 EQU 24H;用于存放第一二南北狀態(tài)要顯示的時(shí)間 TEMP2 EQU 25H;用于存放第一二東西狀態(tài)要顯示的時(shí)間 TEMP3 EQU 26H;用于存放第三第四南北狀態(tài)要顯示的時(shí)間 TEMP4 EQU 27H;用于存放第三第四南北狀態(tài)要顯示的時(shí)間 LJMP MAIN ORG 0003H;外部中斷0入口 LJMP INT0;跳轉(zhuǎn)到外部0中斷 ORG 0013H;外部中斷1入口 LJMP INT1;跳轉(zhuǎn)到外部1中斷 INT0: MOV A,P1;外部0中斷 PUSH ACC MOV A,P2;中斷保護(hù) PUSH ACC MOV P1,#0FFH;清除先前狀態(tài) MOV P2,#0FFH CLR P1.0 CLR P1.4;南北通行，東西禁止通行 CLR P1.6 CLR P2.3 JNB P3.2 ,$;判斷是否還在中斷狀態(tài) POP ACC MOV P2,A;返回中斷前狀態(tài) POP ACC MOV P1,ACC RETI;中斷返回 INT1:MOV A,P1;外部1中斷 PUSH ACC;中斷保護(hù) MOV A,P2 PUSH ACC MOV P1,#0FFH;清除先前狀態(tài) MOV P2,#0FFH CLR P1.2 CLR P2.1 CLR P1.3;東西通行，南北禁止通行 CLR P1.5 JNB P3.3 ,$;判斷是否還在中斷狀態(tài) POP ACC MOV P2,A;返回中斷前狀態(tài) POP ACC MOV P1,A RETI;中斷返回 MAIN: ORG 0100H;初始情況 MOV P1,#0FFH MOV P2,#0FFH;滅所有燈

MOV TMOD,#55H;計(jì)數(shù)方式方式1 MOV IE,#85H;開(kāi)中斷 MOV TEMP1,#20;MOV TEMP2,#25 MOV TEMP3,#25 MOV TEMP4,#20 STAR: MOV P1,#0FFH MOV P2,#0FFH;滅所有燈 MOV A,24H;將顯示時(shí)間送A CJNE A,#20,T40T;判斷時(shí)間，選初始值

T20T:;南北通行要顯示的時(shí)間為20的計(jì)數(shù)器初始值 CLR TF0;清TF0 CLR TF1;清TF1 MOV TH1 ,#0FFH;送20秒時(shí)的初始值

MOV TL1 ,#0FCH;在些設(shè)計(jì)20秒6輛為多車(chē) MOV TH0 ,#0FFH MOV TL0 ,#0FCH LJMP TEMP20;跳到20秒

T40T:;南北通行要顯示的時(shí)間為40的計(jì)數(shù)器初始值 CLR TF0;清TF0 CLR TF1;清TF1 MOV TH1,#0FFH;送40秒時(shí)的初始值

MOV TL1 ,#0F8H;在些設(shè)計(jì)40秒8輛為多車(chē) MOV TH0 ,#0FFH MOV TL0 ,#0F8H LJMP TEMP40;跳到40秒 TEMP20:;TEMP1=20情況 SETB TR0;開(kāi)始計(jì)數(shù) SETB TR1 CLR P1.2 CLR P2.1;南北通行，東西禁止通行 CLR P1.3 CLR P1.5 MOV TEMP1,#20;南北要顯示的時(shí)間，MOV TEMP2,#25;東西要顯示的時(shí)間 STLOP: ACALL DISPLAY1;調(diào)用顯示

DEC TEMP1;時(shí)間夠一秒顯示時(shí)間減1 DEC TEMP2 MOV A,TEMP1 CJNE A,#0,NEXT;若顯示時(shí)間不為0保持現(xiàn)在狀態(tài) LJMP STAR2;若顯示時(shí)間為 0跳到第二狀態(tài) NEXT: LJMP STLOP STAR2:;狀態(tài)1 SETB P1.2 CLR P1.1;南北黃燈，東西禁止通行 SETB P1.3 CLR P1.4 MOV TEMP1,#05;南北要顯示的時(shí)間，MOV TEMP2,#05;東西要顯示的時(shí)間，STLOP2: ACALL DISPLAY1;調(diào)用顯示

DEC TEMP1;時(shí)間夠一秒顯示時(shí)間減1 DEC TEMP2 MOV A,TEMP1 CJNE A,#0,NEXT2;若顯示時(shí)間不為0保持現(xiàn)在狀態(tài) JB TF1 ,T40;判斷南北是否多車(chē) JB TF0 ,T40;判斷北南是否多車(chē)

MOV TEMP1,#20;少車(chē)下次顯示時(shí)間為20秒 LJMP STAR3;跳到狀態(tài)3 T40: MOV TEMP1,#40;多車(chē)下次顯示時(shí)間為40秒 LJMP STAR3;若顯示時(shí)間為 0跳到第三狀態(tài) NEXT2:LJMP STLOP2 TEMP40:;TEM=40 程序 SETB TR0;開(kāi)始計(jì)數(shù) SETB TR1 CLR P1.2 CLR P2.1;南北通行，東西禁止通行 CLR P1.3 CLR P1.5 MOV TEMP1,#40;南北要顯示的時(shí)間，MOV TEMP2,#45;東西要顯示的時(shí)間 STLOP11: ACALL DISPLAY1;調(diào)用顯示

DEC TEMP1;時(shí)間夠一秒顯示時(shí)間減1 DEC TEMP2 MOV A,TEMP1 CJNE A,#0,NEXT11;若顯示時(shí)間不為0保持現(xiàn)在狀態(tài) LJMP STAR22;若顯示時(shí)間為 0跳到第二狀態(tài) NEXT11: LJMP STLOP11 STAR22:;狀態(tài)1 SETB P1.2 CLR P1.1;南北黃燈，東西禁止通行 SETB P1.3 CLR P1.4 MOV TEMP1,#05;南北要顯示的時(shí)間，MOV TEMP2,#05;東西要顯示的時(shí)間，STLOP22: ACALL DISPLAY1;調(diào)用顯示

DEC TEMP1;時(shí)間夠一秒顯示時(shí)間減1 DEC TEMP2 MOV A,TEMP1 CJNE A,#0,NEXT22;若顯示時(shí)間不為0保持現(xiàn)在狀態(tài) JB TF1 ,T401;判斷是否多車(chē) JB TF0 ,T401 MOV TEMP1,#20;少車(chē)下次顯示時(shí)間為20秒 LJMP STAR3 T401:MOV TEMP1,#40;多車(chē)下次顯示時(shí)間為40秒 LJMP STAR3;若顯示時(shí)間為 0跳到第三狀態(tài) NEXT22:LJMP STLOP22 STAR3: MOV A,26H CJNE A,#25,T40T1;判斷時(shí)間，選初始值

T20T1:;南北通行要顯示的時(shí)間為20的計(jì)數(shù)器初始值 CLR TF0;清溢出位 CLR TF1 MOV TH1 ,#0FFH;給初值 MOV TL1 ,#0FCH MOV TH0 ,#0FFH MOV TL0 ,#0FCH LJMP TEMP320 T40T1:;南北通行要顯示的時(shí)間為40的計(jì)數(shù)器初始值 CLR TF0;CLR TF1 MOV TH1,#0FFH;給初值 MOV TL1 ,#0F8H MOV TH0 ,#0FFH MOV TL0 ,#0F8H LJMP TEMP340 TEMP320:;狀態(tài)三

SETB TR1;南北停止計(jì)數(shù) SETB TR0;東西開(kāi)始計(jì)數(shù)

SETB P1.1;東西通行，南北禁止通行 CLR P1.0 SETB P1.1 CLR P1.0 SETB P1.5 CLR P1.6 SETB P2.1 CLR P2.3 MOV TEMP3,#25;南北要顯示的時(shí)間，MOV TEMP4,#20;東西要顯示的時(shí)間，STLOP33: ACALL DISPLAY;調(diào)用顯示

DEC TEMP3;時(shí)間夠一秒顯示時(shí)間減1 DEC TEMP4 MOV A,TEMP4 CJNE A,#0,NEXT33;若顯示時(shí)間不為0保持現(xiàn)在狀態(tài) LJMP STAR34;若顯示時(shí)間為 0跳到第四狀態(tài) NEXT33:LJMP STLOP33 STAR34:;狀態(tài)四 SETB P2.3 CLR P2.2 SETB P1.6;東西黃燈，南北禁止通行 CLR P1.5 MOV TEMP3,#05;南北要顯示的時(shí)間，MOV TEMP4,#05;東西要顯示的時(shí)間，STLOP34: ACALL DISPLAY;調(diào)用顯示

DEC TEMP3;時(shí)間夠一秒顯示時(shí)間減1 DEC TEMP4 MOV A,TEMP4 CJNE A,#0,NEXT34;若顯示時(shí)間不為0保持現(xiàn)在狀態(tài) JB TF1 ,T402 JB TF0 ,T402 MOV TEMP3,#25 LJMP STAR T402: MOV TEMP3,#45 LJMP STAR NEXT34: LJMP STLOP34 TEMP340 : SETB TR1;南北停止計(jì)數(shù) SETB TR0;東西開(kāi)始計(jì)數(shù)

SETB P1.1;東西通行，南北禁止通行 CLR P1.0 SETB P1.1 CLR P1.0 SETB P1.5 CLR P1.6 SETB P2.1 CLR P2.3 MOV TEMP3,#45;南北要顯示的時(shí)間，MOV TEMP4,#40;東西要顯示的時(shí)間，STLOP43: ACALL DISPLAY;調(diào)用顯示

DEC TEMP3;時(shí)間夠一秒顯示時(shí)間減1 DEC TEMP4 MOV A,TEMP4 CJNE A,#0,NEXT43;若顯示時(shí)間不為0保持現(xiàn)在狀態(tài) LJMP STAR44;若顯示時(shí)間為 0跳到第四狀態(tài) NEXT43:LJMP STLOP43 STAR44:;狀態(tài)四 SETB P2.3 CLR P2.2 SETB P1.6;東西黃燈，南北禁止通行 CLR P1.5 MOV TEMP3,#05;南北要顯示的時(shí)間，MOV TEMP4,#05;東西要顯示的時(shí)間，STLOP44: ACALL DISPLAY;調(diào)用顯示

DEC TEMP3;時(shí)間夠一秒顯示時(shí)間減1 DEC TEMP4 MOV A,TEMP3 CJNE A,#0,NEXT44;若顯示時(shí)間不為0保持現(xiàn)在狀態(tài) JB TF1 ,T403 JB TF0 ,T403 MOV TEMP3,#25 LJMP STAR T403: MOV TEMP3,#45 LJMP STAR NEXT44: LJMP STLOP44;顯示 DISPLAY1: MOV A,TEMP1;將南北要顯示的數(shù)存放到A MOV B,#10;B=10 DIV AB;A除以B商存A，余數(shù)B MOV B_BIT,A;將A放到20H MOV A_BIT,B;將B放到21H MOV A,TEMP2;將東西要顯示的數(shù)存放到A MOV B,#10;B=10 DIV AB;A除以B商存A，余數(shù)B MOV C_BIT,A;將A放到22H MOV D_BIT,B;將B放到23H MOV DPTR ,#NUMT;MOV R0,#2;R0=2 DPL11: MOV R1,#250;R1=250 DPLOP1: MOV A,A_BIT;將南北要顯示的10位數(shù)送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;顯示南北10位數(shù) CLR P2.7 ACALL D1MS;延時(shí)1MS SETB P2.7;滅南北10位數(shù)

MOV A,B_BIT;將南北要顯示的個(gè)位數(shù)送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;顯示南北個(gè)位數(shù) CLR P2.6 ACALL D1MS;延時(shí)1MS SETB P2.6;滅南北個(gè)位數(shù)

MOV A,C_BIT;將東西要顯示的10位數(shù)送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;顯示東西10位數(shù) CLR P2.5 ACALL D1MS;延時(shí)1MS SETB P2.5;滅東西10位數(shù)

MOV A,D_BIT;將東西要顯示的個(gè)位數(shù)送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;顯示東西東西位數(shù) CLR P2.4 ACALL D1MS;延時(shí)1MS SETB P2.4;滅東西個(gè)位數(shù) DJNZ R1,DPLOP;循環(huán)掃描 DJNZ R0,DPL1 RET；;等待1秒返回 顯示 DISPLAY: MOV A,TEMP3;將南北要顯示的數(shù)存放到A MOV B,#10;B=10 DIV AB;A除以B商存A，余數(shù)B MOV B_BIT,A;將A放到20H MOV A_BIT,B;將B放到21H MOV A,TEMP4;將東西要顯示的數(shù)存放到A MOV B,#10;B=10 DIV AB;A除以B商存A，余數(shù)B MOV C_BIT,A;將A放到22H MOV D_BIT,B;將B放到23H MOV DPTR ,#NUMT;MOV R0,#2;R0=2 DPL1: MOV R1,#250;R1=250 DPLOP: MOV A,A_BIT;將南北要顯示的10位數(shù)送A MOVC A,@A+DPTR;查表 MOV P0,A;顯示南北10位數(shù) CLR P2.7 ACALL D1MS;延時(shí)1MS SETB P2.7;滅南北10位數(shù)

MOV A,B_BIT;將南北要顯示的個(gè)位數(shù)送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;顯示南北個(gè)位數(shù) CLR P2.6 ACALL D1MS;延時(shí)1MS SETB P2.6;滅南北個(gè)位數(shù)

MOV A,C_BIT;將東西要顯示的10位數(shù)送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;顯示東西10位數(shù) CLR P2.5 ACALL D1MS;延時(shí)1MS SETB P2.5;滅東西10位數(shù)

MOV A,D_BIT;將東西要顯示的個(gè)位數(shù)送A MOVC A,@A+DPTR;查表

MOV P0,A;顯示東西東西位數(shù) CLR P2.4 ACALL D1MS;延時(shí)1MS SETB P2.4;滅東西個(gè)位數(shù) DJNZ R1,DPLOP;循環(huán)掃描 DJNZ R0,DPL1 RET;等待1秒返回

D1MS: MOV R7,#250;1MS延時(shí)程序 DJNZ R7,$ RET；

1到10對(duì)應(yīng)電路圖數(shù)碼管表

NUMT: DB 7EH,48H,67H,6BH,59H DB 3BH,3FH,68H,7FH,7BH

中英文摘要---目錄---引言----研究現(xiàn)狀---背景----思路---整體原理---部分電路介紹--程序介紹----總結(jié)---------------謝詞==參考文獻(xiàn)===附件 可以聯(lián)系我，有程序。仿真，原理圖，等

.南北方向綠燈和東西方向綠燈不能同時(shí)亮，如果同時(shí)亮，則立刻關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng)，并報(bào)警。同理，東西向綠燈與南北向轉(zhuǎn)彎燈也不能同時(shí)亮。

2.南北及南北轉(zhuǎn)彎紅燈亮并保持40秒，同時(shí)東西綠燈亮，但只保持35秒，到35秒時(shí)東西綠燈閃3次（每周期為1秒）后熄滅，繼而東西黃燈亮，并保持2秒，到2秒后，東西黃燈滅，東西紅燈亮，同時(shí)南北紅燈熄滅和南北綠燈亮；南北轉(zhuǎn)彎紅燈繼續(xù)亮著。

3.東西及南北轉(zhuǎn)彎紅燈亮并保持30秒，同時(shí)南北綠燈亮，但只保持25秒，到25秒時(shí)南北綠燈閃亮3次（每周期1秒）后熄滅，繼而南北黃燈亮，并保持2秒，到2秒后，南北黃燈滅，南北紅燈亮，同時(shí)南北向轉(zhuǎn)彎紅燈滅，綠燈亮。

4.南北向轉(zhuǎn)彎綠燈亮25秒，同時(shí)南北向和東西向紅燈亮并保持25秒，待南北向轉(zhuǎn)彎綠燈亮25秒后，紅燈亮起，東西向紅燈滅，綠燈亮，并保持35秒，南北向紅燈繼續(xù)亮著，后接2.中繼續(xù)循環(huán)。

5.各燈能手動(dòng)控制也能自動(dòng)轉(zhuǎn)換，并且能周而復(fù)始的進(jìn)行工作。緒論

1.1 道路交通控制的發(fā)展背景

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市化速度加快，機(jī)動(dòng)車(chē)輛占有量急劇增加，由此引發(fā)出日益嚴(yán)重的交通問(wèn)題：交通擁擠甚至堵塞，交通事故頻繁，空氣和噪聲污染嚴(yán)重，公共運(yùn)輸系統(tǒng)效率下降等。解決這一問(wèn)題通常有兩種辦法，一種是修路造橋，這對(duì)道路交通狀況的改善是一種最直接的辦法，但它需要巨額的投資，且在城市中心區(qū)受拆遷的限制，很難實(shí)施．另一種是在現(xiàn)有的道路交通條件下，實(shí)施交通控制和管理，充分發(fā)揮現(xiàn)有道路的通行能力，大量事實(shí)已經(jīng)證明這種方法的有效性。

通常，一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的交通警察能在極短的時(shí)間內(nèi)把一個(gè)交叉路口的交通阻塞緩解或解除，但他的作用范圍往往局限于單個(gè)交叉路口。而現(xiàn)代的道路交通非常復(fù)雜，常常是幾個(gè)或幾十個(gè)甚至是成百上千個(gè)路口互相關(guān)聯(lián)，在這種情況下，任何一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的交通警察都無(wú)能為力了．因此，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注把先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)用于交通管理，從而促進(jìn)了交通自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展。

1.2 道路交通控制的目的和作用

道路交通控制的目的可定義為：在確定的行政規(guī)定約束下，采用合適的營(yíng)運(yùn) 方法來(lái)確保公共和私人運(yùn)輸方式具有最佳的交通運(yùn)行狀態(tài)。圍繞這一目的研制出的道路交通控制系統(tǒng)，把受控對(duì)象看成一個(gè)整體，采用對(duì)交通流科學(xué)地時(shí)間分割的方法，最大限度地保證交通流運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性，使受控區(qū)域的交通流減少?zèng)_突，同時(shí)平穩(wěn)地、有規(guī)則地運(yùn)動(dòng)。道路交通控制的作用主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

（1）改善交通秩序，增加交通安全。

（2）減少交通延誤，提高經(jīng)濟(jì)效益。

（3）降低污染程度，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。（4）節(jié)省能源和土地消耗。

1.3 我國(guó)城市交通特點(diǎn)分析

人、車(chē)、路是構(gòu)成城市交通的三大要素，要探討我國(guó)城市交通特點(diǎn)，必須從分析這三大要素的基本特點(diǎn)著手。

1.3.1 人的交通素質(zhì)

人是交通的主體，與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)人的社會(huì)交通意識(shí)還沒(méi)有真正形成，少數(shù)領(lǐng)導(dǎo)部門(mén)交通觀念淡薄，對(duì)城市交通建設(shè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要性認(rèn)識(shí)不足，交通政策時(shí)有失誤。機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員文化水平低，又缺乏系統(tǒng)訓(xùn)練，尤其缺乏心理素質(zhì)，感知能力和判斷能力的培養(yǎng)，因而，對(duì)人，車(chē)的運(yùn)動(dòng)特征不能很好掌握。行人與非機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員普遍不懂，甚至漠視交通法規(guī)。交通管理人員交通工程和心理學(xué)知識(shí)貧乏，感知，分析交通信息和處理特發(fā)性事件的能力不強(qiáng)?？偟膩?lái)看，我國(guó)人的交通素質(zhì)距離現(xiàn)代化城市交通要求還相差甚遠(yuǎn)，而交通與人密切相關(guān)，城市交通中出現(xiàn)的問(wèn)題幾乎都離不開(kāi)人的因素，因此，想方設(shè)法提高全社會(huì)的文化素質(zhì)，健全交通法規(guī)，加強(qiáng)交通宣傳教育，增強(qiáng)人的社會(huì)交通意識(shí)，培養(yǎng)良好的交通習(xí)慣，使參與交通的每個(gè)人都認(rèn)識(shí)到交通的重要性，自覺(jué)順應(yīng)交通規(guī)律，是建立我國(guó)城市交通控制系統(tǒng)，使之有效運(yùn)行的前提條件。

1.3.2 城市道路狀況

路是交通的物質(zhì)基礎(chǔ)，有路才能通車(chē)，行人。我國(guó)是一個(gè)文明古國(guó)，許多城市已有上千年的歷史，城市布局和道路結(jié)構(gòu)是在漫長(zhǎng)的歷史進(jìn)程中逐步形成的，近幾年雖然作了些改建和擴(kuò)建，但畢竟還難以沖破原來(lái)的基本格局。我國(guó)城市道路普遍存在的弊端是：

（1）路網(wǎng)密度低

（2）交通干道少

（3）路口平面交叉

1.3.3 我國(guó)城市交通的特殊性

道路狀況與車(chē)輛狀況的綜合作用形成了我國(guó)城市交通的特殊性，主要表現(xiàn)是：

城市路網(wǎng)稀，干道少，間距大，市區(qū)人口稠密，出行需求集中，迫使車(chē)輛集中于少數(shù)干道上行駛。至于中小城市，干道特征更為明顯，往往只有一兩條干道貫穿全市，而其他支路上交通量極小。從流量變化情況來(lái)看，除外圍過(guò)境干道外，都是有一定規(guī)律的，高峰小時(shí)基本上都集中在幾個(gè)時(shí)段內(nèi)。

我國(guó)城市機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)種繁雜，從50年代的老式車(chē)到80年代的新型車(chē)，從大貨車(chē)到小轎車(chē) 30 都在一個(gè)平面上行駛，不少城市拖拉機(jī)還是一種主要運(yùn)輸工具，前面一輛舊車(chē)擋道，尾隨的新型車(chē)只能跟著爬行，過(guò)交叉口時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)啟動(dòng)慢的車(chē)擋住啟動(dòng)快的車(chē)，使交通工程師精心設(shè)計(jì)的交通配時(shí)方案不能很好發(fā)揮效益。

1.4 我國(guó)城市交通控制策略探討

本著不盲目照搬現(xiàn)成系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，或一味追求控制策略與原理的新穎性，而是根據(jù)我國(guó)城市交通的實(shí)際情況，從簡(jiǎn)從易，逐步完善的原則，我國(guó)城市交通控制策略宜采取：

（1）根據(jù)干道特征明顯的特點(diǎn)，系統(tǒng)以線控制為主。

（2）根據(jù)干線上交通流有規(guī)律可循的特點(diǎn)，系統(tǒng)以定時(shí)控制為主。

（3）根據(jù)車(chē)種混雜和路網(wǎng)稀，路口間距相差懸殊，難以建立精確交通預(yù)測(cè)模型的特點(diǎn)，系統(tǒng)應(yīng)加強(qiáng)路口應(yīng)變能力，強(qiáng)化感應(yīng)控制功能。

（4）根據(jù)機(jī)非混合交通特點(diǎn)，系統(tǒng)要處理好自行車(chē)交通，常用的方法有： 1）實(shí)現(xiàn)自行車(chē)與機(jī)動(dòng)車(chē)的分離

自行車(chē)與機(jī)動(dòng)車(chē)的突出矛盾在于混行，要在我國(guó)現(xiàn)有道路基礎(chǔ)上，開(kāi)辟出規(guī)模龐大的自行車(chē)道路網(wǎng)是不現(xiàn)實(shí)的，但各城市確有許多小街小巷可利用，對(duì)它們進(jìn)行合理規(guī)劃，造成自行車(chē)專用道，消除或減少自行車(chē)與機(jī)動(dòng)車(chē)的相互干擾是可能的。

2）增設(shè)左轉(zhuǎn)相位

對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)干擾最大的是 左 轉(zhuǎn)自行車(chē)，在自行車(chē)高峰時(shí)，對(duì)左 轉(zhuǎn)自行車(chē)流較大的路口增設(shè) 左 轉(zhuǎn)相位，時(shí)間不需很長(zhǎng)便可利用自行車(chē)啟動(dòng)，疏散快的特點(diǎn)，使左轉(zhuǎn)自行車(chē)基本通過(guò)。

3）控制信號(hào)分時(shí)使用

自行車(chē)與機(jī)動(dòng)車(chē)高峰出現(xiàn)時(shí)間是交錯(cuò)的，在自行車(chē)高峰期間，自行車(chē)是構(gòu)成交通流的主體，系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)配時(shí)優(yōu)化時(shí)，可優(yōu)先考慮自行車(chē)。

（5）可能的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

確定系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要是依據(jù)系統(tǒng)控制策略要求，系統(tǒng)成本分析和城市的財(cái)政承受能力，同時(shí)也要受到系統(tǒng)管理維護(hù)人員技術(shù)水平的制約?？v合考慮，我國(guó)城市采用兩級(jí)控制結(jié)構(gòu)為宜，即由中心計(jì)算機(jī)和終端——交通信號(hào)控制器組成，信號(hào)配時(shí)方案存于終端中，終端將處理好的檢測(cè)器數(shù)據(jù)和交叉口工作狀態(tài)數(shù)據(jù)定時(shí)傳送至中心計(jì)算機(jī)，中心計(jì)算機(jī)經(jīng)優(yōu)化計(jì)算后給出下一個(gè)配時(shí)方案指令，由交通信號(hào)控制器執(zhí)行。這種結(jié)構(gòu)形式的突出優(yōu)點(diǎn)是：

1）減少數(shù)據(jù)傳輸量，控制中心與終端間只需低容量傳輸系統(tǒng)即可有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

2）主要控制和處理功能由終端——交通信號(hào)控制器完成，大大減輕了中心計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)，只要配置功能稍強(qiáng)的微機(jī)系統(tǒng)即可建成一個(gè)相當(dāng)規(guī)模的控制系統(tǒng)。

按上述設(shè)想建立起來(lái)的將是一個(gè)旨在解決機(jī)非混合交通問(wèn)題，以線控制為主，方案選擇型實(shí)時(shí)自適應(yīng)城市交通控制系統(tǒng)。

（6）可能出現(xiàn)的動(dòng)向

1）系統(tǒng)功能的縮小

我國(guó)建制市370多個(gè)，絕大多數(shù)還難以投入足夠的資金建立一個(gè)功能齊備的控制系統(tǒng)，從幾個(gè)引進(jìn)系統(tǒng)的實(shí)施情況來(lái)看，并不需要，實(shí)際上也沒(méi)有用到這些系統(tǒng)的全部功能，因此，系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)可能趨勢(shì)是系統(tǒng)功能的縮小，國(guó)外也提出了基本系統(tǒng)的概念，基本系統(tǒng)不以交通應(yīng)答作為基本設(shè)計(jì)依據(jù)，只是按照一天內(nèi)劃分的時(shí)段或根據(jù)控制中心的人工干預(yù)執(zhí)行簡(jiǎn)單的時(shí)間表，因而不需車(chē)輛檢測(cè)器和大量的數(shù)據(jù)處理。功能縮小后的系統(tǒng)不需配置動(dòng)態(tài)地圖顯示板等外圍設(shè)備，便于控制中心主機(jī)微機(jī)化，耗資少，使用方便，對(duì)我國(guó)大中城市有很吸引力。

2）交通信號(hào)控制器微機(jī)化、系列化

我國(guó)有2000多個(gè)縣，每個(gè)縣都有幾個(gè)城鎮(zhèn)，計(jì)算機(jī)區(qū)域控制目前對(duì)這些小城市來(lái)說(shuō)是不現(xiàn)實(shí)的，以微機(jī)為基礎(chǔ)的交通信號(hào)控制器功能靈活，便于實(shí)現(xiàn)無(wú)電纜協(xié)調(diào)控制，必將成為小城市交通控制的主體。大中小城市對(duì)信號(hào)控制器的使用要求不同，對(duì)交通信號(hào)控制器的微機(jī)化，系列化勢(shì)在必行。

本論文正是以此為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)單片機(jī)控制的交通信號(hào)燈模型作了較詳盡的介紹。

第四篇：智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

石河子大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)文獻(xiàn)綜述

課題名稱： 智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：

學(xué) 院： 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級(jí)： 電子信息工程 指導(dǎo)教師： 職 稱： 副教授

完成日期： 二○一五年一月九日

文獻(xiàn)綜述

前言：

隨著人口快速的增多，交通工具爆炸性的發(fā)展，以及道路資源有限性，交通控制就應(yīng)運(yùn)而生，在人類的生活、工作環(huán)境中，交通扮演著極其重要的角色，人們的出行都無(wú)時(shí)無(wú)刻與交通息息相關(guān)。自18世紀(jì)工業(yè)革命以來(lái)，工業(yè)發(fā)展帶動(dòng)整個(gè)交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，從而催生了單獨(dú)的交通控制學(xué)問(wèn)與管理機(jī)構(gòu)。

交通控制系統(tǒng)是近現(xiàn)代社會(huì)隨著物流、出行等交通發(fā)展產(chǎn)生的一套獨(dú)特的公共管理系統(tǒng)。要保證高效安全的交通次序，除了制定一系列的交通規(guī)則，還必須通過(guò)一定的科技手段加以實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)代人類科學(xué)技術(shù)，特別是電子科技的發(fā)展和成熟能比較好的解決系統(tǒng)建立中軟硬件方面要求的科技難題。目前交通控制方面的研究能完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)智能化，甚至將整個(gè)區(qū)域整合成一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)范圍，還能根據(jù)正常時(shí)段以及突發(fā)時(shí)段的情況進(jìn)行科學(xué)的自動(dòng)調(diào)整。交通對(duì)于社會(huì)的工業(yè)發(fā)展和人類的生活生產(chǎn)中有著十分重要的意義。隨著單片機(jī)和傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，自動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)生了巨大的變化，交通監(jiān)控方面的研究有了明顯的進(jìn)展，并且必將以其優(yōu)異的性能比，逐步取代傳統(tǒng)的交通控制措施。

正文

1.交通控制系統(tǒng)的發(fā)展

城市進(jìn)路交通自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展是以城市交通信號(hào)控制技術(shù)為前導(dǎo)，與汽車(chē)工業(yè)并行發(fā)展的。在其各個(gè)發(fā)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(lái)從而促進(jìn)了交通自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)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)安全和擁堵的關(guān)注。世界上第一臺(tái)交通自動(dòng)信號(hào)燈的誕生，拉開(kāi)了城市交通控制的序幕，1868年，英國(guó)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(lái)控制交叉路口馬車(chē)行，但一次煤氣爆炸事故致使這種交通信號(hào)燈幾乎銷(xiāo)聲匿跡了近半個(gè)世紀(jì)。1914年及稍晚一些時(shí)候，美國(guó)的克利夫蘭、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)燈己經(jīng)相差無(wú)幾。1926年英國(guó)人第一次安裝和使用自動(dòng)化的控制器來(lái)控制交通信號(hào)燈，這是城市交通自動(dòng)控制的起點(diǎn)。

早期的交通信號(hào)燈使用“固定配時(shí)”方式實(shí)行自動(dòng)控制，這種方式對(duì)于早期交通量不大的情況曾起過(guò)一定的作用。但隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展、交通流量增加、隨機(jī)變化增流強(qiáng)，采用以往那種單一模式的“固定配時(shí)”方式己不能滿足客觀需要，于是一種多時(shí)段多方案的信號(hào)控制器開(kāi)始出現(xiàn)并逐步取代了傳統(tǒng)的只有一種控制方案的控制器

20世紀(jì)30年代初，美國(guó)最早開(kāi)始用車(chē)輛感應(yīng)式信號(hào)控制器，之后是英國(guó)，當(dāng)時(shí)使用的車(chē)輛檢測(cè)器是氣動(dòng)橡皮管檢測(cè)器。車(chē)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(lái)調(diào)整綠燈時(shí)問(wèn)的長(zhǎng)短，使綠燈時(shí)間更有效地被利用，減少車(chē)輛在交叉口的時(shí)問(wèn)延誤，比定時(shí)控制方式有更大的靈活性。車(chē)輛感應(yīng)控制的這一特點(diǎn)刺激了車(chē)輛檢測(cè)器技術(shù)的發(fā)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)器相繼問(wèn)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(chē)輛檢測(cè)器。超聲波檢測(cè)器主要在日本等少數(shù)國(guó)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)的發(fā)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(guó)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IBh1650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)發(fā)展的里程碑。

可以說(shuō)，在近百年的發(fā)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(wú)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(guò)程。交通控制研究的發(fā)展，旨在解決人類交通因需求的增多而日益繁重帶來(lái)的問(wèn)題，局限于進(jìn)路建設(shè)的暫時(shí)不足和交通工具的快速增長(zhǎng)，就要使更多的車(chē)輛安全高效的利用有限的道路資源，避免因無(wú)序和搶行等無(wú)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(chē)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。

交通網(wǎng)絡(luò)是城市的動(dòng)脈，象征著一個(gè)城市的工業(yè)文明水平。交通關(guān)系著人們對(duì)于財(cái)產(chǎn)、安全和時(shí)間相關(guān)的利益。具有優(yōu)良科學(xué)的交通控制技術(shù)對(duì)資源物流和人們出行都是十分有價(jià)值的，保證交通線路的暢通安全，才能保證出行舒暢，物流準(zhǔn)時(shí)到位，甚至是生命通道的延伸。

2.國(guó)內(nèi)外交通控制技術(shù)研究現(xiàn)狀

當(dāng)前世界各國(guó)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(guó)的TRANSYT與SCOOTS交通控制系統(tǒng)和澳大利亞的SCATS系統(tǒng)。信號(hào)機(jī)的發(fā)展歷程中，自適應(yīng)理論一直受到各研究機(jī)構(gòu)的歡迎，比如上面所述的SCOOTS和SCATS系統(tǒng)。最近幾年，國(guó)外仍偏向于引進(jìn)自適應(yīng)理論來(lái)對(duì)交通信號(hào)控制系統(tǒng)進(jìn)行研制，特別是美國(guó)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(guó)亞利桑那大學(xué)研制的RHODES。

我國(guó)交通領(lǐng)域的發(fā)展起步較晚，基本是從新中國(guó)建國(guó)之后，隨著各方面的條件的成熟以及社會(huì)發(fā)展的要求，才建立及健全交通控制系統(tǒng)的，主要引用國(guó)外的交通控制系統(tǒng)。各級(jí)交通管理部門(mén)通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和自主創(chuàng)新，在中國(guó)部分大中城市里，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)模和層次上與世界發(fā)達(dá)國(guó)家還有不少差距，但部分領(lǐng)域技術(shù)水平已處于世界先進(jìn)位置。目前，我國(guó)交通控制系統(tǒng)己不單單是對(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.交通控制存在的問(wèn)題

目前，城市交通控制還存在如下問(wèn)題:(1)隨著城市機(jī)動(dòng)車(chē)增長(zhǎng)速度加快的同時(shí)，城市道路建設(shè)規(guī)模也在加大，我國(guó)城市普遍存在進(jìn)路密度，進(jìn)路面積率偏低的問(wèn)題，這是我國(guó)城市尤其是大城市進(jìn)路交通出現(xiàn)問(wèn)題的一個(gè)重要原因。我國(guó)城市道路的密度只有6.8k.每平方千米，而在20世紀(jì)80年代，世界發(fā)達(dá)國(guó)家就己到達(dá)20km每平方千米。20世紀(jì)90年代，我國(guó)部分城市道路面積率，北京為5.9%，上海為6.4%，而國(guó)外東京為13.8%，巴黎為25%}普遍高于我國(guó)。近幾年，國(guó)家雖不斷加大城市道路建設(shè)的力度，但仍趕不上車(chē)輛的增長(zhǎng)速度，且與世界其他國(guó)家相比，差距仍很大。

(2)出租車(chē)以及公交的發(fā)展運(yùn)營(yíng)情況并不盡如人意，雖然車(chē)輛和線路長(zhǎng)度增長(zhǎng)，但運(yùn)營(yíng)速度成了瓶頸，新增的運(yùn)力被運(yùn)輸效率低下所抵消。

(3)交通管理方面水平還欠發(fā)展，隨著交通需求越來(lái)越旺盛，而我國(guó)城市中小交通管理和交通安全的現(xiàn)代化設(shè)施卻做得不足。在車(chē)輛、道路和交通管理系統(tǒng)，城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)，城市交通管制中應(yīng)用人工智能技術(shù)、信息采集和信息提供技術(shù)等方面都與發(fā)達(dá)國(guó)家有很大差距。近幾年，雖然有部分城市研究和引進(jìn)一些國(guó)外先進(jìn)的交通信號(hào)管理系統(tǒng)，但是由于交通管理設(shè)施不足等原因，我國(guó)交通事故率居高不下。城市車(chē)流行駛速度逐年下降，目前不少城市交通運(yùn)量年年增長(zhǎng)，但運(yùn)輸速度普遍下降，這都源于交通通行不佳。

針對(duì)我國(guó)城市交通運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，應(yīng)采取如下對(duì)策:借鑒國(guó)外城市交通管理的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)建立城市交通管理體制的重要性，提出加強(qiáng)城市交通研究的交通規(guī)劃，建立穩(wěn)定的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的資金出道，實(shí)行公交優(yōu)先政策，建立先進(jìn)的交通信息系統(tǒng)等。

4.交通控制系統(tǒng)的發(fā)展方向

綜合分析國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的城市交通控制系統(tǒng)，結(jié)合我國(guó)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)的發(fā)展的前瞻性考量，我國(guó)道路智能交通控制系統(tǒng)的發(fā)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)的高度發(fā)展，作為道路交通控制系統(tǒng)所承擔(dān)的工作不僅僅是對(duì)交通流的引導(dǎo)，更承擔(dān)了諸如為車(chē)輛提供道路交通信息的職能，利用對(duì)車(chē)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)化理論的發(fā)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)解并建立最佳模型。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，從而達(dá)到對(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)控制就成為可行口

(4)規(guī)整化。任何控制系統(tǒng)部是立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(guó)在建立完整的道路交通控制系統(tǒng)之前，必須針對(duì)進(jìn)路狀況和交通流做出若干種交通疏導(dǎo)預(yù)案和進(jìn)路使用預(yù)案，從而使交通和進(jìn)路更加規(guī)整。

(5)通用性和模塊化。根據(jù)計(jì)算科學(xué)的發(fā)展，我國(guó)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(lái)的逐步升級(jí)和換代。

5.交通燈控制系統(tǒng)方案比較

交通控制系統(tǒng)有許多方案:PLC交通控制系統(tǒng)、單片機(jī)交通控制系統(tǒng)等。(1)PLC具有以下特點(diǎn)

PLC(Programmable Logic Controller)可編程邏輯控制器，是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。采用梯形圖、助記符、功能圖等編程語(yǔ)言，完成邏輯運(yùn)算、順序控制、記數(shù)、定時(shí)、計(jì)算及模擬量處理等功能。具有光電隔離的輸入輸出端子，可代替大量的定時(shí)器、記數(shù)器、繼電器，具有極高的可靠性。通過(guò)各種擴(kuò)展模塊，可增加輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，增加模擬量功能如可直接接熱電偶等，增加通信功能及特殊通信協(xié)議等，具有較高的使用靈活性。PLC包括操作系統(tǒng)及強(qiáng)電的光電隔離的輸入/輸出，方便應(yīng)用并具有極高的可靠性與抗干擾能力、擴(kuò)展能力及使用方便性。但是相對(duì)于它強(qiáng)大的功能而言，價(jià)格也是十分昂貴的。(2)單片機(jī)具有以下特點(diǎn)

單片計(jì)算機(jī)是將電子計(jì)算機(jī)的基本環(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、電磁輻封小、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。

城市交通是一個(gè)高度綜合而又復(fù)雜的問(wèn)題，必須從政策、機(jī)構(gòu)、體制、管理、收費(fèi)價(jià)格、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和投資各個(gè)方面同時(shí)入手解決。單片機(jī)具有抗干擾性強(qiáng)、可靠性高、電磁輻射小等優(yōu)點(diǎn)，但是它的價(jià)格相對(duì)于PLC來(lái)說(shuō)就便宜的多。因此，本文中采用單片機(jī)作為交通燈控制系統(tǒng)。

6.單片機(jī)交通控制系統(tǒng)主要研究的內(nèi)容

基于整個(gè)交通控制系統(tǒng)的發(fā)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(chē)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)除基本交通燈功能外，還具有通行時(shí)問(wèn)手動(dòng)設(shè)置、可倒計(jì)時(shí)顯示、急車(chē)強(qiáng)行通過(guò)、車(chē)流量多時(shí)段調(diào)整、多相位、交通異常狀況判別及處理等相關(guān)功。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)基本的交通功能，還增加了倒計(jì)時(shí)顯示提示等。基于實(shí)際情況，又要求了對(duì)車(chē)流量多時(shí)段調(diào)整模擬功能，多相位，緊急狀況處理盲人提示音和鍵盤(pán)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)器件及模塊的基本功能要求。

(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(yǔ)言編寫(xiě)，目前己對(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。

結(jié)論

城市交通是一個(gè)高度綜合而又復(fù)雜的問(wèn)題，必須從政策、機(jī)構(gòu)、體制、管理、收費(fèi)價(jià)格、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和投資各個(gè)方面同時(shí)入手解決。我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的高速發(fā)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)。要保證高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通規(guī)則，還必須通過(guò)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)行深入分析的基礎(chǔ)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(chē)輛通行時(shí)問(wèn)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(lái)實(shí)現(xiàn)基本交通燈功能、倒計(jì)時(shí)顯示、車(chē)流量多時(shí)段調(diào)整、多相位、急車(chē)強(qiáng)行通過(guò)、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AT89C51為基礎(chǔ)的單片機(jī)交通控制系統(tǒng)。

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第五篇：基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

目的：本文以AT89S51 單片機(jī)為核心器件,設(shè)計(jì)了多功能交通燈控制系統(tǒng)。軟件仿真和硬件實(shí)現(xiàn)的結(jié)果表明該系統(tǒng)具有紅綠燈顯示功能、時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示功能、左轉(zhuǎn)提示和緊急情況發(fā)生時(shí)手動(dòng)控制等功能。

由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和人工智能技術(shù)不斷發(fā)展,城市交通的智能控制有了良好的技術(shù)基礎(chǔ),各種交通方案實(shí)現(xiàn)的可能性大大提高。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)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。本文設(shè)計(jì)的交通燈管理系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代交通燈系統(tǒng)的基本功能的基礎(chǔ)上,增加了左轉(zhuǎn)提示和緊急情況(重要車(chē)隊(duì)通過(guò)、急救車(chē)通過(guò)等)發(fā)生時(shí)手動(dòng)控制等功能。交通方案：東西、南北兩干道交于一個(gè)十字路口,各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈和一組紅、綠兩色的左轉(zhuǎn)指示燈,指揮

車(chē)輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行,綠燈亮允許通行。黃燈閃亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換,且黃燈閃亮?xí)r間為東西、南北兩干道的公共停車(chē)時(shí)間.。當(dāng)發(fā)生緊急情況發(fā)生時(shí),所有信號(hào)燈轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色禁行信號(hào)。當(dāng)深夜時(shí), 信號(hào)燈呈黃燈緩行信號(hào)。2 電路設(shè)計(jì)

2．1 電源電路設(shè)計(jì)

由于單片機(jī)工作時(shí)需要的+ 5V 電壓,所以在設(shè)計(jì)電源電路時(shí),需要一個(gè)電子元件能提供+ 5V電壓,本文采用7805 提供5V 的電壓，即在7805 的1 腳和公共接地端(即2 腳)之間接入0.3μF 的電容,在公共接地端和三腳+ 5V電壓輸出端之間接入0.1μF 的電容。

2.2

復(fù)位電路設(shè)計(jì)

MCS51 提供了初始化的手段。有了它可以使程序從指定處開(kāi)始執(zhí)行,即從程序存儲(chǔ)器中的0000H 地址單元開(kāi)始執(zhí)行程序。在MCS51循環(huán)復(fù)位。只有當(dāng)RST 由高電平變低電平以后,MCS51 的時(shí)鐘可以由兩種方式產(chǎn)生,一種是內(nèi)部方式,利用芯片內(nèi)部的振蕩電路;另外一種為外部方式。本文根據(jù)實(shí)際需要和簡(jiǎn)便,采用內(nèi)部振蕩方式.MCS51 雖然有內(nèi)部振蕩電路,但要形成時(shí)鐘,必須外接元件所以實(shí)際構(gòu)成的振蕩時(shí)鐘電路.外接晶體以及電容C1 和C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路接在放大器的反饋回路中。對(duì)接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求,但電容的大小會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。晶體頻率可在1.2MHz～12MHz 之間任選，電容C1 和C2 的典型值在20pF～100pF 之間選擇,考慮到本系統(tǒng)對(duì)于外接晶體的頻率穩(wěn)定性要求不高,所以采取比較廉價(jià)的陶瓷諧振器。由于本系統(tǒng)應(yīng)用的機(jī)器周期為1μs ,所以晶振選擇為12MHz ,根據(jù)調(diào)試電容選擇30pF。

在硬件電路焊接時(shí),晶體或陶瓷振蕩器和電容應(yīng)該盡可能地與單片機(jī)芯片靠近,以減少寄生電容,可以更好地保證振蕩器穩(wěn)定和可靠的工作。

2.4

數(shù)碼時(shí)間顯示電路

七段LED 數(shù)碼管是有八個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成,通過(guò)給其引腳不同的高低電平,從而顯出0～9 的數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)。本文的交通燈數(shù)字顯示部分,通過(guò)將四個(gè)一位數(shù)碼管并聯(lián)通過(guò)P1口控制作為個(gè)位實(shí)時(shí)顯示,四個(gè)數(shù)碼管并聯(lián)通過(guò)P3 口控制作為十位實(shí)時(shí)顯示,但考慮到單片機(jī)的系統(tǒng)功耗問(wèn)題以及焊接電路后的實(shí)際顯示效果等, 本部分的電路中又引入一7805 進(jìn)行單獨(dú)供電。交通燈的時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示部分是通過(guò)將數(shù)碼管分別與單片機(jī)的P1 口和P3 口連接,通過(guò)單片機(jī)

內(nèi)部已經(jīng)燒錄好的程序,對(duì)P1 口和P3 口進(jìn)行電平輸出控制,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的倒計(jì)時(shí)時(shí)間顯示。

2.5

信號(hào)燈電路設(shè)計(jì)

本部分電路設(shè)計(jì),應(yīng)用單片機(jī)的P0 口對(duì)直行方向提示燈控制,P2 口對(duì)左轉(zhuǎn)方向提示燈控制。其中P0.0 ,P0.1 ,P0.2 三個(gè)輸出控制口,分別控制東西方向上的綠燈、黃燈、紅燈。P0.3 , P0.4 , P0.5 三個(gè)輸出控制口,分別控制南北方向上的綠燈、黃燈、紅燈。P2.0 ,P2.1 ,兩個(gè)輸出控制口,分別控制東西道左轉(zhuǎn)方向的綠燈和紅燈.。P2.2 ,P2.3 兩個(gè)輸出控制口分別控制南北道左轉(zhuǎn)方向的綠燈和紅燈。3

軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)使用keil 軟件完成該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).通過(guò)新建源文件、建立工程文件、編譯和連接,最后生成所需單片機(jī)燒錄的HEX文件。依據(jù)硬件電路圖和設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)的本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)程序如下: ①東西紅燈,南北綠燈,倒計(jì)時(shí)30s 部分程序:

MOV P0 , # 0F3H;東西方向紅燈,南北方

向綠燈

MOV P2 , # 09H;東西左轉(zhuǎn)紅燈,南北左轉(zhuǎn)綠燈

MOV P1 , # 0C0H;倒計(jì)時(shí)時(shí)間個(gè)位顯示0 MOV P3 , # 0B0H;倒計(jì)時(shí)時(shí)間十位顯示3

??

②黃燈閃爍,倒計(jì)時(shí)5s 部分程序: MOV P0 , # 0EDH;黃燈點(diǎn)亮

MOV P1 , # 92H;倒計(jì)時(shí)時(shí)間的個(gè)位顯示5 MOV P3 , # 0C0H;倒計(jì)時(shí)時(shí)間的十位顯示0

??

③東西綠燈南北紅燈,倒計(jì)時(shí)30s 部分程序: MOV P0 , # 0DEH;東西方向綠燈,南北方向紅燈

MOV P2 , # 06H;東西左轉(zhuǎn)綠燈,南北左轉(zhuǎn)紅燈

MOV P1 , # 0C0H;倒計(jì)時(shí)時(shí)間個(gè)位顯示0 MOV P3 , # 0B0H;倒計(jì)時(shí)時(shí)間十位顯示3

??

④緊急狀況控制程序 JB P2.7 ,L1 JMP L2

L1 : JMP ZHONGDUAN L2 : MOV P1 , # 0C0H MOV P3 , # 0B0H

??

ZHONGDUAN: MOV P0 , # 0EDH 4

系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

通過(guò)對(duì)AT89S51 專用底座的焊接、時(shí)鐘電路的焊接、復(fù)位電路的焊接、數(shù)碼管和信號(hào)燈的焊接、電源電路的焊接,最后完成了本文設(shè)計(jì)的交通燈系統(tǒng)。

通電進(jìn)行調(diào)試后證明該硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了綠燈顯示功能、時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示功能、左轉(zhuǎn)提示和緊急情況發(fā)生時(shí)手動(dòng)控制等功能。5

結(jié)論

本設(shè)計(jì)利用AT89S51 單片機(jī)設(shè)計(jì)的城市交通燈控制系統(tǒng),通過(guò)軟件仿真和硬件實(shí)現(xiàn)證明了該系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)了交通燈控制系統(tǒng)基本功能的基礎(chǔ)上還實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛左轉(zhuǎn)提示以及緊急事件手動(dòng)控制等功能。